添加生物燃料对烧结矿冶金性能的影响

巴西CSN公司高炉炉料由70％烧结矿和30％铁矿石组成。高炉煤气产率是最重要的工艺参数之一，高炉煤气产率每提高1％，焦比将下降7 kg／t。近几年，由于国际市场还原剂(如焦炭、小焦和煤)价格猛增，CSN公司决定在高炉中采用天然气，然而出现炉料透气性变差的问题。CSN公司采用增加金属炉料反应表面积的新技术，通过添加微孔核成形剂(木素煤)，控制烧结矿的透气性，以满足能源消耗增加的需求和减少煤气放散量。

巴西CSN公司选择纤维木素煤作为微孔核成形剂，因其具有可燃性和最大的粒径，还具有磷、硫、锌、碱、灰份含量低和费用低的特点。该公司用100％的木质预水解物和饮用水生产纤维木素，使其杂质含量最小化。在研究的后阶段，通过在400℃氮气氛中碳化，生产出纤维木素煤。

通过中间试验，得到的主要结论是：①在铁矿破碎和选矿过程中，硬度低的二氧化硅趋向于集中到细烧结料部分，因而细烧结料(粒径在0．106 mm或以下)的实际密度低于粗烧结料。②典型的烧结矿显微结构是由厚的核成形粒子组成的。这些粒子的主要相是赤铁矿，还有少量的磁铁矿，并由连接相硅酸钙基基体连接。③在燃烧前沿、局部高温的作用下，最初形成的二硅酸钙连接相与多余的二氧化硅反应，形成单硅酸钙。④烧结矿的孔隙主要集中在赤铁矿晶界基体连接相处，这些孔隙使烧结矿具有透气性。⑤在烧结矿混料中添加木素煤后，烧结产品中产生了直径为5～10μm的分布均匀的新孔群，不会降低烧结矿的力学性能。这些微孔分散在基体上，产生了新的反应表面，从而有利于提高高炉煤气产率和减少还原剂的消耗。⑥煤气流的模拟证明添加微孔核成形剂将提高烧结矿的透气性，而透气性的增加与添加到混料中的木素煤的浓度密切相关。⑦烧结混料中增加0．5％燃料，使高炉煤气产率增加0．5％