周康軍

(上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210039)

氧化鐵皮來(lái)自于熱軋廠鋼坯表面處理副產(chǎn)物。熱軋加工時(shí)，由于鋼鐵和空氣中氧的反應(yīng)，常會(huì)大量形成氧化鐵皮，造成堆積，浪費(fèi)資源[4-6]。如果對(duì)這些資源合理利用，可以降低生產(chǎn)成本，同時(shí)可以起到環(huán)保節(jié)能的作用。從熱軋廠氧化鐵皮現(xiàn)場(chǎng)取樣化驗(yàn)結(jié)果看，氧化鐵皮含有較高的FeO，氧化鐵皮中的FeO在燒結(jié)燃燒氧化成Fe2O3的過(guò)程中會(huì)大量放熱，可替代部分焦粉，對(duì)降低固耗有一定效果，不但可以提高燒結(jié)礦鐵品位[7]，而且可以有效減少焦粉使用量，通過(guò)降低固體燃料消耗可以達(dá)到降低燒結(jié)煙氣NOx濃度的目的[8]。為了探索從源頭治理和控制NOx排放，燒結(jié)分廠開(kāi)展了工業(yè)試驗(yàn)，研究了從配礦開(kāi)始的燒結(jié)過(guò)程各控制環(huán)節(jié)對(duì)NOx排放的影響，旨在為燒結(jié)源頭減排NOx提供技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)燒結(jié)煙氣NOx的源頭治理。

1 試驗(yàn)過(guò)程

1.1 氧化鐵皮

試驗(yàn)使用的氧化鐵皮來(lái)自于梅鋼熱軋廠1422和1780生產(chǎn)線的副產(chǎn)品。表1為氧化鐵皮現(xiàn)場(chǎng)取樣的成分化驗(yàn)結(jié)果。從表1可以看出氧化鐵皮的全鐵含量高達(dá)72.29%，F(xiàn)eO含量為70.72%，氧化鐵皮中雜質(zhì)含量少，S的含量?jī)H為0.02%。

試驗(yàn)所使用的含鐵原料有：礦粉1、礦粉2、礦粉3、礦粉4等,燃料為焦粉,熔劑包括石灰石、生石灰、白云石。各種原料及燃料的化學(xué)成分見(jiàn)表2所示。

表1 氧化鐵皮的化學(xué)成分(%)

表2 試驗(yàn)所用含鐵原料和熔劑的化學(xué)成分(%)

1.2 試驗(yàn)安排

氧化鐵皮的配加直接由5號(hào)配料倉(cāng)配入，采用不參與配比計(jì)算的外配方式進(jìn)行配比，為方便對(duì)比，試驗(yàn)分為兩個(gè)階段：基準(zhǔn)期和試驗(yàn)期?；鶞?zhǔn)期時(shí)間從2019年10月21日13時(shí)開(kāi)始，持續(xù)到次日13時(shí)結(jié)束，選擇其中具有代表性的數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值；試驗(yàn)期從10月22日13時(shí)開(kāi)始，持續(xù)到次日13時(shí)結(jié)束，分別配加7%(試驗(yàn)期Ⅰ)和10%(試驗(yàn)期Ⅱ)氧化鐵皮，選擇其中具有代表性的數(shù)據(jù)作為試驗(yàn)值，與基準(zhǔn)值作比較。試驗(yàn)期間，燒結(jié)生產(chǎn)正常，設(shè)備、工藝、試驗(yàn)條件保持相對(duì)穩(wěn)定，堿度控制在1.9 ± 0.1。實(shí)驗(yàn)過(guò)程若機(jī)尾亞鐵含量變化較大，根據(jù)機(jī)尾狀況及時(shí)調(diào)整配碳量。

1.3 試驗(yàn)參數(shù)

梅鋼四號(hào)燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)有效燒結(jié)面積為450 m2，設(shè)計(jì)利用系數(shù)為1.3 t/(m2·t)；實(shí)驗(yàn)過(guò)程燒結(jié)機(jī)參數(shù)設(shè)置：燒結(jié)機(jī)速度1.9 m/min，BTP溫度330-400 ℃。氧化鐵皮采用外配方式配加，見(jiàn)表3。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1 燒結(jié)礦質(zhì)量的影響

由表4可知，實(shí)驗(yàn)期因添加10%的氧化鐵皮和生石灰配比減少，使得燒結(jié)礦TFe上升了0.55%；而燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)下降了2.31%,一方面是因?yàn)檠趸F皮的配加，燒結(jié)礦中生成的含鎂高強(qiáng)度礦物減少，如鎂橄欖石、鈣鎂橄欖石、鎂薔薇輝石、鎂黃長(zhǎng)石等[9]；另一方面，由于SiO2下降0.35%，為了保持燒結(jié)礦堿度平衡燒結(jié)CaO相應(yīng)減少，使得生石灰配比減少，液相量減少，導(dǎo)致強(qiáng)度下降。

表3 配比表

表4 燒結(jié)礦化學(xué)成分及強(qiáng)度

2.2 燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)的影響

由表5看，氧化鐵皮外配7%后，焦粉使用量有降低趨勢(shì)，相比基準(zhǔn)值的焦粉使用量，在燒結(jié)總上料量(上料量+內(nèi)返量+氧化鐵皮量)沒(méi)有變化的情況下，焦粉使用量減少13.66%，氧化鐵皮外配7%和10%對(duì)焦粉配加量影響不大。

在外配加10%氧化鐵皮后，燒結(jié)過(guò)程透氣性明顯下降，為了確保終點(diǎn)溫度，上料量作了適當(dāng)調(diào)整，在確保終點(diǎn)溫度基本一致的情況下，配加7%的氧化鐵皮對(duì)生產(chǎn)影響小，連續(xù)配加10%的氧化鐵皮后對(duì)燒結(jié)過(guò)程影響明顯，燒結(jié)負(fù)壓上升0.9 kPa，燒結(jié)煙道溫度下降18 ℃，產(chǎn)量下降3.27%。

表5 燒結(jié)生產(chǎn)指標(biāo)

2.3 燒結(jié)煙氣NOx和SO2的影響[10]

表6為燒結(jié)煙氣NOx和SO2含量。從表6中可以看出，基準(zhǔn)期時(shí)，燒結(jié)煙氣SO2濃度為1320.12 mg/m3。當(dāng)配加氧化鐵皮后，隨著焦粉配比的下降，燒結(jié)煙氣SO2濃度也隨之下降，在外配7%氧化鐵皮時(shí)，燒結(jié)煙氣SO2濃度下降至1093.31 mg/m3，下降比例達(dá)到17.2%。實(shí)驗(yàn)前燒結(jié)煙氣NOx均值256 mg/m3，外配7%氧化鐵皮燒結(jié)煙氣NOx均值247 mg/m3，外配10%氧化鐵皮燒結(jié)煙氣NOx均值233.6 mg/m3，下降22.4 mg/m3，降幅為9.06%。從圖1看，試驗(yàn)后單值燒結(jié)煙氣NOx均值和控制限均有下降。

表6 燒結(jié)煙氣NOx和SO2

3 結(jié)論

(1)氧化鐵皮外配10%后，焦粉使用量有降低趨勢(shì)，相比基準(zhǔn)值的焦粉使用量，在燒結(jié)總上料量(上料量+內(nèi)返量+氧化鐵皮量)沒(méi)有變化的情況下，焦粉使用量減少13.66%。

圖1 燒結(jié)煙氣NOx均值和控制圖Fig.1 NOx mean value and control chart of sintering flue gas

(2)燒結(jié)生產(chǎn)添加氧化鐵皮，可以有效降低固體燃料消耗，降低燒結(jié)煙氣NOx濃度。外配7%氧化鐵皮后燒結(jié)煙氣NOx均值為247 mg/m3，外配10%氧化鐵燒結(jié)煙氣NOx均值233.6 mg/m3，最大降幅9.06%。

(3)連續(xù)配加10%的氧化鐵皮后對(duì)燒結(jié)影響明顯，燒結(jié)負(fù)壓上升0.9 kPa，燒結(jié)煙道溫度下降18 ℃，產(chǎn)量下降3.27%。燒結(jié)礦轉(zhuǎn)鼓指數(shù)下降1.55 %，燒結(jié)礦全鐵上升0.53 %，SiO2下降0.35 %，其他質(zhì)量指標(biāo)影響不大。