铁矿烧结增效助燃剂及其制备方法

摘要

一种铁矿烧结增效助燃剂和制备方法。所述铁矿烧结增效助燃剂由高锰酸钾、硝酸钠、二茂铁、乌洛托品、硼酸、硼砂、氯化钠和聚乙烯醇按一定比例混合而成。通过气化增氧、助燃、催化、稳定强化等手段来达到降低燃料消耗、提高烧结机利用系数，提高烧结矿强度，提高成品率，降低返矿率，降低烧结废气中SO2含量，能达到节能、增效、环保效果，为企业创造良好的经济效益和社会效益。

权利要求

1.铁矿烧结增效助燃剂，其特征是由高锰酸钾、硝酸钠、二茂铁、乌洛托品、硼酸、硼砂、氯化钠、聚乙烯醇组成，各组分的重量百分比：高锰酸钾3-5％、硝酸钠7-10％、二茂铁

2-5％、乌洛托品5-10％、硼酸10-20％、硼砂40-50％、氯化钠10-20％、聚乙烯醇1％。

2.一种权利要求1所述铁矿烧结增效助燃剂的生产工艺：

选用不锈钢搅拌器，按照投料比例依次加入高锰酸钾、硝酸钠、二茂铁、乌洛托品、硼酸、硼砂、氯化钠、聚乙烯醇，然后包装，包装根据用户需求和运输方便决定包装袋的大小，包装要求密封，做到防水防潮。

说明书

铁矿烧结增效助燃剂及其制备方法

技术领域：

[0001] 本发明是应用到钢铁冶金行业使铁矿烧结能达到节能、增效、环保目的，为企业创造良好的经济效益和社会效益。

背景技术

[0002] 钢铁冶金工业是我国国民经济各行业中耗能最多的行业之一。近十年来，钢铁冶金工业能源消费量占全国总能源消费量的比重一直在12％～15％，单位增加值能耗是全部工业平均水平的3倍以上。因此，钢铁工业节能是关系到″十一五″能耗目标能否顺利实现的一个重要问题，也是关系到钢铁工业未来发展的一个重要问题。国家发改委等五部委联合下发了《关于千家企业节能行动实施方案的通知》，其中包括钢铁企业260家[0003] 炼铁工业发展的重点是节能、增效和环保，这是因为炼铁是钢铁生产中的能耗大户和主要污染源，由烧结、球化、焦化和高炉各工序组成的炼铁过程，消耗了吨钢总能量的近70％，而烧结作为炼铁过程的重要组成部分，它的成本、质量和产量，直接影响了炼铁的综合效益。

发明内容

[0004] 本发明的目的是为钢铁企业节能、增效、环保，提供一种应用钢铁行业铁矿烧结增效助燃剂，在混合料中按一定比例配比在燃烧混合料中添加少量的烧结增效助燃剂后，对燃料的气化燃烧起到一定的催化作用，可降低冶炼厂烧结用固体燃料消耗，加快冶炼烧结过程燃烧速度，提高冶炼烧结机的利用系数，增加烧结矿产量和强度，提高冶炼烧结速度和烧结矿强度，降低粉花率，改善和提高成矿质量，使冶炼厂在节能、增效、环保等个方面能取得显著的经济效益和社会效益。

[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的

[0006] 铁矿烧结增效助燃剂是由增氧助燃剂、煤炭气化燃烧剂、催化剂、助溶剂、粘结剂及稳定剂等成分组成，其具体组成成分的重量百分比为：高锰酸钾3-5％、硝酸钠7-10％、二茂铁2-5％、乌洛托品5-10％、硼酸10-20％、硼砂40-50％、氯化钠10-20％、聚乙烯醇1％铁矿烧结增效助燃剂生产工艺

[0007] 选用不锈钢搅拌器，按照投料比例依次加入高锰酸钾、硝酸钠、二茂铁、乌洛托品、硼酸、硼砂、氯化钠、聚乙烯醇然后包装，包装可根据用户需求和运输方便决定包装袋的大小，包装要求密封，做到防水防潮。

[0008] 铁矿烧结增效助燃剂使用方法

[0009] 该产品使用可分为干法和湿法两种。在不改变烧结生产工艺的情况下，通过下料机直接加到焦粉上即可。在冶炼烧结混合料中配加万分之一，该产品可以使冶炼厂降低固体燃料消耗15％以上，同时提高生产率5％以上。

[0010] 铁矿烧结增效助燃剂使用效果

[0011] 1.降低固体燃料消耗，烧结料中的配炭量决定着烧结温度、气氛性质及烧结速度。因本品含有增氧、助燃物质，因此可催化加快固体燃料的燃烧反应速度，特别是对固体燃料中非碳物质的催化作用更强，激活混合料中可燃元素及固体燃料的反应活性，加上烧结剂固有的强力可燃、助燃放热物质，使料层总热量大大增加，温度升高，固体燃耗相对降低。

[0012] 2.提高烧结机利用系数

[0013] 垂直烧结速度是决定产量的重要因素，与产量基本成正比关系。而垂直烧结速度是由燃料的燃烧速度和传热速度决定的，当配炭量适宜或较高时，烧结过程总速度取决于炭的燃烧速度，燃烧速度与供氧强度成正比，烧结剂中的富氧离子加快了碳的燃烧速度，提高了燃烧效率，同时由于烧结剂的加入有利于造球制粒而改善料层的透气性，使传热速度加快，垂直烧结速度提高，产量提升，同时，含粉的降低，强度的提高使成品率上升，返矿率下降，产量相应提高。

[0014] 3.提高烧结矿强度和成品率

[0015] 由于增强剂和稳定剂的加入，改善了生成液相的数量和性质。增加了湿润性良好的胶结相，同时，增效剂的加入为厚料，低碳烧结创造了条件，有利于低温烧结的顺利实现，使烧结矿中铁酸钙含量增加，强度得以提高，成品率上升。

[0016] 4.降低FeO含量

[0017] 固体燃料消耗的降低是FeO含量降低的重要因素，同时由于烧结剂的加入给烧结料层增加了适量氧离子，缓解了碳粒附近的供氧不足，降低了CO浓度，减少了还原气氛，增强扩大了氧化气氛，抑制降低了FeO的生成。

[0018] 5.抑制烧结矿粉化，减少返粉率

[0019] 烧结使用增效剂，在保证烧结热量充分的条件下，通过降低配碳量，获得较低的烧结温度(＜1280℃)，在强氧化气氛下可减少正硅酸钙的形成，使SFCA大量形成，另外，由于增效剂含有一定比例的硼元素，在烧结过程中可与烧结矿中已形成的2CaO.SiO2形成固熔体，从而稳定β-2CaO.SiO2在冷却过程中不发生相变，使烧结矿粉化现象得到抑制，共同促使烧结矿强度提高，提高烧结成品率，减少返粉率。

[0020] 6.提高生铁产量，降低焦比

[0021] 由于增效剂的加入，改善了烧结矿的矿物组成和显微结构，改善了烧结矿的冶金性能，强度的提高、高炉粉末的减少，提高了高炉的透气性，同时，FeO降低，还原性提高，都为高炉铁产量的增加和焦比的降低创造了条件。

[0022] 7.烧结使用增效剂，可减少烧结废气中SO2的生成量，减少大气污染。

[0023] 铁矿烧结增效助燃剂工作原理

[0024] 通过配料室上料皮带，按规定比例配加铁矿烧结增效助燃剂，可达到降低固体燃耗，提高烧结机利用系数，改善烧结矿质量和综合经济指标的良好效果，其工作机理是建立在低温烧结和燃煤气化燃烧理论基础上。

[0025] 众所周知，烧结的主要目的是将含铁粉料烧结成块，为高炉冶炼提供具有一定粒度组成和良好冶金性能的人造富矿。传统的烧结方法只是单纯靠高温产生大量液相将粉矿粘结成块，对粘结相的质量重视不够，往往造成烧结矿强度较差，成品率较低，冶炼性能也不好。而低温烧结是靠减少碳的配比，使烧结过程在较低的温度条件下，形成大量的针状复合铁酸钙(SFCA)做为主要的粘结相，大量的试验研究表明：SFCA具有较低的熔点、较高强度和良好的冶炼性能。其形成过程为：磁铁矿原料烧结时，在燃烧带C2S广泛生成，Fe2O3再结晶长大并固溶较多Ca、Mg、Al元素，少量高钙铁酸钙生成，到高温氧化带，Fe3O4氧化为Fe2O3，与C2S及CaO反应大量生成铁酸钙并发展为针状。赤铁矿原料烧结，在预热带已有一定量高钙铁酸钙生成，在燃烧带由于液相反应，溶入更多的Ca、Mg、Al及硅酸盐成分，针状铁酸钙迅速发展，到高温氧化带，部分被还原的Fe3O4再氧化为Fe2O3，针状铁酸钙得到充分发展。研究还表明发展SFCA的最佳条件为：低温(磁铁矿原料1230～1250℃，赤铁矿1250～1270℃)，高碱度(CaO/SiO2＝1.8～2.2)，合适的Al2O3/SiO2(0.1-0.2)，较高的高温(1100℃)保持时间(2～3min)。在我国一般的烧结原料条件下，Al2O3及SiO2含量能符合要求，所以低温、强氧化气氛和高碱度是发展针状铁酸钙的必要工艺条件。

[0026] 铁矿烧结增效助燃剂是由燃煤气化剂、增氧剂、增强剂、助熔剂、黏结剂和超细粉末稳定剂等六部分组成，每部分在烧结生产中都发挥极其有效的烧结强化作用：增氧剂可以为烧结过程创造强氧化气氛，为烧结操作向低碳、厚料层方向发展开创了条件，在高碱度烧结矿生产中，可以实现低温烧结，其结果直接表现为烧结矿粘结相中SFCA增加。燃煤气化剂可以对固体燃料的气化燃烧有催化助燃作用，在较高的氧化气氛条件下，烧结燃料(焦粉或煤粉)的反应活性大大增强，使煤粉中在正常条件下不能燃烧的可燃物得以燃烧，挖掘了能量，再有铁矿烧结增效助燃剂含有的增强剂也参与烧结反应的化学放热，共同促使烧结固体燃耗的降低。超细粉末稳定剂中所含的硼元素可以与烧结矿物中C2S形成固熔体，从而稳定β一2CaO.SiO2在冷却过程中不发生相变，使烧结矿粉化现象得到抑制，提高了烧结矿强度和烧结成品率。烧结氧化气氛增强，不但提高了燃料的燃烧速度，还提高了燃料燃烧效率，使燃烧废气中的可燃气体减少，CO2和H2O的含量增高，因此气体热容量增大，气体的传热速度加快，促使烧结速度加快，烧结机利用系数提高。

[0027] 实施方式

[0028] 实施例1：烧结杯试验

[0029] 铁矿烧结增效助燃剂组成成分高锰酸钾3％、硝酸钠6％、二茂铁3％、乌洛托品6％、硼酸15％、硼砂45％、氯化钠21％、聚乙烯醇1％

[0030] 山西大同煤为燃料，配比为5％在基准期中取搅拌均匀的混合原料80kg做烧结试验。将上述原料倒入一次混合机内；打水充分搅拌。然后进行第二次混合机内造球3mm，做混合的有关规定，最后装入燃结杯内点火烧结。燃结完毕后，燃结矿经二次破碎进行整粒筛分，做烧结技术指标的检测，在试验期中选取其它原料的配比不变，只将燃料的用量降低15％，即燃料的配比为4.25％，再加入强化烧结剂混合搅拌均匀，用量按原料用量的万分之一取用，重复基准期的烧结试验，主要考核固体燃料的消耗和增产情况，并进行对比其结果为：

[0031]技术指标 全烧时间min 烧结速度mm/min 烧成率％ 返矿率％
基准期 22 23 78 19
试验期
20 25 81 16
技术指标 全烧时间min 烧结速度mm/min 烧成率％ 返矿率％
混合料水
技术指标 生产率t/m2.h ISO指数+6.3mm 燃耗kg/t
％
基准期 1.7 63 74 7.5
试验期 1.9 68 63.9 7.9

[0032] 实施例2：

[0033] 在西林钢厂烧结车间使用铁矿烧结增效助燃剂实验情况

[0034] 选取澳大利亚矿粉32.12％、国产铁精粉44.94％、消石灰88.56％、白云石粉7.92％、返矿6.46％，按配料比通过电子皮带秤控制下料量，在燃料皮带秤下，配料大皮带上安装了铁矿烧结增效助燃剂(组成成分和配比同实施例1)下料装置及燃料平整刮料装置，并且为了铁矿烧结增效助燃剂尽最大努力与燃料多接触，我们还安装了喷水装置，以保证铁矿烧结增效助燃剂粘在燃料上或渗入焦粉气孔中，用量根据原燃物料混合量的0.1‰取用。各种原料经皮带运输机送到一次混合机加水润湿混均，然后再经二次混合机造球制粒后均匀布在烧结机上，点火烧结，最后形成烧结矿。试验期内配煤量分第一天、第二天、第三天三个阶段，这三个阶段煤湿配比分别为5.8％、5.5％、5.9％。取用铁矿烧结增效助燃剂配比分别为0.1‰、0.1‰、0.1‰。试验结果如下

[0035]阶段\指标 湿煤配比 转鼓指数
1 5.8 67.86
2 5.5 66.78
3 5.9 67.96

[0036] 烧结配加铁矿烧结增效助燃剂试验前后情况

[0037]项目\指标\时间单位 基期 试验期 试验期比基期
FeO ％ 12.88 10.86 -2.02
转鼓 ％ 53.7 67.53 +13.83
2
利用系数 T/mh1.985 2.016 +0.031
干基煤比 ％ 5.66 5.03 -0.63