高炉喷煤添加MgO物料对煤粉输送性能的影响

高炉喷煤添加MgO物料对煤粉输送性能的影响郭宪臻马钦海沈峰满(东北大学)马政峰罗亮(安阳钢铁股份有限公司)摘要阐述了高炉煤粉中添加MgO对煤粉输送性能的影响，在实验室条件下考察了添加MgO物料对煤粉流动性的影响。结果表明，当MgO物料配比小于3％时，对煤粉流动性影响较小，MgO物料适官的配比为2％～3％。关键词高炉喷煤MgO在高炉喷吹的煤粉中添加MgO可以部分替代烧结工序中添加MgO，提高高炉入炉品位，同时，高炉风口喷吹MgO还具有降硅、脱硫、有利于高炉顺行等作用。为了实现在高炉喷吹煤粉中添加MgO，试验室条件下进行了煤粉中添加MgO流动性的测试，并根据试验测试结果，对生产组织过程中应注意的相关问题进行了分析。1试验原料含MgO物料为轻烧镁粉和蛇纹石粉，煤粉为现场喷吹煤粉，其物理性质和化学成分见表1、2。2测试结果为了考察添加MgO对煤粉喷吹性能的影响，根据不同物料设计了不同的MgO添加比例并测定了添加MgO后的煤粉安息角、落角和压缩度，同时还考察了添加MgO后煤粉温度对煤粉流动性能的影响。(1)MgO物料对煤粉安息角的影响。安息角是决定粉体流动性的一个重要因素。安息角越小，粉体的流动性越好，喷流倾向也越大，反之亦然。另外，安息角还可间接地反映粉体的形状、粒度、孔隙度、内聚力、比表面积等信息。本试验采用自然堆角法测定煤粉安息角。为了保持实验室测定时的煤粉状况与正常生产时一致，同时考虑到煤粉温度、存放时间对煤粉的影响，测定前将煤粉在烘箱内，在105℃条件下干燥2h，使煤粉充分干燥。考虑到温度对煤粉流动性的影响，进行了两组温度影响对比试验，其中一组控制温度40℃±3℃，另一组控制温度55℃±3℃。测得结果如图l所示。通过试验可以看出，当MgO物料配比≤3％时，对煤粉的安息角影响较小；若配比超过3％，则随配比的增加，煤粉的安息角逐步增大。同时试验结果表明，煤粉的温度对其安息角的影响较大，温度升高后，尤其是添加轻烧镁粉时煤粉的安息角明显减小。因此，在生产中选择合理的煤粉温度是保证煤粉流动性的重要条件之一。(2)MgO物料对煤粉落角的影响。落角是反映煤粉流动性的指标之一，试验方法是给处于安息角状态的煤粉一定的振动，然后再测量变化后的堆角，称其为落角。粉体的落角越小，表明粉体的流动性越好，反之亦然。具体测定配加MgO物料后煤粉的落角数据如图2所示。通过落角试验，可以看出MgO物料对煤粉的落角影响规律与安息角类似。即当MgO物料配比≤3％时，煤粉的落角没有明显的变化；随MgO物料配比的进一步增加，煤粉的落角将逐步增加，但增加量并不明最。同样，温度对落角的影响也与安息角一致，即随着温度的增力加，安息角、落角变小，流动性增加。(3)MgO物料对煤粉压缩度的影响。粉体的堆积密度包括松装堆密度和振实堆密度。松装堆密度是粉体在自然堆积状态下的堆密度，而振实堆密度是将粉体装入容器中充分振实后的堆密度。由松装堆密度到振实堆密度的相对增加量即为粉体的压缩度。实际测定时，先测定煤粉的松装堆密度和振实堆密度，然后由式(1)计算其压缩度。压缩度=（振实密度一松装密度）／振实密度×100％(1)粉体的压缩度越大，其流动性则越差。同时，压缩度还间接地反映着粉体在形状和粒度方面的均匀性、比表面积、内聚力、粉体颗粒的塑性(可变形性)等信息。试验测定的结果如图3所示，结果表明，MgO物料对煤粉压缩度总体影响不大。3对喷吹MgO物料应注意的问题根据MgO物料对煤粉流动特性的影响规律，建议在组织生产时应留意以下几点。(1)添加原料的选择。在选择煤粉中添加MgO物料时，推荐首选轻烧镁粉。这是由于①轻烧镁粉中MgO含量较高，可以充分保证添加效果；②由于轻烧镁粉密度较小，有利于减少由于MgO物料与煤粉密度差而引起的喷吹过程两者分离等不良影响。(2)适宜的配比。根据MgO物料配比小于3％时对煤粉喷吹性能影响较小的试验结果，建议适宜的配比为2％～3％，更大的添加比例需要工业试验进一步验证。目前，安钢450m3高炉生产操作参数为：矿批17800kg／批，焦炭负荷4．78，料速5．5批／h，煤量9．0t／h，每批配加约80kg／批蛇纹石。如果按轻烧镁粉含MgO为85％计算，若煤粉中添加1％轻烧镁粉，则高炉每批料可以减少蛇纹石35．3kg／批；若轻烧镁粉配比达2．2％，则可以完全代替目前使用的蛇纹石；若再进一步增加轻烧镁粉的配比，则减少部分烧结矿中轻烧镁粉的添加量，有利于烧结生产。(3)适宜的添加方式。试验结果表明，煤粉温度对煤粉的流动性具有较大的影响。因此，建议将轻烧镁粉按配比直接加入到原煤中，然后与煤粉一同干燥制粉。为了保持输送过程中轻烧镁粉的沉降速度与煤粉一致，并考虑到轻烧镁粉的松装密度是煤粉的1．7倍，因此轻烧镁粉的粒度应是煤粉粒度的0．83倍，从而保证均匀喷吹。另外，煤粉中添加MgO物料时，MgO入炉节将随煤粉喷吹量的波动而变化。正常生产中喷煤量波动值一般为l0％，因此存实施MgO物料喷吹时应给予充分的注意。4结论通过考察喷吹煤粉工艺过程中添加MgO物料对煤粉流动性能的影响，得出如下结论。(1)当Mg(1)物料配比小于3％时，MgO物料对煤粉流动性影响较小。适宜的配比为2％～3％，更大比例的添加需要后期工业试验中进一步验证。(2)适宜的MgO物料为轻烧镁粉，添加方式建议采用与煤粉一同制粉的方式。(3)温度对煤粉流动性的影响较大，在实施喷吹过程中应给与充分关注。