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摘要：提高高炉炉料结构中块矿配比对削减炉料制备过程能耗和污染物，降低铁水生产成本具有重要意义，而天然块矿水分偏高，不易筛除，含粉率高，恶化高炉料柱透气性，导致高炉压差升高，块矿在入高炉前有必要进行干燥。本文针对块矿固定床干燥进行试验研究，对块矿固定床鼓风干燥和抽风干燥进行了风温，干燥介质流速、干燥时间和料层厚度的工艺制度优化研究，试验合适的块矿干燥制度。

关键词：块矿 烘干 烟气 鼓风 抽风

0 引言

随着钢铁工业的快速发展，一是进口矿的量在大量增加，二是高炉炉料结构也在不断发生着变化，块矿占酸性炉料的比例逐年增加。提高块矿比例，高炉生产入炉原料中直接配加铁矿石块，是缩短工艺流程、稳定高炉炉况、降低生产成本的有效措施。但是，因铁矿石来源广泛，各系列块矿在开采后未经精细化处理，矿石粒度不均，且附着污泥及含水量非常大，不能直接用于生产，因此需采取特殊的方式对铁矿石进行烘干筛分以满足生产需要。目前块矿较熟料，其含粉率高，特别是含水量大时，粘接的块矿粉造成槽下筛分困难，且大量的块矿粉进人高炉后造成炉内料柱透气性明显变差，冶炼进程受到影响，造成高炉顺行变差。此外，块矿水分高、波动大，对高炉配料也造成较大难度，不利于高炉冶炼。因此，亟需开发新工艺对块矿进行预先烘干处理，便于后续筛分，改善其粒度均匀性。

1研究方法

1.1原料性能

1.1.1块矿的粒度组成

PB块矿和粉末率调整用的PB粉矿粒度组成见表1-1，其中块矿-5mm以下比例仅为2.76%，由于粉末含量较少，其原始水分最高仅有4.0%，与现场的块矿水分差别较大，因此需要配加粉矿调整含水率来模拟干燥试验。

1.2研究方法

1.2.1块矿干燥模拟系统

试验所用固定床干燥模型见图1-1和图1-2，规格为Ø300×500 mm，干燥模拟装置可模拟块矿在固定床上的干燥全过程，可以模拟鼓风干燥和抽风干燥。上述过程的温度、风速皆可调节，因此其提供的工艺参数可直接为工程设计提供可靠的参数。料层高度可在0～450mm之间调整。

1.2.2各项指标的测定

模拟系统中的块矿在一定条件下完成干燥后，料层分上、中、下三层进行取样，测量取出样品的物料温度和干燥后的水分。样品在烘箱中105℃温度下干燥4小时，充分干燥后筛分粒度组成。并计算块矿的粉末率（-6.3mm）和因热爆而新产生的-6.3mm含量。由于实验室缺乏管道粉尘收集条件，采用重量差值，称量上料的原料重量和干燥完成后卸料的重量，除去水分脱除的重量，其余失重均认为是粉尘的重量，根据干燥时间内的总风量计算得出烟气中的粉尘量。

2块矿干燥试验研究

2.1鼓风干燥制度的优化试验研究

2.1.1料层厚度对鼓风干燥效果的影响

固定热风温度300℃，风速1.2m/s，干燥时间3min，块矿水分4%，料层厚度分别为300mm，350mm，450mm时对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等鼓风干燥效果指标的影响见表2-1和图2-1。相同条件下，料层厚度越高，物料整体的脱水率和整体温度越低，同时料层出口的烟气温度也会越低。

2.1.2干燥介质流速对鼓风干燥效果的影响

基于料层高度影响试验结果，发现料层高度300和350mm时脱除33%以上水分不存在问题，因此针对料层厚度450mm进一步优化鼓风干燥制度。固定热风温度300℃，干燥时间3min，考察风速1.0m/s，1.2m/s，1.4m/s，1.6m/s对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等鼓风干燥效果的影响，结果见表2-2和图2-2。可见干燥介质流速对块矿脱水率的影响较大，而对物料的温度影响则不明显。流速的提高，使得热风和物料换热频率加快，带走水分的热介质也显著增加，所以上层的脱水率和烟气温度均有明显的提高，而且可见适宜的干燥风速有利于减少中间层的过湿现象。综合来看，鼓风干燥风速1.4 m/s时达到平均脱水率32.25%，具有比较理想的干燥脱水效果。

2.1.3不同热风温度对鼓风干燥效果的影响

固定料层厚度450mm，风速1.4m/s，干燥时间3min，热风温度300℃，350℃，400℃对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等指标的影响。由表2-3和图2-3可以看出，提高热风温度对料层中、下层的脱水率的提高较为明显，同时显著提高了下层物料的温度和烟气温度。由于上层的水分持续的脱除，上层的物料温度变化并不明显，一直处在露点温度附近。

2.1.4不同干燥时间对鼓风干燥效果的影响

固定料层厚度450mm，热风温度300℃，风速1.4m/s，干燥时间3min和4min对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等鼓风干燥效果的影响。由表2-4和图2-4可以看出，干燥时间的延长，显著提高了物料上层和中层的脱水率，使各层物料的温度均有一定的提高。

2.2抽风干燥制度的优化试验研究

2.2.1热风温度对抽风干燥效果的影响

固定料层厚度450mm，风速1.2m/s，干燥时间3min，考察热风温度400℃，450℃，500℃和600℃时对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等抽风干燥效果的影响。由表2-5和图2-5可以看出，500℃以上的抽风热风温度下，上层物料脱水率可达到90%以上，同时上层物料温度则接近200℃，这对干燥后块矿的皮带转运带来不利影响。干燥风温大于500℃时，上层物料由于结晶水的脱除而产生爆裂，使得物料中出现一定的粉末以及新生成-6.3mm粒级物料（见表2-5和图2-6），这对干燥透气性产生一定的影响，同时会增加一定的筛分负荷，或者降低入炉块矿量。因此，块矿抽风干燥时，可控制干燥风温在400～450℃左右。

2.2.2不同干燥时间对抽风干燥效果的影响

固定料层厚度450mm，风速1.2m/s，热风温度450℃，考察干燥时间2min，3min和4min对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等抽风干燥效果的影响。由表2-6和图2-7可以看出，随抽干时间延长，料层脱水率明显升高，料层各层的脱水率差异更明显明显，而上层物料温度保持在160℃以上。综合来看，抽风干燥2～3min左右即可满足干燥脱水要求。

2.2.3不同干燥介质流速对抽风干燥效果影响研究

固定料层厚度450mm，热风温度450℃，干燥时间3min，考察风速1.0m/s，1.2m/s和1.4m/s时对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等抽风干燥效果的影响。由表2-7和图2-8可以看出，提高风速有利于干燥脱水，基于干燥脱水效果和上层料温控制的要求，抽风干燥时1.0～1.2m/s的风速即可满足要求。

2.2.4料层厚度对抽风干燥效果的影响

固定热风温度450℃，风速1.2m/s，干燥时间3min，块矿水分4%，料层厚度为350mm，400mm，450mm时对上、中、下层块矿脱水率和物料温度等抽风干燥效果的影响见表2-8和图2-9。可以看出，降低料层高度，能显著提高中层尤其是下层物料的脱水率。同时，由于料层厚度的降低，提高了透气性，使得物料和热风的换热频率加快，导致上层和中层的物料温度提高较明显。因此在块矿原始水分高时可以适当降低料层高度，原始水分较低时可以保持较高料层厚度，提高干燥设备的处理能力。

3试验结论

对块矿固定床鼓风干燥和抽风干燥进行了风温，干燥介质流速、干燥时间和料层厚度的工艺制度优化试验研究，根据试验实际情况，推荐的干燥制度：

注：脱水率是整体物料的平均脱水率，物料温度则是先接触热风的块矿温度，烟气温度为干燥试验结束时的烟气温度；抽风干燥2+2表示热风干燥2min，然后继续冷风干燥2min。

4结束语

通过本次试验获得的数据，为块矿采用固定床烘干工艺工业化实施创造了条件，开辟了块矿干燥的一种新工艺。块矿经过干燥可消除块矿含水高、块矿粉末难于筛除等不稳定因素，为高炉提高块矿使用比例创造了有利条件。