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LS-388铁精矿强化烧结剂的工作机理 铁精矿强化烧结添加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。近些年来，由于国家对环保和节能方面的要求和标准逐步提高，近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。但是在铁精矿烧结中使用化学添加剂，目前在国内 还没有成功的先例。廊坊中蓝星新材料节能环保有限公司与清华大学系联合开发的强化烧结剂属国内首创， 是烧结剂冶炼方面的前端技术，其对改善烧结矿质量、提高产量、节能、环保等各方面均取得了可喜的成果 ，下面是强化剂对燃烧状况的改善及对烧结成矿过程的化学作用作一简单阐述。 一、强化剂烧结剂对燃料燃烧过程的影响 为了解强化烧结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及燃烧的形式。 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，对燃料的组成部分：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、羟基。还有少量的 含氮、硫的官能团。以及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 就不能单项奖纯的看成是一种简单的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。我芳香环结构产生 了裂解，生成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，最后形成C2O和H2O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公为以下两大类（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。但总体上讲，不同的燃烧方式加入不同的化学添加剂，就可控制和改善燃料在燃烧中的结 构裂解构成，从而达到提高燃烧效率，控制燃烧气氛，改善燃烧环境，以适应生产的要求的目的。 3、强化烧结剂对燃料燃烧的影响 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剂，燃料的燃烧就会发 生不同的变化。因为烧结剂的加入，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和过程。 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。强化烧结剂对 燃烧的影响大致可分为以下几种：A、降低燃料的燃点；B、提高燃烧的性质；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畴内 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烧过 程中可发挥而没正常发挥的能量，不是创造能量。 二、烧结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（约３%-5%），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,促使燃料较完全燃 烧。 2、燃料生成的初级产物为CO2和CO，且在燃烧温度下CO2占优势，虽然CO2可参加二级反应形成CO，但是 由于燃烧层很薄，高温停留时间短，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 条件都决定了气相中的CO2，自由氧亦不能被消耗完。 3、在燃烧料层中，既存在有氧化区也存在着还原区，二区域呈离散型分布。在一般情况下，总的气氛性 质为氧化性。 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，扩大氧化区及平衡氧化区。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，提高烧机利用系数。 三、使用烧结剂对烧结生产的影响 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最高点的移动速度。一般称为垂直烧结速度，是决定烧 结矿产量的重要因素。产量与其基本成正比例关系。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。在正常配碳量的情况下，使用 烧结剂，改变燃烧特性，提高烧结效率，加快燃烧反应速度。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，使之在冷凝过程中将烧结料粘结起来，并且有良好的 机械强度和还原性，在这前提下，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，加入化学烧结剂可使燃料在正常燃烧时一些可燃烧而又因不具备燃烧条件没有内燃烧的部分充分燃烧， 使高温区部热源学烧结剂的作用下，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，赤铁矿和铁酸矿钙较多，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，帮烧结矿强度较差。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 （2CaO·SiO2）。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。这样可减少正硅酸盐的形成，有利于赤铁矿和铁酸钙形成 ，消除粉化现象，提高烧结矿的强度。综上所述，LS-388强化烧结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，使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，使部位液相 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，反应完全，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，使二者的熔点很快下降，最后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状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。 该产品用于烧结后，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四该产品，可以降低固体燃料消耗 15%，同时提高生产率5%。
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