硼铁精矿作为造块节能添加剂的试验研究

硼铁精矿作为造块节能添加剂的试验研究

李洪革¹  张建良¹  宋文武²

(1．北京科技大学2．首钢矿业公司)

摘要   在首钢球团厂和烧结厂分别进行了配加硼铁矿粉的工业试验，结果表明：球团配加3％的硼铁矿粉后，在焙烧温度降低ll℃的情况下，成品球抗压强度仍提高223 N／个，具有一定的节能效果；烧结配加相同比例的硼铁矿粉后，燃耗降低，烧结矿强度提高，粒度组成改善，高炉配用40％含硼烧结矿后，炉况顺行，综合焦比降低5．53 kg／t，节能效果较为显著。通过烧结杯试验进一步摸索了硼铁矿的适宜配比和节能效果，结果认为，烧结厂配加l％一5％的硼铁矿粉可降低燃料消耗0．96～2。83 kg／t，提高利用系数0．01～0．15 t／(m²·h)；烧结配加3％硼铁矿粉可达到最佳的节能效果。

关键词   硼铁矿粉  添加剂  节能  烧结试验  球团试验

1  前  言

    硼铁矿粉作为硼化工行业的副产品，不仅是一种铁矿粉造块的金属原料，而且由于硼铁矿粉中的硼熔点低，使硼铁矿粉具有良好的液相流动性，有利于降低烧结(或球团)生产过程中的工序能耗。

    首钢矿业公司于2004、2005年分别在球团厂、烧结厂进行了配用硼铁矿粉的工业试验，并进行了配加不同比例硼铁矿粉的烧结试验研究。大量的试验结果证明，硼铁矿粉可作为造块节能添加剂，起到节能减排的作用。

2首钢应用硼铁矿粉的工业试验

2．1球团配加硼铁矿粉工业试验

    2004年4月24日～5月4日，在首钢球团厂进行了配加3％硼铁矿粉的工业试验。试验配比及硼铁矿粉成分列于表1、表2。

    工业试验结果如表3所示。由表可知，球团厂配加3％的硼铁矿粉后，焙烧温度平均降低11℃，而成品球抗压强度提高了223 N／个，比基础期提高11．26％。试验证明，配加3％的硼铁矿粉可以降低球团焙烧温度，节约燃料。硼铁矿粉可作为球团生产中节能降耗的一种添加剂。

2．2烧结配加硼铁矿粉工业试验

2．2．1  试验情况

    为了验证烧结厂应用硼铁矿粉的节能效果，首钢矿业公司于2005年8月又在烧结厂进行了配加硼铁矿粉的工业试验。

    试验按照进口矿粉比例不变，配加3％的硼铁矿粉代替地方矿粉进行安排。实际配比及硼铁矿粉成分分别列于表4、表5。

    由表可以看出：烧结配加3％的硼铁矿粉后，利用系数得到提升，燃料消耗和电耗下降，有利于降低能耗。虽然硼铁矿粉品位较低，但它属于熔剂性矿粉，可减少白云石配加量。配加硼铁矿后烧结矿的化学成分变化不大，而转鼓指数和粒级组成得到改善，究其原因，主要是加入硼元素以后，其晶相在900℃以下很难发生改变，使烧结矿中的各种矿物得到稳定控制，从而减少了结晶过程中的内应力。另外从物化性能来讲，B²⁺半径小，高温溶解性能好，在高温下可以进入各种矿物的晶格中，抑制晶相转变，从而提高烧结矿强度，减少粉末的产生。

2．2．2  高炉使用含硼烧结矿的效果

    在首钢矿业公司烧结厂进行配加硼铁矿粉烧结工业试验的同时，首钢炼铁厂分别在1^＃、3^＃、4^＃高炉同步进行了应用试验。高炉配加含硼烧结矿比例为40％，整个试验过程中，由于烧结矿和焦炭质量的改善，各高炉炉况良好，未出现异常情况。高炉顺行稳定，全风、全氧、全风温，炉缸活跃均匀，渣铁物理热充沛，流动性良好，详见表9。

2．2．3  工业试验结论

    1)烧结配加3％的硼铁矿粉后，燃料消耗降低0．53 kg／t，电力消耗降低1 kwh／t，烧结利用系数提高0．02l t／(m²·h)。

    2)由于烧结矿质量改善，炉内透气性提高，高炉利用系数提高0．06 t／(m³·h)，高炉综合燃料消耗下降5．53 kg／t。

3最佳硼铁矿粉配比的烧结杯试验

3．1  试验条件

    为了进一步掌握硼铁矿粉的烧结特性和节能效果，摸索最佳的硼铁矿粉配加比例，在实验室进行了不同配比硼铁矿粉烧结杯试验，分别按照l％、3％、5％、7％的比例用硼铁矿粉代替同比例的地方民粉。

    试验所用各种原料的成分及配比列于表10、表11。

3．2烧结杯试验结果及分析

    试验结果列于表12、表13。由表可看出：

  (1)    烧结燃耗随着硼铁矿粉配比提高而逐渐降低，当配比达到3％时，燃料消耗降至最低点，比基准期降低2．83 kg／t；而配比超过7％时，燃料消耗反而上升，因此，硼铁矿粉配比不宜太大，只能作为一种节能添加剂使用。

    (2)烧结利用系数随硼铁矿粉配比提高而逐渐提高，当配比达到3％时，利用系数达到峰值，比基准期提高0．15 t／(m²·h)；当配比超过5％，利用系数呈现不同幅度的下降。

    (3)随硼铁矿粉配比提高，成品率和转鼓指数逐渐提高，当配比达到3％时，二者均达到峰值，成品率比基准期提高4．27％，转鼓指数比基准期提高2．57％；当配比超过5％时，成品率和转鼓指数均开始下降，转鼓指数甚至低于基准期。

4结  论

    1)球团生产中配加一定量的硼铁矿粉，可提高成品球的抗压强度，或适当降低焙烧温度。

    2)在烧结厂配加1％～5％的硼铁矿粉，可降低燃料消耗0．96～2．83 kg／t，提高利用系数0．01～0．15 t／(m²·h)，并降低生产过程的电力消耗。

    3)高炉配加含硼烧结矿，可提高高炉利用系数2．55％，降低高炉焦比12．63 kg／t。

    4)硼铁矿粉不仅是铁矿粉造块的金属原料，还是节能降耗的一种有效添加剂。烧结配加3％硼铁矿粉可达到最佳的节能效果。

参考文献

[1]张凯，杨兆祥．造块用含硼添加剂的使用研究现状和发展．烧结球团，1998，23(2)：20—22．

[2]  万佑生．硼镁精矿在烧结和高炉应用中的几个问题．烧结球团．1982。7(4)：36—44．