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基于工業生產的燒結實驗研究優化

時間:2023-01-02 08:35來源:華菱漣鋼煉鐵廠 作者:董相華 點擊:
摘 要 :基于生產實際尋找燒結杯實驗各項參數,在優化燒結杯實驗參數的前提下,通過穩定水分、燃料、負壓等指標,可以更直觀的對比配礦方案調整后燒結杯實驗數據,進一步指導
  • 摘  要:基于生產實際尋找燒結杯實驗各項參數,在優化燒結杯實驗參數的前提下,通過穩定水分、燃料、負壓等指標,可以更直觀的對比配礦方案調整后燒結杯實驗數據,進一步指導燒結工業生產。
    關鍵詞:燒結杯,轉鼓強度,透氣性

    1 前言

    燒結杯實驗指導工業燒結生產,優化配礦結構,有著不可替代的作用。隨著燒結杯實驗工作的不斷的開展,燒結杯實驗經常出現實驗數據較好而工業生產不理想或實驗數據一般但工業生產較好的悖論。這通常是燒結杯實驗中的參數不一致或參數一致但未根據配料結構特性進一步優化參數所致。結合實際生產配料結構,尋找出當下配料結構條件下最優的燒結杯實驗參數,以此為基礎的燒結杯實驗配礦數據,將對工業生產有更好的指導意義。

    根據當下工業生產配礦結構基本條件,在固定料層高度(900mm)、點火參數(1150℃±50℃、點火時間2min,點火負壓5kPa、保溫制度900℃~1150℃,保溫時間1min)、抽風燒結負壓12kPa、返礦外配30%的條件下,研究混合料水分、焦粉配比、抽風負壓等三個關鍵參數最優方案,再進行燒結杯對比實驗,實驗數據指導工業生產更有可取性。

    結合當前工業生產要求,固定燒結礦堿度1.9,二氧化硅含量4.98。


    2  參數測定
    2.1  混合料水分的影響

    固定實驗條件:焦粉外配5.3%,返礦外配30%,生石灰消化5min,制粒5min,料高900mm,點火溫度1150℃,點火時間2min,點火負壓5kPa,燒結負壓12kPa,保溫制度:900℃~1150℃,保溫時間1min。研究了混合料水分對混合料粒度及燒結指標的影響。

    基準燒結配礦條件根據工業生產的配料條件,如表2-1及表2-2所示,燒結礦預想成分如表2-3所示:

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    混合料性質及燒結實驗結果如表2-4,表2-5及表2-6所示。
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    由表2-4和2-5可知,提高混合料的水分其大粒級部分增多,平均粒度由3.45mm增加到4.87mm,透氣性指數也隨之增大.

    由表2-6可知,隨著混合料水分的提高,制粒效果改善,成品率、利用系數和燒結速度先隨之提高再降低,轉鼓強度隨著水分的提高,提高到61.51%,成品率、燒結速度、利用系數在水分7.0%時達到最高水平,分別為75.41%、24.88mm/min和1.879 t·m2·h-1,固體燃耗在水分7.0%時處于最低水平,為57.41 kg/t,且水分7.0%時返礦正好平衡。因此混合料適宜水分為7.0%左右。


    2.2  燃料配比的影響

    固定實驗條件:燒結礦堿度1.9,二氧化硅含量4.98%,混合料水分7.0%左右,返礦外配30%,生石灰消化5min,制粒5min,料高900mm,點火溫度1150℃,點火時間2min,點火負壓5kPa,燒結負壓12 kPa,保溫制度:900℃~1150℃,保溫時間1min。研究焦粉用量對燒結指標的影響,混合料性質及實驗結果如表所示。

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    由表2-7及表2-8可知,隨著焦粉的配比從4.7%提高到5.6%,其透氣性指數均在0.14~0.15之間,粒度變化也較小,其中焦粉配比在5.3%時,平均粒度為4.71mm,當焦粉配比為4.7%時,平均粒度為4.23mm,可見提高焦粉配比對混合料的性質并無太大的改變。

    由表2-9可知,隨著焦粉配比的提高,燒結速度先出現提高再下降,原因是傳熱前沿與燃燒前沿的匹配性,當傳熱前沿與燃燒前沿匹配時,燃燒帶的區間窄,燒結速度較快。成品率和轉鼓強度隨著焦粉配比的提高而提高,在焦粉配比5.6%時,成品率和轉鼓強度分別為75.56%和61.37%,因為燃料的配比高,燒結的熱量充足,生成的液相更多,所以燒結礦的強度也更高,但是燒結利用系數卻是先提高再下降,在焦粉配比為5.3%時為1.879 t·m2·h-1 ,固體燃耗隨著焦粉的配比提高而提高,當焦粉配比由5.3%提高到5.6%時,由于成品率提高較低,所以其固體燃耗增加較多,由57.41kg/t提高到62.13kg/t。綜合而言,基準燒結適宜的焦粉配比為5.3%。


    2.3  抽風負壓的影響

    固定實驗條件:燒結礦堿度1.9,二氧化硅含量4.98%,焦粉外配5.3%,混合料水分7.0%左右,返礦外配30%,生石灰消化5min,制粒5min,料高900mm,點火溫度1150℃,點火時間2min,點火負壓5kPa,保溫制度:900℃~1150℃,保溫時間1min。研究抽風負壓對基準燒結的影響,混合料性能及燒結指標如下表2-10,表2-11及表2-12所示。

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    由表2-10及表2-11可知,混合料的堆密度及透氣性指數變化較小,顆粒間的平均粒度變化也無太大變化。

    由表2-12可知,隨著燒結負壓由12kPa降低至8kPa,燒結速度明顯降低,由24.88mm/min降至19.79mm/min,但是成品率卻保持在75.40%左右波動不大。抽風負壓降低,轉鼓強度有所提高,其中抽風負壓為10kPa時轉鼓強度較高,為63.89%。由于燒結速度變化較大,所以利用系數變化也較大,在成品率變化不大的情況下,燒結速度越快,利用系數越大。固體燃耗也因為成品率波動小而變化較小。綜合考慮,燒結適宜抽風負壓為10kPa。


    2.4  小結

    基于工業生產原料條件、配料和燒結工藝參數;隨著混合料水分的提高,燒結礦的產質量得到改善,但混合料水分高于7.3%以后,成品率顯著降低;隨著焦粉用量的提高,燒結礦產質量進一步提升;隨著抽風負壓的降低,燒結速度降低,轉鼓強度提高。

    經過優化,基準燒結推薦的實驗條件為:混合料適宜的水分為7.0%~7.3%;適宜的焦粉配為5.3%左右,適宜的抽風負壓為10kPa左右,在該條件下,燒結速度為22.07mm/min,成品率為73.36%,轉鼓強度為63.89%。


    3  二氧化硅調整實驗

    固定實驗條件:燒結礦堿度1.9,燃料外配5.3%,返礦外配30%,生石灰消化5min,制粒5min,料高900mm,點火溫度1150℃,點火時間2min,點火負壓5kPa,保溫制度:900℃~1150℃,保溫時間1min,抽風負壓10kPa。研究了低氧化硅含量對燒結的影響。

    通過調整高硅精粉和生石灰的含量,固定堿度并調整氧化硅的含量,配礦條件如表3-1及表3-2所示,燒結礦預想成分如表3-3所示:

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    根據表3-1、表3-2及表3-3可知,控制堿度,通過降低高硅精粉,等比例提高其他含鐵礦物配比實現低硅燒結時,燒結礦的全鐵品位將會提高,氧化鋁的含量會略微提高,氧化鎂和氧化鈣的含量則會下降。

    低硅燒結混合料性能及燒結指標如下表3-4,表3-5及表3-6所示。

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    根據表3-4、表3-5可知,隨著氧化硅含量的減低,生石灰含量也有所降低,對混合料的制粒效果產生了影響,氧化硅含量降低后,混合料的制粒效果明顯變差,堆密度變大,但是透氣性指數變化較小。

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    隨著氧化硅含量的降低,燒結速度降低,當SiO2含量為4.58%時,燒結速度降至18.19mm/min,成品率也有所降低,固體燃耗隨著成品率的降低而提高。當SiO2含量為4.98%時,返礦正好達到平衡,然而成品率的最高值出現在SiO2含量為4.88%的時候,而轉鼓強度最高值則出現在SiO2含量為4.78%時。而當SiO2含量又4.68%降至4.58%時,成品率和轉鼓強度出現明顯下降,所以,低硅燒結適宜的氧化硅含量為4.70%左右。


    4  結論

    1)根據工業生產現狀,尋找出基準的燒結杯實驗基礎參數,在此基礎上進行的燒結杯實驗數據具有更好的可信度,有利于進一步指導生產。

    2)結合當前工業生產實際,燒結杯負壓按10kPa,水分按7.0,燃料配比按5.33,按此參數進行對比實驗,數據可信。

    3)基于基準實驗數據進行的二氧化硅調整實驗,4.70%左右的二氧化硅含量時,燒結礦的轉鼓強度、成品率及垂直燒結速度較為適宜。


    (責任編輯:zgltw)
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