梅鋼四號燒結機配加氧化鐵皮的生產試驗

周康軍

(上海梅山鋼鐵股份有限公司，江蘇 南京 210039)

氧化鐵皮來自于熱軋廠鋼坯表面處理副產物。熱軋加工時，由于鋼鐵和空氣中氧的反應，常會大量形成氧化鐵皮，造成堆積，浪費資源[4-6]。如果對這些資源合理利用，可以降低生產成本，同時可以起到環保節能的作用。從熱軋廠氧化鐵皮現場取樣化驗結果看，氧化鐵皮含有較高的FeO，氧化鐵皮中的FeO在燒結燃燒氧化成Fe2O3的過程中會大量放熱，可替代部分焦粉，對降低固耗有一定效果，不但可以提高燒結礦鐵品位[7]，而且可以有效減少焦粉使用量，通過降低固體燃料消耗可以達到降低燒結煙氣NOx濃度的目的[8]。為了探索從源頭治理和控制NOx排放，燒結分廠開展了工業試驗，研究了從配礦開始的燒結過程各控制環節對NOx排放的影響，旨在為燒結源頭減排NOx提供技術支持，實現燒結煙氣NOx的源頭治理。

1 試驗過程

1.1 氧化鐵皮

試驗使用的氧化鐵皮來自于梅鋼熱軋廠1422和1780生產線的副產品。表1為氧化鐵皮現場取樣的成分化驗結果。從表1可以看出氧化鐵皮的全鐵含量高達72.29%，FeO含量為70.72%，氧化鐵皮中雜質含量少，S的含量僅為0.02%。

試驗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成分見表2所示。

表1 氧化鐵皮的化學成分(%)

表2 試驗所用含鐵原料和熔劑的化學成分(%)

1.2 試驗安排

氧化鐵皮的配加直接由5號配料倉配入，采用不參與配比計算的外配方式進行配比，為方便對比，試驗分為兩個階段：基準期和試驗期。基準期時間從2019年10月21日13時開始，持續到次日13時結束，選擇其中具有代表性的數據作為基準值；試驗期從10月22日13時開始，持續到次日13時結束，分別配加7%(試驗期Ⅰ)和10%(試驗期Ⅱ)氧化鐵皮，選擇其中具有代表性的數據作為試驗值，與基準值作比較。試驗期間，燒結生產正常，設備、工藝、試驗條件保持相對穩定，堿度控制在1.9 ± 0.1。實驗過程若機尾亞鐵含量變化較大，根據機尾狀況及時調整配碳量。

1.3 試驗參數

梅鋼四號燒結機設計有效燒結面積為450 m2，設計利用系數為1.3 t/(m2·t)；實驗過程燒結機參數設置：燒結機速度1.9 m/min，BTP溫度330-400 ℃。氧化鐵皮采用外配方式配加，見表3。

2 實驗結果分析

2.1 燒結礦質量的影響

由表4可知，實驗期因添加10%的氧化鐵皮和生石灰配比減少，使得燒結礦TFe上升了0.55%；而燒結礦轉鼓指數下降了2.31%,一方面是因為氧化鐵皮的配加，燒結礦中生成的含鎂高強度礦物減少，如鎂橄欖石、鈣鎂橄欖石、鎂薔薇輝石、鎂黃長石等[9]；另一方面，由于SiO2下降0.35%，為了保持燒結礦堿度平衡燒結CaO相應減少，使得生石灰配比減少，液相量減少，導致強度下降。

表3 配比表

表4 燒結礦化學成分及強度

2.2 燒結生產指標的影響

由表5看，氧化鐵皮外配7%后，焦粉使用量有降低趨勢，相比基準值的焦粉使用量，在燒結總上料量(上料量+內返量+氧化鐵皮量)沒有變化的情況下，焦粉使用量減少13.66%，氧化鐵皮外配7%和10%對焦粉配加量影響不大。

在外配加10%氧化鐵皮后，燒結過程透氣性明顯下降，為了確保終點溫度，上料量作了適當調整，在確保終點溫度基本一致的情況下，配加7%的氧化鐵皮對生產影響小，連續配加10%的氧化鐵皮后對燒結過程影響明顯，燒結負壓上升0.9 kPa，燒結煙道溫度下降18 ℃，產量下降3.27%。

表5 燒結生產指標

2.3 燒結煙氣NOx和SO2的影響[10]

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

表6 燒結煙氣NOx和SO2

3 結論

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

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

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

(3)連續配加10%的氧化鐵皮后對燒結影響明顯，燒結負壓上升0.9 kPa，燒結煙道溫度下降18 ℃，產量下降3.27%。燒結礦轉鼓指數下降1.55 %，燒結礦全鐵上升0.53 %，SiO2下降0.35 %，其他質量指標影響不大。