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　　選取遷安鐵精礦、巴西鐵精礦、均含鐵 66% 以上，配比為 76% ；采用生石灰為 16% 、鎂石為 4% 的溶劑配比；燃料配比為 5% 。在基準期總按上述配比攪拌均勻的混合原料取 80 千克做燒結試驗。將上述原料倒入一次混合機內，打水并充分攪拌。然后進入二次混合機內造球 3mm ，作混合料的有關測定，最后裝入燒結杯內點火燒結，燒結完畢后，燒結礦經二次破碎進行整?？攴?，作燒結技術指標的檢測。在實驗期中選取其它原料的配比不變，只將燃料的用量降低 13% （可依次降低 8% 、 10% 、 13% 、 15% ），即燃料的配比為 4.35% ，再加入強化助燃劑混合攪拌均勻（先和燃料攪勻再與混合料攪拌均勻），用量按原料用量的萬分之三取用，重復基準期的燒結試驗，主要考核固體燃料的消耗和增產情況，并進行對比，其結果為：

四、燒結現場試用

　　99 年 9 月在首都鋼鐵公司燒結二車間進行了為期 28 天的試驗，結果如下：

　　在不影響正常生產工藝流程的情況下，將固體燃料的配比度下降 13% ，后通過皮帶秤控制計量，按原料用量的萬分之四添加 JD-B 強化燒結助燃劑的統計配比為 0.32% ，固體燃料消耗降低 8kg/t, 降低比例 :13.5%, 燒結礦產量增加 5%, 燒結機利用系數提高 4.5%, 轉鼓指數提高 5.7%, 亞鐵含量降低 1.8%, 燒結廢氣中二氧化硫含量減少 20%.

JD-B 強化燒結助燃劑的工作機理

　　JD-B 強化燒結助燃劑是一種由多種非能源性無機化工原料按比例配方組合而成的化學添加劑 . 其主要作用是在燒結生產條件不變的情況下 , 提高燒結速度和燒結礦強度 , 降低粉化率 , 改善和提高成礦質量 , 達到增產、降耗、環保等各方面的經濟效益。

　　化學添加劑作為一種化學工業產品，已經廣泛應用在各行各業，成為工業生產中不可缺少的一種化工產品。近些年來。由于國家對環保和節能方面的要求的標準逐步提高，所以用于燃料方面的化學添加劑不斷的被開發出來，并且技術水平、性能、效果也逐步提高。但是在鐵精礦燒結中使用化學添加劑，目前在國內還沒有成功的先例。廊坊佳達化工有限公司與清華大學化學系聯合開發的強化燒結助燃劑屬國內首創，是燒結冶煉方面的前端技術，其對改善結礦質量、提高產量、節能、環保等各方面均取得了可喜的成果，下面對強化燒結助燃劑對燃料的燃燒狀況的改善及對燒結成礦過程的化學作用作一簡單闡述。

一JD-B 強化燒結助燃劑對燃燒過程的影響

　　為了解 JD-B 強化燒結助燃劑對燃料燃燒過程所產生的作用，我們首先要了解燃料的基本組成結構及燃燒的形式。

? 燃料的組成及結構

　　在對燃料的工業分析中，常把燃料的組成分為七大部分，即：碳、氫、灰、水。在工業使用中，對燃料的組成分為：固定碳、揮發分、灰分及水。以上說法是從燃料的化學成分組成去劃分定義的。而從燃料的結構組成方面討論，燃料則是以上元素以多芳香環（包括氧化芳香環）為結構單元組成的。在芳香環的周圍有側鏈、官能團等。這些官能團中有？基（含酚？基、醇？基）甲氧基、醛基、羥基。還有少量的含氮、硫的官能團。以及這些官能團有著各種不同的排列及不同的結構單元關系。因此也就形成了各種了不同的燃料。也就是說燃料中的化學元素是由有機結構單元和無機結構單元交錯符合存在著。因此燃料的燃燒也就不能單純的看成是一種簡單的單個化學元素的氧化反應。

? 燃料的燃燒及燃燒形式

　　從微觀角度看，燃料在燃燒時，燃料的結構單元在不同的溫度時，發生不同的變化。多芳香環結構產生了裂解，生成不同的低分子量產物。其實燃料的燃燒就是燃料中各種有機單元與無機單元結構在加溫過程中裂解后與氧發生了強烈的氧化反應，最后形成二氧化碳和水及二氧化硫等的過程，從宏觀角度看，燃料的燃燒是碳、氫、硫與氧在高溫下的氧化反應。

　　按照工業用的實際情況，燃料的燃燒方式大體可分為以下兩大類（燃料的綜合利用除外）；其一是單純燃料的燃燒，如工業鍋爐、電廠鍋爐、大灶等，其二是燃料與非燃燒物混合燃燒，如各種爐窯、燒結、煉制等。不管是從微觀角度分析還是從宏觀角度去討論，不同的燃燒方式燃料在燃燒過程的燃燒方式加入不同的變化。但是總體上講，不同的燃燒方式加入不同的化學添加劑，就可控制和改善燃料在燃燒中的結構裂解構成，從而達到提高燃燒效率，控制燃燒氣氛，改善燃燒環境，以適應生產的要求目的。

? JD-B 強化燒結助燃劑對燃料燃燒的影響

　　在燃料的燃燒過程中，如果加入各種不同的以非能源性化學原料組成的強化燒結助燃劑的加入，可以人為的改變燃料中各有機結構單元在燃燒過程中的餓裂解和過程。根據燃燒環境的不同使燃料的燃燒過程盡量的按照人們對它的要求及燃燒產物的不同去改變。強化燒結助燃劑對燃燒的影響大致可分為以下幾種： a 、降低燃料的燃點； b 、提高燃燒溫度； c 、改變燃燒時間 d 、改變燃燒后產生的氣氛和燃燒的性質。調整燒結的成分，便可達到目的。這一切都是在燃料原來固有的能量范圍內去實現的，燒結劑本身在高溫化學反應過程中會有一些生成熱產生，但總起來，這種方法只是挖掘了燃料燃燒過程中可發揮而沒有正常發揮的能量，不是創造能量。

二燒結助燃劑對燒結固體燃料燃燒的影響

　　鐵精礦燒結過程中，為了使燒結過程能夠達到所需要的溫度，在燒結料中加入一定量的燃料，燃料和燒結料均勻的混合在一起，因此燒結料層中燃料的燃燒即不同于一般鍋爐、爐灶中的層狀燃燒，也不同于單顆粒碳的燃燒。因為燒結料層中燃料的數量相對減少（約 3%~5% ），且被周圍其它不可燃的礦物包圍著。其燃燒規律介于二者之間，有以下特點：

? 需要較大的空氣過剩系數（約 1.4-1.5 ）以保證燃料能夠與空氣有較大的接觸機會，促使燃料較完全燃燒。

? 燃料生成的初級產物為 CO 2 和 CO ，且在燃燒溫度下 CO 2 占有時，雖然 CO 2 占優勢，雖然 CO 2 可參加二級反應形成 CO ，但是由于燃燒層很薄，高溫停留時間很短，反應受到很大限制，不可能有明顯的發展。在燃燒層和預熱層，錳的氧化物還參加了還原和氧化反應，以及燃燒的空氣過剩系數較大，在離碳粒較遠處存在著自由氧。這些特定的條件都決定了氣相中的 CO 2 ，自由氧亦不能被消耗完。

? 在燃燒料層中，既存在有氧化區，也存在有還原區，二區域呈離散型分布。在一般情況下，總的氣氛性質為氧化性。

? 燒結料層中，燃料的燃燒基本處于擴散速度范圍內，但在燃燒前的預熱干燥層中，燃料中可燃揮發物由于濃度不夠而不易燃燒。因而降低了燃料的整體可燃性，影響了擴散速度，從而影響了燒結帶的移動速度。

　　在這種燃燒特點下，在燃料中添加適量的專用化學燒結劑，使用改善燒結料層中的燃燒條件。提供適量的氧離子，并催化 CO 2 的二次反應形成 CO ，擴大氧化區及平衡氧化區。控制燃燒整體的氧化氣氛。裂解燃料中低溫不可燃結構單元，降低燃點，增加可燃單元。這樣就可充分利用燒結料移動速度而后燃燒層厚度，降低返礦率，提高燒機利用系數。

三、使用燒結助燃劑對燒結生產的影響

? 對燒結速度的影響

　　燒結料層中高溫區的移動速度是指燃燒層中溫度最高點的移動速度。一般稱為垂直燒結速度，是決定燒結礦產量的重要因素。產量與其基本成正比例關系。在一定條件下，提高垂直燒結速度，燒結產量增加。而垂直燒結速度的快慢取決于兩個因素，即料層中燃料的燃燒速度和傳熱速度。在正常配碳量的情況下，使用燒結助燃劑，改變燃燒特性，提高燃燒效率，加快燃燒反應速度。由于燃燒效率的提高，燃燒廢氣中可燃氣體減少， CO ₂ 和 H ₂ O 的含量增加。因此氣體熱容量增大，氣體的傳熱速度加快，所以垂直燒結速度提高。

2 、對燒結溫度和燒結厚度的影響

　　燒結的目的要獲得一定數量和適宜組成的液相，使之在冷凝過程中將燒結料粘結起來，并且有良好的機械強度和還原性。在這前提下，還要加快燒結速度，以增加產量。高溫區的溫度水平和厚度對二者均有很大的影響。從提高燒結礦強度和成品率出發，要求高溫區溫度較高，厚度較大，以保證各種高溫反應能充分進行，產生較多液相，當然，溫度過高、厚度過大，易產生過熔，也會產生負影響。在正常配碳量的燒結料中，加入化學燒結劑可使燃料在正常燃燒時一些可燃燒而又因不具備燃燒條件沒有燃燒的部分充分燃燒，使高溫區內部熱源增加，提高了高溫區溫度。其二，燃料中的低溫揮發物在化學燒結劑的作用下，提高揮發溫度，參加了燃燒，使燃燒厚度增大。

3 對燒結礦強度和粉化率的影響

　　燒結料中配碳量決定著燒結的溫度，氣氛性質和燒結速度，因而對燒結礦的礦物組成和結構都有影響，在低配碳量的燒結礦中，赤鐵礦和鐵酸鈣較多，浮士體較少或沒有，正硅酸鈣和其它硅酸鹽礦物較少，燒結礦不粉化，但由于硅酸鹽粘結相對少，故燒結礦強度較差。配碳量高，燒結礦的轉鼓指數高，但燒結礦的粉化率也升高，這是由于配碳量增加后還原氣氛增強，容易形成浮士體而不利于赤鐵礦和鐵酸鹽的生成，并促進了 CaO 和 SiO₂ 作用生成正硅酸鈣（ 2CaO.SiO ）。如果在正常配碳明珠暗投燒結料中，加入化學燒結劑后，就可以獲得適當的燒結溫度和燒結氣氛。這樣可減少正硅酸鹽的形成，有利于赤鐵礦和鐵酸鈣形成，消除粉化現象，提高燒結礦的強度。

　　綜上所述， JD-B 強化燒結助燃劑是燒結和碳燃燒及環保領域不可或缺的新產品，它以低溫燒結和燃氣化理論為基礎，是該領域的前端技術，它是由燃氣化劑、增氧劑、助燃劑、增強劑和阻凝劑等多種元素組成，在燒結混合料中添加少量的該產品后，對燃料的反應活性大大提高，反應過程為氣液相傳熱，傳質條件改善，使部位液相反可在低于 1300 ℃以下完成 , 同時由于燒結料層中燃燒速度加快 , 反應完全 , 相對放出熱量多 , 燒結帶的溫度水平高 , 生成的 CF₂ 和 C₂F 等低熔點的 CF 液相向 FeO 晶粒很快滲透 ,Ca₂+ 擴散到 Fe₂O₃ 和 Fe₃O₄ 晶體中 , 形成鈣質固熔體 , 使二者的熔點很快下降 , 最后形成低熔點的液相 , 在冷卻到 1150-1200 ℃時 , 發生鐵酸鹽的再結晶 , 單一鐵酸鹽的不定型固狀態幾何體變成其它成分的共溶液相 , 樹枝狀和柱狀晶體 , 使燒結礦的固結強度大大的改善 .

　　該產品用于燒結后 , 可以改善燒結礦的質量 , 加快燒結過程 , 提高生成率和成品率 , 降低固體燃料消耗 , 降低燒結廢氣中 S02 排放量 , 減少環境污染 . 在燒結混合料中配加 4 ／萬該產品，可以降低固體燃料消耗量５％

應用實例　

山東泰山鋼鐵公司燒結廠關于精鐵礦強化燒結助燃劑使用情況報告

　　為解決環燒機燒結礦強度差、亞鐵高等問題，我廠從２００２年９月１６日至９月２５日在二車間２６ m₂ 環燒機上使用了廊坊佳達化工有限公司研制開發的 JD-B 強化燒結助燃劑，達到了預期的效果。

　　工業試驗是在二車間２６ m₂ 環燒機上進行的，為期限０天，考慮到剛開始使用，受操作和實驗條件不太穩定因素的影響，１６日、１７日兩天可不統計。

一　工業試驗原料配比（干基）

二　試驗工藝流程

選取上述各種原料，按配料比通過電子皮帶秤控制下料量，在燃料皮帶秤下，配料大皮帶上安裝了 JD － B 強化燒結助燃劑下料裝置及燃料平整刮料裝置，并且為了 JD － B 強化燒結助燃劑盡最大努力與燃料多接觸，我們還安裝了噴水裝置，以保證 JD － B 強化燒結助燃劑粘在燃料上或滲入焦粉氣孔中用量根據原料混合量的 0.3‰ 取用。各種原料經皮帶運輸機送到一次混合機加水潤濕混均，然后再經二次混合機造球制粒后均勻布在燒結機上，最后生成燒結礦。試驗期內配煤量分 9 月 18 日－ 9 月 21 日、 9 月 23 日、 9 月 24 日－ 9 月 26 日三個階段，這三個階段濕配比分別為 5.8% 、 5.5% 、 5.9% 。取用 JD － B 強化燒結助燃劑配比分別為 0.3‰、 0.5‰ 、 0.3‰ 。

試驗結果（表一）

燒結配加助燃劑試驗前后情況（表二）

　　實驗期精鐵礦粉強化燒結助燃劑的統計配比為 0.348‰ ，固體燃料消耗降低 7kg/t, 降低比例為 11.29% ，燒結機利用系數增加 0.03t/m²h, 轉鼓指數平均為 60.36% ，比基期為 53.7% ，提高 6.66%, 燒結礦 FeO 為 10.86% ，比基期的 12.82% 降低 1.96% ，含粉率為 15.07% ，比基期的 18.06% 降低 2.99% 時，燒結礦的轉鼓指數較高，為 61.51% ，比基期提高 7.8% 。

三　經濟效益分析

1 ．直接效益

A ．根據配加 JD － B 強化燒結助燃劑后降低 7kg 煤粉計算，年可節焦粉 :108 噸礦× 7kg ÷ 1000=7560 噸，含 7560 噸× 200 元 / 噸 =151.2 萬元。

B ．年增產效益 0.03 × 26 × 24 × 365 × 95% × 25=16.23 萬元。

2 ．間接效益

A ．含粉降低年增效益 = 年產量× 2.99% × (281-140)=108 × 2.99% × 141=455.32 萬元。

B ．根據經驗數據 Feo 降低 1% ，煉鐵產量提高 1.5% ，焦比降低 1.5% 計算， 320m² 高爐年可增鐵 3 × 1.5% × 1.96 × 320 × 365=10301 噸，計 103 萬元，年可降焦碳 5459 噸， (530 × 2.94%/1000 × 3 × 320 × 365), 計 272 萬元。

3 ．因配加燒結助燃劑結年增產成本

A ．號燒結礦添加劑成本 = 噸礦耗助燃劑×單價 =0.42kg/t × 8000/1000=3.6 元 / 噸。

B ．噸礦節焦粉價 =7kg/1000 × 200=1.4 噸

C ．增產噸礦降低加工成本 =16.23/108=0.15 元 / 噸 , 增加噸礦成本 =3.36-1.4-0.15=1.81 元 / 噸，因配加助燃劑年增加總成本 =1.81 × 108=195.48 萬元總上燒結機因配加助燃劑年創效益 =151.2+16.23+455.32+103+272-195.48=802.27 萬元。

應用實例

唐山鋼鐵工貿煉鐵廠

JD-B 強化燒結助燃劑使用情況報告

　　我廠現在兩臺 20m² 環式燒結機，燒結固體燃料消耗高、燒結礦 FeO 高、粒度碎、強度差。為解決這一問題，改善提高燒結礦質量，我廠于 2003 年 3 月 31 日 9 ： 31 至 4 月 9 日 6 ： 00 在兩臺環式燒結機上試用了廊坊佳達化工有限公司開發研制的 JD-B 強化燒結助燃劑。燒結礦質量有所改善，效果明顯。

生產試驗是在兩臺燒結機上同時進行的， 121 小時，為便于統計 3 月 31 日、 4 月 9 日兩天統計數據不列統。

一燒結試用原料化學成份及燒結生產原料比

1 ．原料化學成份 (%)

2 ．燒結生產原料配比

二生產試驗工藝流程

　　選取上述各種原料按濕料比通過人工跑盤、調整、控制下料量，在燃料 ( 焦粉 ) 配料圓盤后方配料皮帶上方安裝了 JD-B 強化燒結助燃劑 ( 簡稱 JD-B) 下料裝置，為了使 JD-B 強化最大限度的與燃料接觸，我們將其布在燃料流上方并安裝噴水裝置，以利用藥劑粘在燃料上或滲入到焦粉空隙中， JD-B 配加量為燒結濕混合料的 0.3‰ ，按比例配料的原料經皮帶運輸機到一次混合機加水潤濕混勻，然后再經二次混合機造球制粒后均勻布在燒結機爐床上，經點火燒結形成燒結礦，經破碎、篩分、冷卻，成品礦送往高爐。

　　本次試驗分為兩個階段， 4 月 1 日 -4 月 6 日主要是摸索試驗提高轉鼓指數，降低返礦率； 4 月 7 日 -4 月 8 日主要是降燃料配比試驗。

試驗結果：

　　試驗期 JD-B 的統計配比為 0.316‰ ，固體燃料 ( 焦粉 ) 消耗在試驗期 ( 二 ) 下降了 6.4kg/t, 降低比例為 9.5% ；兩個試驗期平均轉鼓指數為 74.15% ，比基期 71.6% ，提高了 2.55% ，燒結礦 FeO 平均為 11.72% ，比基期降低了 0.475% ；高爐槽下返礦率兩個實驗期平均為 9.01% ，比基期的 11.10% ，下降了 2.09% ，冷篩自循環返礦率與過去比較下降 1% 左右。

三經濟效益淺析

1 ．直接效益

A ．配加 JD-B 噸礦焦粉降低 6.4kg ，每噸焦粉價格按內部價 220 元 / 噸，年可節約焦粉 60 萬噸× 6.4 ÷ 1000=3480 噸× 220=84.48 萬元。

B ．結塊率提高，返礦率下降；冷篩約 1% ，高爐槽下 2.09% 兩項合計返礦減少 3.09% ，年降低成本： 0.0309 × 60 萬噸× (292-150)=263.27 萬元。

2 ．間接效益

　　高爐產量試驗期比基提高 1.2% ，兩座 179m³ 高爐年產 44 萬噸，可增產 44 萬噸× 1.2%=5280 噸，計 52 萬元。

3 ．因配加 JD-B 燒結增加的成本為

A ．噸燒結礦增加的成本：噸礦耗 JD-B 量×單價 =0.45kg/t 單價 7600/3.42 元 / 噸。

4 ．年經濟效益合計

　　節焦效益 + 降低返礦增產效益 + 高爐增產效益 - 配加 JD-B 增加成本 =84.48+263.27+52.0-120.06=279.15 萬元。

應用實例

在生產中配加強化燒結助燃劑的試驗報告

　　為實現環燒機生產增產，節燃料目的，我廠在 330m 環燒機上進行了配加強化燒結助燃劑的生產試驗。助燃劑的生產廠家為廊坊佳達化工有限，通過試驗對比，實際效果顯著，實現了增產，節燃料的預期目標。

一試驗時間與原料構成

　　第一階段工業試驗為期 7 天 (2 月 28 日白班 -3.6 日夜班 ) 基期與試驗期的原料配比為：精粉 16.5% 、氧化皮雜料 48% 、返礦 18% 、消灰 8.5% 、灰石粉 9% 。

二試驗工藝流程

　　各種原料均按配料比通過電子皮帶稱控制下料量，在燃料皮帶稱下，配料大皮帶上安裝了強化助燃的下料裝置。給料時由崗位工人在現場控制下料量，給料量控制在原料量的 0.3‰-0.35‰之間，盡量使助燃劑及時、充分接觸燃料并與之結合。各種原料經皮帶運輸機輸送到一次混合機加水濕潤混勻，再經二次混合機補水制粒后，均勻布在燒結機上進行點火燒結，直到形成燒結礦。

三試驗結果

配加燒結助燃劑試驗各項指標對照表

　　試驗期燒結助燃劑的統計配比為 0.32‰ ，試驗中燃料消耗降低 7.74kg/t ，降低比例為 15.07% ，轉鼓指數 78.00% ，比基期提高 8.67% ，成品礦中強度提高，粉末率降低，耐磨指數為 5.33% ，比基期降低 2.0% ， FeO 含量為 15.19% ，比基期降低了 0.63% ，燒結機利用系數達到 1.792t.m²h 。