前 言

　　铁矿烧结是钢铁生产过程中的一个重要环节，是保证高炉炼铁正常生产的基本条件，而在钢铁企业中，烧结用能源固体燃料消耗占总能源的75%。降低固体燃料消耗，是整个烧结工序中能耗降低的关键。在我国，由于各种节能措施在烧结过程中的有效实施，使能耗指标逐年降低。
使用强化烧结助燃剂是一种非常有效的节能措施，强化烧结助燃剂能够提高固体燃料的燃烧利用率，增加烧结过程中气相的氧气浓度，促进碳的燃烧，从而降低固体燃料的消耗，使烧结矿的产量、质量得以改善。
　　强化烧结助燃剂以低温烧结和燃气化助燃理论为基础，主要由燃气化剂、增氧剂、助燃剂、增强剂、阻凝剂、和超细粉末稳定剂等组成，根据配方按比例配料后，经机械混合、研磨烘干、分装而成，生产过程中不产生任何污染。在烧结混合料中添加少量的燃料添加剂后，对燃料的气化燃烧反应起到一定的催化作用，可降低烧结用固体燃料消耗，加快烧结过程燃烧速度，提高烧结机的利用系数，增加烧结矿产量和强度，同时可降低烧结尾气中SO2含量。该产品不仅解决了铁精矿烧结工艺的传统强化措施（低温烧结、小球烧结、燃料分加等）存在的弊端，同时也攻克了传统添加剂应用方面生产综合负值的问题，为企业创造良好的经济效益和社会效益。
一、强化烧结助燃剂的主要功能
　　1、可对固体燃料的气化燃烧起催化助燃作用，特别是对固体燃料中非碳物质的催化作用更强，增加固体燃料的反应活性，使烧结过程燃烧带温度提高，有利于矿化反应的进行，能产生极多的液相。
　　2、可改善烧结过程中气—固—液相间的传热质条件，使烧结速度加快，烧结时间短，提高生产效率。
　　3、可使混合料的熔融温度降低，点火条件得以改善，降低返矿量，提高成品率。
　　4、强化烧结助燃剂中的卤化物和稀土元素，可使烧结矿的自然粉化现象得以抑制，有利于烧结矿强度的提高。
　　5、由于反应的放热节能作用，在烧结生产中降低了固体燃料的加入，减少烧结废气中SO2的含量，减少环境污染。
　　6、在助燃剂的强化、催化作用下，大部分液相反应可在低于1300℃以下完成，知识烧结重点的提前，烧结机利用系数提高，固体燃耗可降低13%以上，生产过程的其它费用亦相应下降。
　　7、强化烧结助燃剂可提高烧结机利用系数5%以上，提高烧结矿转鼓指数6%以上，降低亚铁含量2%左右，提高成品率，降低返矿率，经济和社会效益显著。
二、强化烧结助燃剂的物理特征

三、使用量及使用方法
　　本剂添加量为混料的万分之三到四，可根据实际情况科学调整。具体使用时，可先将强化烧结助燃剂按5%的比例配制成水溶液，并加带搅拌，是不溶物在水中充分分散，在通过多孔喷头将该溶液均匀的喷洒在料层上即可。
四、强化烧结助燃剂的工作机理
　　强化烧结助燃剂是一种由多种非能源性无机化工原料按比例配方组合而成的化学添加剂。其主要作用是在烧结生产条件不变的情况下，提高烧结速度和烧结矿强度，降低粉化率，改善和提高成矿质量，达到增产、降耗、环保等各方面的经济效益和社会效益。
　　化学添加剂作为一种化学工业产品，已经广泛的应用在各行各业，成为工业生产中不可缺少的一种化工产品。近年来，由于国家对环保和节能方面的要求和标准逐步提高，所以用于燃料方面的化学添加剂不断的被开发出来，并且技术水平、性能、效果也逐步提高。强化烧结助燃剂对改善烧结矿质量、提高产量、节能、环保等各方面均取得了可喜的成果，下面对强化烧结助燃剂对燃料的燃烧状况的改善及对烧结成矿过程的化学作用简单阐述。
1、强化烧结助燃剂对燃料燃烧过程得影响
　　为了解强化烧结助燃剂对燃料燃烧过程所产生的作用，我们首先要了解燃料的基本组成结构和燃烧的形式。
　　（1）燃料的组成及结构
　　在对燃料的工业分析中，常把燃料的组成分为七大部分，即：碳、氢、氧、氮、硫、灰、水。在工业使用中，对燃料的组成分为：固定碳、挥发分、灰分及水。以上说法是从燃料的化学成分组成去划分定义的。而从燃料的结构组成方面讨论，燃料则是以上元素以多芳香环（包括氧化芳香环）为结构单元组成的。在芳香环的周围有侧链、官能团等。这些官能团中有羟基（含酚羟基、醇羟基）、甲氧基、醛基、羰基，还有少量的的含氮、硫的官能团。这些官能团有着各种不同的排列及不同的结构单元关系，因此也就形成了各种不同的燃料。也就是说燃料中的化学元素是由有机结构单元和无机结构单元交错复合存在着。因此燃料的燃烧也就不能简单的看成一种单个化学元素的氧化反应。
　　（2）燃料的燃烧及燃烧形式
　　从微观角度看，燃料在燃烧时，燃料的结构单元在不同的温度时，发生不同的变化。多芳香环结构产生了裂解，生成了不同的低分子量产物。其实燃料的燃烧就是燃料中各种有机单元与无机单元结构在加温过程中裂解后与氧发生了强烈的氧化反应，{zh1}形成CO2和H2O以及SO2等的过程。从宏观角度看，燃料的燃烧是碳、氢、硫与氧在高温下的氧化反应。
按照工业用的实际情况，燃料的燃烧方式大体可分为以下两大类（燃料的综合利用除外）：其一是单纯燃料的燃烧，如工业锅炉、电厂锅炉、大灶等，其二是燃料与非燃烧物混合燃烧，如各种炉窑、烧结、炼制等。不管是从微观角度分析还是从宏观角度去讨论，不同的燃烧方式燃料在燃烧过程中的结构裂解及氧化均有不同的变化。但是在总体上，不同的燃烧方式加入不同的化学添加剂，就可以控制和改善燃料在燃烧中的结构裂解构成，从而达到提高燃烧热效率，控制燃烧气氛，改善燃烧环境，以适应生产要求的目的。
　　（3）强化烧结及对燃料燃烧的影响
　　在燃料的燃烧过程中，如果加入各种不同的以非能源性化学原料组成的强化烧结助燃剂，燃料的燃烧就会发生不同的变化。因为强化烧结助燃剂的加入，可以人为地改变燃料中各种有机结构单元在燃烧过程中的裂解过程。根据燃烧环境的不同使燃料的燃烧过程尽量的按照人们对它的要求及燃烧产物的不同去改变。强化烧结及对燃烧的影响大致可分为以下几种：a、降低燃料的燃点；b、提高燃烧温度；c、改变燃烧时间；d、改变燃烧后产生的气氛和燃烧的性质。调整烧结的成分，便可达到目的。这一切都是在燃料原来固有的能量范围内去实现的。烧结剂本身在高温化学反应过程中会有一些生成热产生，但总起来，这种方法只是挖掘了燃料燃烧过程中可发挥而没有正常发挥的能量，不是创造能量。
2、强化烧结助燃剂对烧结固体燃料燃烧的影响
　　铁精矿烧结过程中,为了使烧结过程能够达到所需要的温度,在烧结料中加入一定量的燃料,燃料和烧结料均匀的混合在一起，因此烧结料层中的燃料的燃烧既不同于一般锅炉、炉灶中的层状燃烧，也不同于单颗粒碳的燃烧。因为烧结料层中燃料的数量相对较少（3%～5%），而且被周围其它不可燃的矿物包围着。其燃烧规律介于二者之间，有以下特点：
　　（1）需要较大的空气过剩系数（约1.4～1.5）以保证燃料能够与空气有较大的接触机会，促使燃料较xx的燃烧。
　　（2）燃料生成的初级产物为CO2和CO，而且在燃烧温度下CO2占优势，虽然CO2可以参加二级反应生成CO，但是由于燃烧层很薄，高温停留时间很短，反应受到很大限制，不可能有明显的发展。在燃烧层和预热层，锰的氧化物还参加了还原和氧化反应，以及燃烧的空气过剩系数较大，在离碳粒较远处存在着自由氧。这些特定的条件决定了气相中的CO2，自由氧也不能被消耗完。
　　（3）在燃烧料层中，既存在有氧化区，也存在有还原区，二区域成离散型分布。在一般情况下，总的气氛性质为氧化型。
　　（4）烧结料层中，燃料的燃烧基本处于扩散速度范围内，但在燃烧前的预热干燥层中，燃料中可燃挥发物由于浓度不够而不易燃烧。因而降低了燃料的整体可燃性，影响了扩散速度，从而影响烧结带的移动速度。
在这种燃烧特点下，在燃料中添加适量的专用化学烧结剂，使其改善烧结料层中的燃烧条件。提供适量的氧离子，并催化CO2的二次反应形成CO，扩大和平衡氧化区。控制燃烧整体的氧化气氛。裂解燃料中低温不可燃结构单元，降低燃点，增加可燃单元。这样就可充分利用烧结料移动速度和燃烧层厚度，降低返矿率，提高烧结机利用系数。
3、使用强化烧结助燃剂对烧结产生的影响
　　（1）对烧结速度的影响
　　烧结料层中高温区的移动速度系指燃烧层中温度{zg}点的移动速度，一般称为垂直烧结速度。这是决定烧结矿产量的重要因素。产量与其基本成正比关系。在一定条件下，提高垂直烧结速度，烧结产量增加。 而垂直烧结速度的快慢取决于两个因素，即料层中燃料的燃烧速度和传热速度。正常配碳量的情况下，使用烧结剂，改变燃烧特性，提高燃烧效率，加快反应速度。由于燃烧效率的提高，燃烧废气中可燃气体减少，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，所以垂直烧结速度提高。
　　（2）对烧结温度和烧结层厚度的影响
　　烧结的目的是要获得一定数量和适宜组成的液相，使之在冷却过程中将烧结料粘结起来，并有良好的机械强度和还原性。在这种前提下，还要加快烧结速度，以增加产量。高温区的温度水平和厚度对二者均有很大的影响。从提高烧结矿强度和成品率出发，要求高温区温度较高，厚度较大，以保证各种高温反应能充分进行，产生较多液相，当然，温度过高厚度过大易产生过熔，也会产生负影响。在正常配碳量的烧结料中，加入化学烧结剂可是燃料在正常燃烧是一些可以燃烧而引不具备燃烧条件没有燃烧的部分充分燃烧，使高温区内部热源增加，提高了高温区温度。其二，燃料中的低温挥发物在化学烧结剂的作用下，提高挥发温度，参加了燃烧，使燃烧厚度增大。
　　（3）对烧结矿强度和粉化率的影响
　　烧结料中配碳量决定着烧结的温度，气氛性质和烧结速度，因而对烧结矿的矿物组成和结构都有影响，在低配碳量的烧结矿中，赤铁矿和铁酸钙较多，浮士体较少或没有，正硅酸钙和其它硅酸盐矿物较少，烧结矿不粉化，但由于硅酸盐粘结相对少，固烧结矿强度较差。配碳量高，烧结矿中浮士体明显增加，硅酸盐粘结相矿物也增加，赤铁矿及铁酸钙则显著减少，烧结矿的转鼓指数提高，但烧结矿的粉化率也升高，这是由于配碳量增加后还原气氛加强，容易形成浮士体而不利于赤铁矿和铁酸盐的生成，并促进了CaO和SiO2作用生成正硅酸钙。如果在正常配碳量的烧结料中，加入化学烧结剂后，就可以获得适当的烧结温度和烧结气氛，这样可以减少正硅酸盐的形成，有利于赤铁矿和铁酸钙形成，xx粉化现象，提高烧结矿的强度。
　　综上所述，强化烧结助燃剂是烧结和碳燃烧及环保领域不可或缺的新产品，它以低温烧结和燃气化理论为基础，是该领域的前端技术，它是由燃气化剂、增氧剂、助燃剂、增强剂和阻凝剂等多种元素组成，在烧结混合料中添加少量的该产品后，对燃料气化反应，燃烧反应起到一定的催化助燃作用，是燃料的反应活性大大提高，反应过程为气—固—液相传热，传质条件改善，是部分液相反应可在低于1300℃以下完成，同时由于烧结料层中燃烧速度加快，反应xx，相对放出热量多，烧结带的温度水平高，生成的CF2和C2F等低熔点的CF液相向FeO晶粒很快渗透，Ca2+扩散到Fe2O3和Fe3O4晶体中，形成钙质固熔体，是二者的熔点很快下降，{zh1}形成的低熔点的液相，在冷却到1150～1200℃时，发生铁酸盐的再结晶，单一铁酸盐的不定型固态几何体变成其它成份的共溶液相，树枝状和柱状晶体，使烧结矿的固结强度大大的改善。
该产品用于烧结过程中，可以改善烧结矿的质量，加快烧结过程，提高生成率和成品率，降低固体燃料消耗，降低烧结废气中SO2排放量，减少环境污染。在烧结混合料中配加万分之三该产品，可以降低固体燃料消耗15%，同时提高生产率5%。
五、实验室实验及应用
1、实验室结果
　　选取迁安精铁矿、巴西精铁矿，均含铁66%以上，配比为76%；采用生石灰为16%、镁石为4%溶剂配比；燃料、配比为5%。在基准期中按上述配比搅拌均运的混合原料取80kg作烧结试验。将上述原料倒入一次混合机内，打水并充分搅拌。然后进入二次混合机内造球3mm，作混合料的有关测定，{zh1}装入烧结杯内点火烧结，烧结完毕后，烧结矿经二次破碎进行整粒筛分，作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，只将燃料用量降低13%（依次降低8%、10%、13%、15%），即燃料的配比为4.35%，再加入强化助燃剂混合搅拌均匀（先和燃料搅匀再与混合料搅拌均匀），用量按原料用量的万分之三取用，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。结果如下： 2、现场试用
　　2002年9月在首都钢铁公司烧结二车间进行了为期28天的试验在不影响正常生产工艺流程的情况下，将固体燃料的配比度下降13%，在通过皮带秤控制计量，按原料用量的万分之四添加强化烧结助燃剂，试验结果：试验期强化烧结助燃剂的统计配比为0.32‰；固体燃料消耗降低8kg/t，降低比例为13.5%；烧结矿产量增加5%；烧结机利用系数提高4.5%；转鼓指数提高5.7%；亚铁含量降低1.8%；烧结废气中SO2含量减少20%。
　　2004年1月在武安烘熔钢铁有限公司环烧车间进行了为期29天的试用为了进一步提高烧结矿质量，降低消耗增加效益，从2004年1月开始在环烧车间进行了强化烧结助燃剂的应用试验。
1、试验过程
　　使用量：以原料的万分之三到万分之五添加到焦粉上料皮带上。
　　试验在不改变原料成分的条件下，调整焦粉配比和调节机速，分别对添加强化烧结助燃剂和不　　　　　　添加强化烧结助燃剂所生产出的成品矿进行多次采样分析。
2、数据统计分析 3、经济效益计算
　　A、直接效益
　　（1）产能增加按机速提高4.52%，吨烧结矿利润100元计算，由增产因素产生的单位增加利润为：100×4.52%/(100+4.52)%=4.32元
　　（2）燃料消耗平均每吨节约焦粉11.4kg，焦粉价格按300元/吨计算，吨产量成本降低0.3×11.4/0.85=4.02元
　　（3）强化烧结助燃剂实际加入量为0.42‰，购入价格为6000元/吨，吨产量成本增加6000×0.42‰/0.85=2.96元
　　直接效益为吨产量成本降低4.32+4.02-2.96=5.38元
　　按年产36万吨烧结矿，全年直接效益193.68万元
B、间接效益
　　根据经验数据，亚铁降低1个百分点，炼铁产量增加1.5%，焦比降低1.5%。按烧结矿占入炉矿70%，焦比550kg/t，年产生铁15万吨，生铁售价2500元/吨，焦炭价格1000元/吨计算：
　　（1）生铁增产增价销售收入：15×0.015×1.26×0.7×2500=496.13万元
　　（2）焦比降低节约成本：15×0.55×0.015×1.26×0.7×1000=109.15万元

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