一种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种利用兰炭作烧结燃料的烧结生产工艺，属于烧结技术领域。
【背景技术】：
[0002] 1、近年来，我国生铁产量持续增加，生铁产量从2005年的3. 5亿吨上升到2014年 的7. 09亿吨，2014年比2013年同比增长6. 24%，钢铁市场竞争激烈。随着炼铁原燃料资 源短缺，炼铁生产经济效益在持续降低。
[0003] 2、与球团矿和天然块矿相比，烧结矿在冶金性能等方面具有显著的优势。面对日 益严峻的市场竞争环境，降低烧结矿成本，有助于整个高炉炼铁效益的提高。目前，优质铁 矿资源紧张，从铁矿石成本方面入手降低烧结成本困难较大。因此，在烧结燃料价格和烧结 矿质量之间找到最佳平衡点、寻求技术突破以提高烧结生产对燃料的适应性，稳定烧结生 产，从而降低烧结矿成本对于企业生存与发展将起到十分关键的作用。
[0004] 3、陕西神木是神府侏罗纪煤田的聚煤中心，煤资源的探明储量500多亿吨。利用 神府煤田盛产的优质侏罗精煤烧制而成的兰炭粉，具有价格低廉、低磷、低硫、高发热量、K、 Na等有害元素较低的特点。在烧结过程中使用兰炭粉替代传统燃料可以有效降低烧结成 本，扩大钢铁企业盈利空间。
[0005] 4、随着占全国工业能耗和二氧化硫排放近70 %的电力、钢铁、建材以及石油加工 等高耗能行业的发展，节能减排已经成为当前宏观调控的重点。政府确定了"十二五"期间 主要污染物排放减少10%的目标。二氧化硫作为主要污染物之一，其减排成为环境保护工 作的重中之重。根据《二氧化硫总量分配指导意见》，"十二五"期间二氧化硫控制计划为钢 铁行业减排10万吨，而烧结工序占到减排总量50 %。由此可见，烧结生产减排二氧化硫不 仅任务艰巨，同时也直接关系到钢铁企业的生存与发展。
[0006] 5、目前，国内的兰炭生产主要集中于陕西和内蒙等西北地区，兰炭产品则主要由 于电石、铁合金、硅铁和碳化硅等产业。此外，兰炭的使用多为块状产品，对小粒级粉状兰炭 的使用相对较少。另一方面，粉状兰炭应用于烧结生产，对粉状兰炭的烧结性能、适宜比例 以及关键技术等均无系统的研究。
【发明内容】
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[0007] 本发明目的是利用兰炭粉具有价格低廉、低磷、低硫、高发热量、K、Na等有害元素 较低的特点，在烧结过程中使用兰炭粉替代传统燃料可以有效降低烧结成本，扩大钢铁企 业盈利空间。
[0008] -种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法，其特征在于，粉状兰炭作烧结燃料使用时， 要采用燃料分加技术来提高燃料燃烧效率，要对配入烧结混合料的粉状兰炭粒度进行控 制，要对烧结混合料水分进行调整以改善粉状兰炭完全燃烧效果，要对烧结混合料中的返 矿比例进行适当调整以提高粉状兰炭的燃料能量利用率。
[0009] 所述的粉状兰炭在烧结混合料中的粒度组成为2~4_。
[0010] 所述的粉状兰炭作烧结燃料的烧结混合料水分为8. 0~8. 5 %。
[0011] 所述的粉状兰炭作烧结燃料的返矿比例为23%~28%。
[0012] 本发明采用兰炭、无烟煤和烟煤混合或兰炭和无烟煤或烟煤混合的方式作为烧结 燃料。
[0013] 1、将兰炭、无烟煤和烟煤进行混合，使混煤的有效热达到6. 5~9. 5MJ/kg，挥发分 含量在18~25%，在磨机中磨成粉后，使混煤粒径小于200目的比例占70 %以上。
[0014] 2、将兰炭、无烟煤进行混合，使混煤的有效热达到6. 5~9. 5MJ/kg，挥发分含量在 18~25%，在磨机中在磨机中磨成粉后，使混煤粒径小于200目的比例占70%以上。
[0015] 3、将兰炭、烟煤进行混合，使混煤的有效热达到6. 5~9. 5MJ/kg，挥发分含量在 18~25%，在磨机中在磨机中磨成粉后，使混煤粒径小于200目的比例占70%以上。
[0016] 4、本发明的最优方案是，将兰炭、烟煤进行混合，使混煤的有效热达到8.0~ 9. OMJ/kg，挥发分含量在20~22 %，在磨机中在磨机中磨成粉后，使混煤粒径小于200目的 比例占70%以上。
[0017] 本方法在粉状兰炭作烧结燃料时，采用了燃料分加工艺，并通过粉状兰炭粒度提 高以及烧结参数（混合料水分和返矿比例）的调整，实现了粉状兰炭作烧结燃料的高效利 用，有助于通过降低烧结燃料成本来降低烧结矿成本，实现钢铁企业的降本增效，并将拓宽 粉状兰炭在炼铁领域的使用途径。具有低硫磷特征的粉状兰炭用于烧结生产，有助于降低 烧结过程中二氧化硫排放量，符合国家对于钢铁产业节能减排的要求。
【具体实施方式】：
[0018] 下面结合实施案例对本发明进行进一步详细说明。
[0019] 1、烧结生产采用粉状兰炭作烧结燃料的高效使用方法，当以一定的比例向烧结混 合料中配加粉状兰炭时，采用了燃料分加技术以提高具有不同燃料燃烧的同步性。制粒过 程中，在一混前配入所使用的全部粉状兰炭和50%的焦粉；在二混制粒结束后，采用制粒 圆盘将剩余50 %的焦粉进行外配。粉状兰炭在烧结混合料中的粒级组成控制在2~4_条 件下，能够提高粉状兰炭与焦粉的燃烧同步性，提高燃烧的能量利用率。对粉状兰炭作烧结 燃料时烧结混合料的水分进行了优化，水分提高到8. 3~8. 5%时，促进了粉状兰炭的完全 燃烧反应，提高了燃料燃烧效率。进一步将使用粉状兰炭作烧结燃料条件下的烧结混合料 中返矿比例进行调整，返矿比例控制在23~28%条件下，烧结料层的透气性得到改善，粉 状兰炭向烧结料层提供的能量得到提高，有利于烧结矿质量的改善。
[0020] 2、进一步对本发明方案进行试验分析：
[0021] 烧结用燃料化学成分见表1 :
[0022] 表1烧结用燃料化学成分/%
[0023]
[0024] 烧结用燃料粒级组成见表2 :
[0025] 表2烧结用燃料粒级组成/%
[0026]
[0027] 3、由表1和表2可知，与焦粉相比，烧结所用的粉状兰炭的固定碳量相对较低。当 粉状兰炭作烧结燃料时，要保证配入固定碳数量的平衡。
[0028] 4、粉状兰炭作烧结燃料经济效益
[0029] 粉状兰炭作烧结燃料的烧结参数控制方案见表3 :
[0030] 表3粉状兰炭作烧结燃料烧结参数控制
[0031]
[0032] 焦粉和粉状兰炭的工业分析以及元素分析如表4所示。
[0033] 表4焦粉和粉状兰炭工业分析和全分析/ %
[0034]
[0035] 表5给出了粉状兰炭与焦粉的价格。所使用粉状兰炭的湿基价格为450. 0元/吨， 焦粉的湿基价格为603. 0元/吨。兰炭的干基价格为547. 45元/吨，而焦粉的干基价格为 670.0元/吨。粉状兰炭相对于焦粉都有一定的优势。在兰炭替代焦粉作烧结燃料过程中， 如果能够保证烧结矿质量，可以在一定程度上降低烧结矿的成本。在此条件下，在烧结燃料 比为5. 0%的条件下，兰炭替代焦粉的比例为50%时，由软件计算得到每吨烧结矿的成本 能够降低3. 36元。
[0036] 表5兰炭与焦粉的价格
[0037]
[0038] 5、粉状兰炭作烧结燃料的环境保护效益
[0039] 现用具体事例分析应用兰炭粉代替焦粉作烧结燃料时，在烧结生产过程中减排二 氧化硫的经济效益。对一个年产铁水300万吨的钢铁企业来讲，其烧结和高炉生产参数见 表6〇
[0040] 表6烧结和高炉生产参数
[0041]
[0042] 设定其生产铁水的矿耗为1.7,并且高炉炉料结构中烧结矿的比例为80%。因 此，该钢铁企业年生产烧结矿能够达到415万吨。在计算兰炭替代焦粉作烧结燃料的效益 时，设定其固体燃料消耗为55kg/t，则该厂一年烧结消耗燃料为22. 83万吨。当兰炭替代焦 粉的比例为50%时，每吨烧结矿减排302的计算方法如下所示。
[0043] (1)按照固定碳平衡原则，兰炭替代焦粉后，折算兰炭硫含量：
[0044]
[0045] (2)设兰炭替代焦粉的比例为Y，每吨烧结矿固体燃耗为Wkg/t，烧结烟气脱硫系 数为A，则兰炭替代焦粉后每吨烧结矿减排302的计算方法如下所示。
[0046] 1)替代前，全焦粉烧结烟气脱302量Y丨为：
[0047]
[0048] 2)兰炭替代比例为丫，烧结烟气脱502量Y 2为：
[0049]
[0050] 综上可得，兰炭替代焦粉比例为Y，烧结烟减排气脱302量Y为：
[0051]
[0052] 当y为50%，烧结烟气脱硫系数为n取〇. 85时，每吨烧结矿燃耗为55kg/t时， 每吨烧结矿减排302量Y为：
[0053]
[0054] 3)设定吨铁矿耗为P为1. 7,烧结矿在高炉炉料结构中的比例为K为80%，
[0055] 则基于每吨铁水，兰炭替代焦粉比例为50 %时，烧结减排302量H为：
[0056] H = YXPXK = 0. 144kg/tXl. 7X80%= 0. 196kg/t
[0057] 在此条件下，该钢铁企业每年可减排S02S 588吨。对整个京津冀地区钢铁行业 来讲，2014年铁水产量约为2亿吨，按照上述计算方法，则全年可京津冀地区烧结生产减排 30 2约3. 92万吨，由减排S0 2所带来的经济效益为5880万元。
【主权项】
1. 一种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法，其特征在于，粉状兰炭作烧结燃料使用时，要 采用燃料分加技术来提高燃料燃烧效率，要对配入烧结混合料的粉状兰炭粒度进行控制， 要对烧结混合料水分进行调整以改善粉状兰炭完全燃烧效果，要对烧结混合料中的返矿比 例进行适当调整以提高粉状兰炭的燃料能量利用率。2. 根据权利要求1所述的一种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法，其特征在于，所述的 粉状兰炭在烧结混合料中的粒度组成为2~4_。3. 根据权利要求1所述的一种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法，其特征在于，所述的 粉状兰炭作烧结燃料的烧结混合料水分为8. O~8. 5%。4. 根据权利要求1所述的一种粉状兰炭作烧结燃料的使用方法，其特征在于，所述的 粉状兰炭作烧结燃料的返矿比例为23%~28%。
【专利摘要】本发明公开了烧结生产中粉状兰炭作烧结燃料的高效利用方法，提高了粉状兰炭代替焦粉等传统燃料进行烧结时燃料能量利用率，改善了烧结矿的质量和冶金性能。本方法的主要步骤为：当粉状兰炭作烧结燃料时，采用了燃料分加工艺，并通过粉状兰炭粒度提高以及烧结参数(混合料水分和返矿比例)的调整，实现了粉状兰炭作烧结燃料的高效利用。本发明有助于通过降低烧结燃料成本来降低烧结矿成本，实现钢铁企业的降本增效，并将拓宽粉状兰炭在炼铁领域的使用途径。具有低硫磷特征的粉状兰炭用于烧结生产，有助于降低烧结过程中二氧化硫排放量，符合国家对于钢铁产业节能减排的要求。
【IPC分类】C22B1/16
【公开号】CN105039684
【申请号】CN201510472810
【发明人】张建良, 王广伟, 王喆, 高冰, 徐润生, 王海洋
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年8月4日