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　ZG多效强化烧结剂的工作机理

　　　ZG多效强化烧结剂是一个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上，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，由于国家对环保及节能方面的要求和标准逐步提高，所以用于燃料方面

　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。廊坊市紫光公司研制开发的ZG系列产品属国内首创

　，是烧结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，下面从ZG多效强化烧结剂对煤的燃烧状况的改善能对烧结成矿过程的化学作用作一简单

　阐述。

　ZG多效强化烧结剂对煤燃烧过程的影响

　　　为了解多效强化烧结剂对煤燃烧过程所产生的作用，我们首先要了解煤的基本组成结构及煤燃

　烧的形式。

　煤的组成及结构

　　　在对煤的工业分析中，常把煤的组成分为七大部分，即碳、氢、氧、氮、硫、灰、水。在工业

　使用中。对煤的组成分为：固定碳、挥发分、灰份及水。以上说法是从煤的化学成分组成去划分定

　义的。而从煤的结构组成方面讨论，煤则是以上元素以多芳香环（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、羰基。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煤，也就是说煤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。因此煤的燃烧也就不能单纯的看成是一种简单的单个化学元素的氧化反应。

　煤的燃烧及燃烧形式

　　　从微观角度看，煤在燃烧时，煤的结构单元在不同的温度时，发生不同的变化。多芳香环结构

　产生了裂解，生成不同的低分子量产物。其实煤的燃烧就是煤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CO₂和HO₂及SO₂等的过程。从宏观角度看，
　
　煤的燃烧是碳、氢、硫与氧在高温下的氧化反应，按照工业用煤的实际情况，煤的燃烧方式大体可

　分为以下两大类（煤的综合利用除外）：其一是单纯煤的燃烧，如工业锅炉、电厂锅炉、大灶等，

　其二是煤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，不同的燃烧方式煤在燃烧过程中的结构裂解及

　氧化均有不同的变化。但是总体上讲，不同的燃烧方式加入不同的化学添加剂，就可控制和改善煤

　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

　要求目的。

　ZG多效强化烧结剂对燃料燃烧的影响

　　　在煤的燃烧过程中，如果加入各种不同的以非能源性化学原料组成的多效强化烧结剂，煤的燃

　烧就会发生不同的变化。因为多效强化烧结剂的加入，可以人为地改变煤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煤的燃烧过程量的按照人们对它的要求及燃烧产

　物的不同去改变。多效强烧结剂对燃烧的影响大可分为以下几种：a、降低煤的燃点；b、提高燃烧

　温度；c、改变燃烧时间；d、改变燃烧后产生气氛和燃烧的性质。调整燃烧的成分，便可达到目的

　。这一切都是在煤原来固有的能量范围内去实现的。多效强化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煤燃烧过程中可发挥而没有正下常发挥的能量

　，不是创造能量。

　ZG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煤，煤

　和烧结料均匀的混合在一起，因此烧结料层中煤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。因为烧结料层中煤的数量相对较少（约3-5%），且被周围其它不可燃的矿

　物包围着。其燃烧规律于二者之间，有以下特点：

　1、需要较大的空所过剩系数（约1.4-1.5）以保证煤能够与空气有较大的接触机会，促使煤能完全

　燃烧。

　2、燃烧生成的初级产物为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，高温停留时间很短，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，也存在有还原区，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，煤的燃烧基本处于扩散速度范围内，介在燃烧间的承热干燥层中，煤中可燃挥发物

　　　由于浓度不够而不易燃烧。因而降低了煤的整体可燃性。影响了扩散速度，从面影响烧结带的

　移动速度。

　　　在这种燃烧特点下，在燃烧煤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。裂解煤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，提高烧结机利用系数。

　使用ZG多效强化烧结剂对烧结生产影响

　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，提高燃烧效率，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HO₂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。

　对烧结温度和烧结层厚度的影响

　　　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

　厚度对二者无均有很大的影响。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，当然同，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煤在正常燃烧时一些可燃烧而又

　因不具备燃烧条件没有燃烧的部分充分燃烧，使高温区内部热源增加，提高了高温区温度。其二，

　燃料煤中的低温挥发物在化学烧结剂的作用下，提高挥发温度，参加了燃烧，使燃烧厚度增大。

　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，故烧结矿强度较差。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拍还原气氛加强。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，就可获得适当的烧结温度和烧结气氛。这样可减少正硅酸钙的形成，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，ZG多效强化烧结剂是烧结和煤炭燃烧及环保领域不可或缺的新产品，它以低温烧结

　和燃煤气化理论为基础，是该领域的前端技术，它是由燃煤气化剂、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、对煤气化反应，燃烧反应起到一定的

　催化助燃作用。使煤粉的反应活性大提高，反应过程为气-固-液相传热，传质条件改善，使部分液

　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，可加快烧结过程，提高生成率

　和成品率，改善烧结矿的显微结构和还原性，降低固体燃料消耗，降低烧成矿FeO含量，降低炼铁焦

　比，降低烧结废气中SO₂排放量，减少环境污染。在烧结混合为中配加3/万该产品，可以降低固体燃

　料消耗7%以上，同时提高生产率3%以上。

　试验结果

　（表一）