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強化燒結助燃劑

更新時間:2017-08-07

強化燒結助燃劑
  (鋼廠燒結車間專用)
  強化燒結助燃劑的技術原理及技能
  強化燒結助燃劑是由清華大學廊坊億泰化工建材有限公司研制開發的高科技節能增效產品,其各項指標均為國際先進水平。該產品的技術性能如下:
  強化燒結助燃劑是以低溫燒結和燃氣化助燃理論為基礎,在實驗室試驗取得成功之后,1999年9月又大膽在冶金燒結工藝進行了工業現場試驗,獲得成功。這一新產品的研制開發擴展了我系90年研制開發的強化燒結助燃劑的適用領域,該產品不僅解決了鐵精礦燒結工藝的傳統強化措施(低溫燒結、小球燒結、燃料分加等)存在的弊端,同時也攻克了傳統添加劑應用方面生產綜合負值的問題。該產品主要由燃氣化劑、增氧助燃劑、增強劑和超細粉末穩定劑組成,根據配方按比例配料后,經機械混合、研磨烘干、分裝而成,生產過程不產生任何污染。在燒結混合料中添加少量的強化燒結助燃劑后對燃料的氣化燃燒,加快燒結過程、燃燒速度,提高燒結機的利用系數,增加燒結礦產量和強度,同時可降低燒結尾氣中二氧化硫的含量,本產品為企業創造良好的經濟效益和社會效益。
  強化燒結助燃劑的物理特征
外觀 棕紅色超細粉末
粒度(通過80目) 100%
比重(g/m³) 1.2
水分 0.20%
酸堿度 PH值8.1,無毒
  強化燒結助燃劑的主要功能
  1、可對固體燃料的氣化燃燒起催化助燃作用,特別是對固體燃料中非碳物質的催化作用更強,增加固體燃料的反應活性,使燒結過程燒結帶溫度提高,有利于礦化反應的進行,能產生極多的液相。
  2、可改善燒結過程氣液相間的傳熱質條件,使燒結速度加快,燒結時間短,提高生產效率。
  3、可使混合料的熔融溫度降低,點火條件得以改善,降低返礦量,提高成品率。
  4、強化燒結助燃劑中的鹵化物的稀土元素,可使燒結礦的自然粉化現象得以抑制,有利于燒結礦強度的提高。
  5、由于反應的放熱節能作用,在燒結生產中降低了固體燃料的加入,減少燒結廢棄中的二氧化硫含量,降低環境污染。
  6、在助燃劑的強化、催化作用下,大部分液相反應可在低于1300°C以下完成,至使燒結終點的提前,燒結利用系數提高,至使燃耗可降低13%以上,生產過程的其他固定費用亦同步下降。
  7、強化燒結助燃劑可提高燒結機利用系數5%以上,提高燒結礦轉鼓指數16%以上,降低亞鐵含量2%左右,提高成品率,降低返礦率,經濟和社會效益顯著。
  實驗室試驗結果
  選取遷安鐵精礦、巴西鐵精礦、均含鐵66%以上,配比為76%;采用生石灰為16%、鎂石為4%的溶劑配比;燃料配比為5%。在基準期中按上述配比攪拌均勻的混合原料取80千克做燒結試驗。將上述原料倒入一次混合機內,打水并充分攪拌。然后進入二次混合機內造球3mm,作混合料的有關測定,最后裝入燒結杯內點火燒結,燒結完畢后,燒結礦經二次破碎進行整粒篩分,作燒結技術指標的檢測。在實驗期中選取其它原料的配比不變,只將燃料的用量降低13%(可依次降低8%、10%、13%、15%),即燃料的配比為4.35%,在加入強化助燃劑混合攪拌均勻(先和燃料攪均再與混合料攪拌均勻),用量按原料用量的萬分之三取用,重復基準期的燒結試驗,主要考核固體燃料的消耗和增產情況,并進行對比,其結果為:

技術指標 全燒時間  min 燒結速度mm/min 燒結率% 返礦率%
基準期 22 23 78 19
試驗期 20 25 81 16
技術指標 生產率t/㎡.h IOS指數+6.3mm 燃耗kg/t 混合料水%
基準期 1.7 63 74 7.5
試驗期 1.8 67 63 7.9



  燒結現場試用
  99年9月在首都鋼鐵公司燒結二車間進行了為其28天的試驗,結果如下:
  在不影響正常生產工藝流程的情況下,將固體燃料的配比度下降13%,后通過皮帶秤控制計量,按原料用量的萬分之四添加強化燒結助燃劑的統計配比為0.32%,固體燃料消耗降低8㎏/t,降低比例:13.5%,燒結礦產量增加5%,燒結機利用系數提高4.5%,轉鼓指數提高5.7%,亞鐵含量降低1.8%,燒結廢棄中二氧化硫含量減少20%。
  強化燒結助燃劑的工作機理
  強化燒結助燃劑是一種由多種非能源性無機化工原料按比例配方組合而成的化學添加劑,其主要作用是在燒結生產條件不變的情況下,提高燒結速度和燒結礦強度,降低粉化率,改善和提高成礦質量,達到增產、降耗、環保等各方面的經濟效益。
  化學添加劑作為一種化學工業產品,已經廣泛應用在各行各業,成為工業生產中不可缺少的一種化工產品。近些年來。由于國家對環保、節能方面的要求和標準逐步提高,所以用于燃料方面的化學添加劑不斷的被開發出來,并且技術水平、性能、效果也逐步提高。但是在鐵精礦燒結中使用化學添加劑,目前在國內還沒有成功的先例。廊坊億泰化工建材有限公司與清華大學化學系聯合開發的強化燒結助燃劑屬國內首創,是燒結冶煉方面的尖端技術,其對改善結礦質量、提高產量、節能、環保等方面均取得了可喜的成果,下面對強化燒結助燃劑對燃料的燃燒狀況的改善及對燒結成礦過程的化學作用作一簡單闡述。
  強化燒結助燃劑對燃燒過程的影響
  為了解強化燒結助燃劑對燃料燃燒過程所產生的作用,我們首先要了解燃料的基本組成結構及燃燒的形成。
  1、燃料的組成及結構
  在對燃料的工業分析中,常把燃料的組成分為七大部分,即:碳、氫、氧、氮、硫、灰、水。在工業使用中,對燃燒的組成為:固定碳、揮發分、灰分及水。以上說法是從燃料的化學分成組成去劃分定義的。而從燃料的結構組成方面討論,燃料則是以上元素以多芳香環(包括氧化芳香環)為結構單元組成的。在芳香環的周圍有側鏈、官能團等。這些官能團中有羥基(含酚羥基、醇羥基)甲氧基、醛基、羥基。還有少量的含氮、硫的官能團。以及這些官能團有著各種不同的排列及不同的結構單元關系。因此也就形成了各種不同的燃料。也就是說燃料中的化學元素是由有機結構單元和無機結構單元交錯符合存在著。因此燃料的燃燒也就不能單純的看成是一種簡單的單個化學元素的氧化反應。
  2、燃料的燃燒及燃燒形式
  從微觀角度看,燃料在燃燒時,燃料的結構單元在不同的溫度時,發生不同的變化。多芳香環結構產生了裂解,生成不同的低分子量產物。其實燃料的燃燒就是燃料中各種有機單元與無機單元結構在加溫過程中裂解后與氧發生了強烈的氧化反應,最后形成二氧化碳和水及二氧化硫等的過程,從宏觀角度看,燃料的燃燒是碳、氫、硫與氧在高溫下的氧化反應。
  按照工業用的實際情況,燃料的燃燒方式大體可分為以下兩大類(燃料的綜合利用除外);其一是單純燃料的燃燒,如工業鍋爐、電廠鍋爐、大灶等,其二是燃料與非燃燒物混合燃燒,如各種爐窯、燒結、煉制等。不管是從微觀角度分析還是從宏觀角度去討論,不同的燃燒方式燃料在燃燒過程的燃燒方式加入不同的變化。但是總體上講,不同的燃燒方式加入不同的化學添加劑,就可控制和改善燃料在燃燒中的結構裂解構成,從而達到提高燃燒效率,控制燃燒氣氛,改善燃燒環境,以適應生產的要求目的。
  3、強化燒結助燃劑對燃料燃燒的影響
  在燃料的燃燒過程中,如果加入各種不同的以非能源性化學原料組成的強化燒結助燃劑燃料的燃燒就會發生不同的變化。因為強化燒結劑的加入可以人為的改變燃料中各有機結構單元在燃燒過程中的裂解和過程。根據燃燒環境的不同使燃料的燃燒過程盡量的按照人們對它的要求及燃燒產物的不同去改變。強化燒結助燃劑對燃燒的影響大致可分為以下四種:1、降低燃料的燃點;2、提高燃燒溫度;3、改變燃燒時間;
  4、改變燃燒后生產的氣氛和燃燒的性質。調整燒結的成分,便可達到目的。這一切都是在燃料原來固有的能量范圍內去實現的,燒結劑本身在高溫化學反應過程中會有一些生成熱產生,但總起來,這種方法只是挖掘了燃料燃燒過程中可發揮而沒有正常發揮的能量,不是創造能量。
  燒結助燃劑對燒結固體燃料燃燒的影響
  鐵精礦燒結過程中,為了使燒結過程能夠到達所需要的溫度,在燒結料中加入一定量的燃料,燃料和燒結料均勻的混合在一7起,因此燒結料層中燃料的燃燒即不同于一般鍋爐,爐灶中的層狀燃燒,也不同于單顆粒碳的燃燒。因為燒結料中燃料的數量相對減少(約3%~5%),且被周圍其他不可燃的礦物包圍著。其燃燒規律介于兩者之間,有以下特點:
  1、需要較大的空氣過剩系數(約1.4-1.5)以保證燃料能夠與空氣有較大的接觸機會,促使燃料較完全燃燒。
  2、燃料生成的初級產物為CO2和CO,且在燃燒溫度下CO2占優勢,雖然CO2可參加二級反應形成CO,但是由于燃燒層很薄,高溫停留時間很短,反應受到很大限制,不可能有明顯的發展。在燃燒層和預熱層,錳的氧化物還參加了還原和氧化反應,以及燃燒放熱空氣過剩系數較大,在離碳粒較遠存在著自由氧。這些特定的條件都決定了氣相中的CO2,自由氧亦不能被消耗完。
  3、在燃燒料層中,既存在有氧化區,也存在有還原區,二區域呈離散型分布。在一般情況下,總的氣氛性質為氧化性。
  4、燒結料層中,燃料的燃燒基本處于擴散速度范圍內,但在燃燒前的預熱干燥層中,燃料中可燃揮發物由于濃度不夠而不易燃燒。因而降低了燃料的整體可燃性,影響了擴散速度,從而影響了燒結帶的移動速度。
  在這種燃燒特點下,在燃料中添加適量的專用化學燒結劑,使其改善燒結料層中的燃燒條件。提供適量的專用化學燒結劑,使其改善燒結料層中的燃燒條件。提供適量的氧離子,并催化CO2的二次反應形成CO,擴大氧化區及平衡氧化區。控制燃燒整體的氧化氣氛。裂解燃料中低溫不可燃結構單元,降低燃點,增加可燃單元。這樣就可充分利用燒結料移動速度而后燃燒層厚度,降低返礦率,提高燒機利用系數。
  使用燒結助燃劑對燒結生產的影響
  1、對燒結速度的影響
  燒結料層中高溫區的移動速度是指燃燒層中溫度最高點的移動速度。一般稱為垂直燒結速度,是決定燒結礦產量的重要因素。產量與其基本成正比例關系。在一定條件下,提高垂直燒結速度,燒結產量增加。而垂直燒結速度的快慢取決于兩個因素,即料層中燃料的燃燒速度和傳熱速度。在正常配碳量的情況下,使用燒結助燃劑,改變燃燒特性,提高燃燒效率,加快燃燒反應速度,由于燃燒效率的提高,燃燒廢氣中可燃氣體減少,CO2和H2O的含量增高。因此氣體熱容量增大,氣體的傳熱速度加快,所以垂直燒結速度提高。
  2、對燒結溫度和燒結厚度的影響
  燒結的目的是要獲得一定數量和適宜組成的液相,使之在冷凝過程中將燒結料粘結起來,并且有良好的機械強度和還原性。在這前提下,還要加快燒結速度,以增加產量。高溫區的溫度水平和厚度對二者均有很大的影響。從提高燒結礦強度和成品率出發,要求高溫區溫度較高、厚度過大,易產生過熔,也會產生負影響。在正常配碳量的燒結料中,加入化學燒結劑可使燃料在正常燃燒時一些可燃燒而又因不具備燃燒條件沒有燃燒的部分充分燃燒,使高溫區內部熱源增加,提高了高溫區溫度,參加了燃燒,使燃燒厚度增大。
  3、對燒結礦強度和粉化率的影響
  燒結料中配碳量決定著燒結的溫度,氣氛性質和燒結速度,因而對燒結礦的礦物組成和結構都有影響,在低配碳量的燒結礦中,赤鐵礦和鐵酸鈣較多,浮士體較少或沒有,正硅酸鈣和其它硅酸鹽礦物較少,燒結礦不粉化,但由于硅酸鹽粘結相對少,故燒結礦強度較差。配碳量高,燒結礦中浮士體明顯增加、硅酸鹽、粘結相礦物也增加,赤鐵礦及硅酸鈣則顯著減少,燒結礦及鐵酸鈣則顯著減少,燒結礦的轉鼓指數較高。但燒結礦的粉化率也升高,這是由于配碳量增加后還原氣氛增強,容易形成浮士體而不利于赤鐵礦和硅酸鹽的生成,并促進了CaO和SIO2作用生成正硅酸鈣的形成,有利于赤鐵礦和鐵酸鈣形成,消除粉化現象,提高燒結礦的強度。
  綜上所述,強化燒結助燃劑是燒結和碳燃燒及環保領域不可缺的新產品,它以低溫燒結和燃氣化理論為基礎,是該領域的尖端技術,它是由燃氣化劑、增氧劑、助燃劑、增強劑和阻凝劑等多種元素組成,在燒結混合料中添加少量的該產品后,對燃料的反應活性大大提高,反應過程為氣液相傳熱,傳至條件改善,使部位液相反可在低于1300℃以下完成,同時由于燒結料層中燃燒速度加快,反應完全嗎,相對放出熱量多,燒結帶的溫度水平高,生成CF2和C2F等低熔點的CF液相向FeO晶粒很快滲透,Ca2擴散到Fe2O3晶體中,形成鈣質固溶體,使二者的熔點很快下降,最后形成低熔點的液相,在冷卻到1150-1200℃時,發生碳酸鹽的在結晶,單一碳酸鹽的標的不定型固狀態幾何體變成其它成分的共溶液相,樹枝狀和柱狀晶體,使燒結礦的固結強度大大改善。
  該產品用于燒結后,可以改善燒結礦的質量,加快燒結過程,提高生成率和成品率,降低燒結廢棄中SO2排放量,減少環境污染,在燒結混合料中配加4/萬該產品,可以降低固體燃料消耗量15%,同時提高生產率5%。
上一條:TF燃煤助燃劑
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