周康军
（上海梅山钢铁股份有限公司，江苏 南京 210039）
摘 要：由于烧结工序产生的 NOx主要为燃料型 NOx［1］（90％以上是由烧结燃料燃烧产生［2］）。氧化铁皮中的FeO在烧结过程中放热，可替代部分焦粉，对降低固耗有一定效果，因此，理论上烧结生产添加氧化铁皮，通过降低固体燃料消耗也可以达到降低烧结烟气 NOx浓度的目的。为实现烧结烟气 NOx源头治理［3］和减少排放，在梅钢四号烧结机上进行了配加氧化铁皮的生产试验。试验结果表明，烧结生产添加氧化铁皮，可以有效地降低固体燃料消耗从而达到降低烧结烟气 NOx浓度的目的。连续外配加10％的氧化铁皮后对烧结过程影响明显，烧结负压上升0.9kPa，烧结烟道温度下降18 ℃，产量下降3.27％，其他烧结矿质量指标影响不大。
关键词：烧结；氧化铁皮；生产试验；烟气 NOx
氧化铁皮来自于热轧厂钢坯表面处理副产物。热轧加工时，由于钢铁和空气中氧的反应，常会大量形成氧化铁皮，造成堆积，浪费资源［4－6］。如果对这些资源合理利用，可以降低生产成本，同时可以起到环保节能的作用。从热轧厂氧化铁皮现场取样化验结果看，氧化铁皮含有较高的 FeO，氧化铁皮中的FeO在烧结燃烧氧化成 Fe2O3的过程中会大量放热，可替代部分焦粉，对降低固耗有一定效果，不但可以提高烧结矿铁品位［7］，而且可以有效减少焦粉使用量，通过降低固体燃料消耗可以达到降低烧结烟气NOx浓度的目的［8］。为了探索从源头治理和控制 NOx排放，烧结分厂开展了工业试验，研究了从配矿开始的烧结过程各控制环节对 NOx排放的影响，旨在为烧结源头减排 NOx提供技术支持，实现烧结烟气 NOx的源头治理。
1 试验过程
1.1 氧化铁皮
试验使用的氧化铁皮来自于梅钢热轧厂 1422和1780生产线的副产品。表1为氧化铁皮现场取样的成分化验结果。从表1可以看出氧化铁皮的全铁含量高达72.29％，FeO含量为70.72％，氧化铁皮中杂质含量少，S的含量仅为0.02％。
试验所使用的含铁原料有：矿粉1、矿粉2、矿粉3、矿粉4等，燃料为焦粉，熔剂包括石灰石、生石灰、白云石。各种原料及燃料的化学成分见表2所示。
1.2 试验安排
氧化铁皮的配加直接由5号配料仓配入，采用不参与配比计算的外配方式进行配比，为方便对比，试验分为两个阶段：基准期和试验期。基准期时间从2019年10月21日13时开始，持续到次日13时结束，选择其中具有代表性的数据作为基准值；试验期从10月22日13时开始，持续到次日13时结束，分别配加7％（试验期Ⅰ）和10％（试验期Ⅱ）氧化铁皮，选择其中具有代表性的数据作为试验值，与基准值作比较。试验期间，烧结生产正常，设备、工艺、试验条件保持相对稳定，碱度控制在1.9 ± 0.1。实验过程若机尾亚铁含量变化较大，根据机尾状况及时调整配碳量。
1.3 试验参数
梅钢四号烧结机设计有效烧结面积为450m2，设计利用系数为1.3t／（m3·t）；实验过程烧结机参数设置：烧结机速度 1.9m／min，BTP温度 330－400 ℃。氧化铁皮采用外配方式配加，见表3。
2 实验结果分析
2.1 烧结矿质量的影响
由表4可知，实验期因添加10％的氧化铁皮和生石灰配比减少，使得烧结矿 TFe上升了0.55％；而烧结矿转鼓指数下降了2.31％，一方面是因为氧化铁皮的配加，烧结矿中生成的含镁高强度矿物减少，如镁橄榄石、钙镁橄榄石、镁蔷薇辉石、镁黄长石等［9］；另一方面，由于SiO2下降0.35％，为了保持烧结矿碱度平衡烧结CaO相应减少，使得生石灰配比减少，液相量减少，导致强度下降。
2.2 烧结生产指标的影响
由表5看，氧化铁皮外配7％后，焦粉使用量有降低趋势，相比基准值的焦粉使用量，在烧结总上料量（上料量＋内返量＋氧化铁皮量）没有变化的情况下，焦粉使用量减少13.66％，氧化铁皮外配7％和10％对焦粉配加量影响不大。
在外配加10％氧化铁皮后，烧结过程透气性明显下降，为了确保终点温度，上料量作了适当调整，在确保终点温度基本一致的情况下，配加7％的氧化铁皮对生产影响小，连续配加10％的氧化铁皮后对烧结过程影响明显，烧结负压上升0.9kPa，烧结烟道温度下降18 ℃，产量下降3.27％。
2.3 烧结烟气 NOx和SO2的影响［10］
表6为烧结烟气 NOx和SO2含量。从表6中可以看出，基 准 期 时，烧 结 烟 气 SO2浓 度 为1320.12mg／m3。当配加氧化铁皮后，随着焦粉配比的下降，烧结烟气 SO2浓度也随之下降，在外配7％氧化铁皮时，烧结烟气SO2浓度下降至1093.31mg／m3，下降比例达到17.2％。实验前烧结烟气NOx均值265mg／m3，外配7％氧化铁皮烧结烟气 NOx均值247mg／m3，外 配 10％ 氧 化 铁 皮 烧 结 烟 气 NOx均 值233.6mg／m3，下降 22.4mg ／m3，降幅 为 9.06％。从图1看，试验后单值烧结烟气 NOx均值和控制限均有下降。
3 结论
（1）氧化铁皮外配10％后，焦粉使用量有降低趋势，相比基准值的焦粉使用量，在烧结总上料量（上料量＋内返量 ＋ 氧化铁皮量）没有变化的情况下，焦粉使用量减少13.66％。
（2）烧结生产添加氧化铁皮，可以有效降低固体燃料消耗，降低烧结烟气 NOx浓度。外配7％氧化铁皮后烧结烟气NOx均值为247mg／m3，外配10％氧化铁烧结烟气 NOx均值233.6mg／m3，最大降幅9.06％。
（3）连续配加10％的氧化铁皮后对烧结影响明显，烧结负压上升0.9kPa，烧结烟道温度下降 18℃，产量下降 3.27％。烧结矿转鼓指数下降 1.55％，烧结矿全铁上升0.53％，SiO2下降0.35％，其他质量指标影响不大。
参考文献：
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