王瑞哲，孫艷芹，呂慶，吳瑋楠，馮帥

(河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北唐山 063009)

目前，國(guó)內(nèi)外鋼鐵企提高燒結(jié)礦RDI+3.15指標(biāo)都普遍使用添加CaCl2這一方法，一般可提高近20% ～30%［1－5］。但是此法加重了氯元素對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)高爐冶煉的危害。主要體現(xiàn)在:1)高爐煤氣中的氯使管道內(nèi)壁和TRT風(fēng)機(jī)葉片受到腐蝕，熱風(fēng)爐耐火材料發(fā)生軟化變形、收縮甚至倒塌等現(xiàn)象［6］。2)在高爐內(nèi)氯元素能夠與爐料、液態(tài)渣鐵或煤氣中的物質(zhì)發(fā)生一系列的化學(xué)反應(yīng)，焦炭反應(yīng)后強(qiáng)度降低、礦石軟化溫度降低、高爐爐墻耐火材料熔點(diǎn)降低。3)在高爐冶煉條件下，氯及其化合物能夠反應(yīng)生成備受關(guān)注的污染物之一的二噁英，其隨高爐煤氣排出必將形成嚴(yán)重的污染隱患。因此，低氯還原粉化抑制劑的研究顯得尤為重要。

1 試驗(yàn)設(shè)備及方法

針對(duì)釩鈦礦噴灑不同含量的CaCl2水溶液，選取合適的氯化鈣加入量，確定合適的加入量后，噴灑分別含有Ca2+與Cl－不同的溶液(溶液的濃度與加入量與CaCl2相同)，分別驗(yàn)證單獨(dú)添加Ca2+與Cl－時(shí)對(duì)燒結(jié)礦低溫還原粉化的影響，改變Ca2+與Cl－的比例，降低溶液氯離子濃度，進(jìn)行混合添加劑配方試驗(yàn)，計(jì)算承鋼高爐的氯平衡，進(jìn)一步驗(yàn)證低氯添加劑降低入爐氯含量的效果。根據(jù)《鐵礦石低溫粉化試驗(yàn)靜態(tài)還原后使用冷轉(zhuǎn)鼓的方法》(GB/T13242-91)進(jìn)行燒結(jié)礦的低溫還原粉化試驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 CaCl2對(duì)釩鈦礦還原粉化的影響

配制5%濃度CaCl2水溶液。選取承鋼釩鈦燒結(jié)礦作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，全部噴灑上不同質(zhì)量的CaCl2水溶液，之后自然風(fēng)干12小時(shí)，進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 低溫還原粉化數(shù)據(jù)

由表1可知，隨CaCl2的加入，燒結(jié)礦RDI+3.15大幅升高，CaCl2加入量在4/萬(wàn)時(shí)，可使燒結(jié)礦的低溫粉化率RDI+3.15大于90%，與未噴抑制劑的燒結(jié)礦相比RDI+3.15提高近60個(gè)百分點(diǎn)，完全達(dá)到高爐生產(chǎn)要求。

2.2 Ca2+與 Cl－分別對(duì)粉化的影響

選取承鋼釩鈦燒結(jié)礦作為試樣，噴灑不同的溶液(溶液的濃度與加入量與CaCl2相同)，分別驗(yàn)證單獨(dú)添加Ca2+與Cl－及Ca2+與Cl－同時(shí)時(shí)加入對(duì)燒結(jié)礦低溫還原粉化的影響。

表2 低溫還原粉化數(shù)據(jù)

從表2可以看出，噴灑含鈣添加劑A溶液，燒結(jié)礦低溫還原粉化性能沒(méi)有改變，噴灑含氯添加劑B、C、D，都可以適當(dāng)?shù)奶岣叩蜏剡€原粉化性能，噴灑混合添加劑配方1溶液時(shí)，效果極其顯著。

通過(guò)單獨(dú)加入Ca2+與Cl－的試驗(yàn)可知，單獨(dú)的Ca2+對(duì)低溫還原粉化性能并沒(méi)有影響;單獨(dú)的Cl－對(duì)提高低溫還原粉化起到了一定了作用，但效果沒(méi)有噴灑CaCl2效果好。當(dāng)加入混合添加劑配方使Cl－∶Ca2+為2∶1時(shí)，效果極其顯著，并不比單獨(dú)噴灑CaCl2溶液效果差，因此就為實(shí)現(xiàn)低氯粉化抑制劑提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2.3 低氯復(fù)合添加劑對(duì)還原粉化的影響

對(duì)混合添加劑配方1進(jìn)行改善，改變Ca2+、Cl－的比例，從而降低溶液氯離子濃度，分別對(duì)混合添加劑配方進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)比。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 混合添加劑低溫還原粉化對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果

由表3可以得出，通過(guò)改變混合添加劑中Ca2+、Cl－的比例，降低Cl－的濃度混合添加劑配方1、2、3效果顯著，降低添加劑中Cl－含量33%左右，同時(shí)燒結(jié)礦的低溫還原粉化指標(biāo)與單獨(dú)添加4/萬(wàn)的CaCl2相比相差并不大，因此就為實(shí)現(xiàn)低氯添加劑實(shí)現(xiàn)提供了試驗(yàn)基礎(chǔ)?；旌咸砑觿┡浞?因?yàn)镃l－含量低，效果不好，因此通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整Ca2+、Cl－的比例，可以降低添加劑中Cl－的含量，減少Cl對(duì)高爐和氣體回收裝置的嚴(yán)重腐蝕，同時(shí)可減少對(duì)環(huán)境的污染。

2.4 低氯粉化抑制劑對(duì)高爐氯平衡的影響

通過(guò)計(jì)算承鋼高爐的氯平衡，研究低氯添加劑與普通噴灑氯化鈣相比對(duì)高爐生產(chǎn)的影響，承鋼高爐氯平衡如表4所示。

表4 承鋼高爐氯的分布與平衡

續(xù)表4

其中CaCl2溶液噴灑量為0.4 kg/t燒結(jié)礦，工業(yè)CaCl2的純度為90%，由表4可知，噴灑CaCl2帶入高爐的氯量為0.28847 kg/t，占入爐總氯量的51%，可見(jiàn)噴灑CaCl2溶液對(duì)高爐生產(chǎn)具有極大的影響。

按表4計(jì)算結(jié)果表明，與氯化鈣抑制劑相比，低氯抑制劑的氯含量降低30% ～35%。使用低氯抑制劑后，由低氯抑制劑帶入高爐的氯量為0.19863 kg/t，與氯化鈣抑制劑相比，入爐總氯量降低了0.08984 kg/t，使入爐總氯量降低20%，這就進(jìn)一步驗(yàn)證低氯添加劑對(duì)降低入爐氯含量有效。

3 結(jié)論

1)隨CaCl2的加入，燒結(jié)礦RDI+3.15大幅升高，CaCl2加入量在4/萬(wàn)時(shí)，可使燒結(jié)礦的低溫粉化率RDI+3.15大于90%，達(dá)到高爐生產(chǎn)要求。

3)單獨(dú)的Ca2+對(duì)低溫還原粉化性能并沒(méi)有影響;單獨(dú)的Cl－對(duì)提高低溫還原粉化起到了一定了作用，但效果沒(méi)有噴灑CaCl2效果好。當(dāng)加入混合添加劑配方使Cl－∶Ca2+為2∶1時(shí)，效果極其顯著，并不比單獨(dú)噴灑CaCl2溶液效果差。

2)混合添加劑配方1、2、3效果顯著，降低添加劑中Cl－含量33%左右，通過(guò)高爐氯平衡計(jì)算，其使入爐總氯量降低20%，進(jìn)一步驗(yàn)證低氯添加劑對(duì)降低入爐氯含量有效。

［1］李咸偉.氯化物對(duì)燒結(jié)礦RDI影響的試驗(yàn)研究［J］，寶鋼技術(shù)，1998，(1):19-23.

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