本發(fā)明屬于熔融還原煉鐵技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法。

背景技術(shù)：

高爐煉鐵系統(tǒng)(包括焦化、燒結(jié)、高爐)經(jīng)過(guò)幾百年應(yīng)用發(fā)展，具有技術(shù)完善、生產(chǎn)量大、設(shè)備壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。但其流程長(zhǎng)、投資大、污染嚴(yán)重、靈活性較差，尤其是世界煉焦煤資源日益匱乏，在量與質(zhì)上都難以滿足高爐煉鐵的需要，促使人們開(kāi)發(fā)新的煉鐵工藝。

熔融還原煉鐵是非高爐煉鐵的主流工藝，是當(dāng)代冶金工業(yè)的前沿技術(shù)之一，它的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是對(duì)傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝的根本性變革。COREX熔融還原煉鐵工藝是近幾年已趨成熟的新型煉鐵生產(chǎn)方法，也是中國(guó)目前唯一應(yīng)用于工業(yè)實(shí)踐的熔融還原煉鐵工藝，它不僅能使用非煉焦煤直接煉鐵，而且工藝流程短、投資小、生產(chǎn)成本低、污染少、生產(chǎn)的鐵水質(zhì)量能夠與高爐鐵水相媲美。此外，還能夠利用過(guò)剩的高質(zhì)量煤氣在豎爐中生產(chǎn)海綿鐵，替代優(yōu)質(zhì)廢鋼供應(yīng)電爐煉鋼，這對(duì)沒(méi)有條件采用天然氣氣基豎爐法大量生產(chǎn)海綿鐵的我國(guó)來(lái)說(shuō)，其更具意義。

COREX熔融還原煉鐵工藝是使用球團(tuán)礦和部分塊礦作為原料進(jìn)行冶煉，其生產(chǎn)流程由上下兩部分組成，上部是還原豎爐，下部是熔化氣化爐。上部裝入的爐料(塊礦、球團(tuán)或燒結(jié)礦等塊狀物)還原成金屬化率為90％～95％的海綿鐵，然后分別由多臺(tái)水冷螺旋輸送機(jī)連續(xù)供給下方的熔化氣化爐并在此進(jìn)行熔化和終還原。COREX熔融還原煉鐵工藝要求料柱具有良好的透氣性，降低爐內(nèi)壓力降，以利于氣流分布。但由于COREX豎爐內(nèi)的還原氣具有較強(qiáng)的還原勢(shì)，豎爐內(nèi)爐料受到較大的擠壓力，荷重大，使得爐料在還原過(guò)程中發(fā)生一定程度的粉化，易造成爐料黏結(jié)，從而導(dǎo)致豎爐料柱的透氣性變差，排料不暢，影響豎爐的順行。

COREX豎爐內(nèi)含鐵爐料的黏結(jié)一直是COREX工藝的一個(gè)重大難題。印度VJSL公司1號(hào)和2號(hào)預(yù)還原豎爐因爐料黏結(jié)而進(jìn)行清空處理，到2004年，年均因爐料黏結(jié)產(chǎn)生的清爐次數(shù)達(dá)到3次/年。南非COREX-2000預(yù)還原豎爐的運(yùn)行情況比印度稍好，但每年需要清空作業(yè)的次數(shù)仍大于2次。寶鋼C-3000投產(chǎn)截止2014年以來(lái)，因豎爐內(nèi)爐料黏結(jié)，已進(jìn)行了8次清空作業(yè)，豎爐清空不僅需要長(zhǎng)時(shí)間的休風(fēng)，而且還要消耗大量的物料和人力，嚴(yán)重影響著COREX工藝鐵水的競(jìng)爭(zhēng)力。COREX豎爐內(nèi)的黏結(jié)相主要由較高金屬化率的鐵礦粉組成，預(yù)還原豎爐內(nèi)爐料黏結(jié)的主要原因有兩個(gè)，其一是含鐵爐料的還原粉化，在煤氣的高還原勢(shì)，特別是含有較高H₂含量的還原煤氣作用下，導(dǎo)致塊礦、球團(tuán)礦的還原粉化加劇，產(chǎn)生較多的 含鐵粉末，構(gòu)成黏結(jié)物形成的物質(zhì)基礎(chǔ)；其二是含粉末爐料間的高溫?cái)D壓，在料柱的高荷重及大爐身角的爐型影響下，爐料承受較大的擠壓力，這一方面加劇了爐料的破碎，另一方面又使得含粉末爐料之間產(chǎn)生長(zhǎng)時(shí)間的緊密接觸，引起晶粒擴(kuò)散、晶界移動(dòng)、晶粒生長(zhǎng)及再結(jié)晶等一類的高溫固相黏結(jié)現(xiàn)象發(fā)生，從而構(gòu)成黏結(jié)物形成的充分條件。

我國(guó)自引進(jìn)COREX后，豎爐內(nèi)黏結(jié)問(wèn)題也一直存在，始終沒(méi)有得到很好地解決。寶鋼COREX工藝實(shí)踐表明，豎爐內(nèi)爐料黏結(jié)的類型是一種固相黏結(jié)類型。預(yù)還原豎爐內(nèi)爐料粉化，容易黏結(jié)成塊，累計(jì)到一定的程度后，使得豎爐下部的螺旋排料器排料困難，而被迫進(jìn)行清爐作業(yè)，嚴(yán)重影響預(yù)還原豎爐的順行，降低了設(shè)備使用效率，增高了煉鐵成本。目前，COREX工藝緩解爐料黏結(jié)的措施主要是通過(guò)降低還原氣體氣速和降低還原溫度，但是這兩種措施在防止?fàn)t料黏結(jié)的同時(shí)，使得氣體利用率和球團(tuán)金屬化率偏低，且后者還加重了熔融氣化爐的負(fù)擔(dān)。因此，研究出一種能夠有效抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)間黏結(jié)的方法對(duì)于我國(guó)熔融還原煉鐵工藝的發(fā)展就十分必要。

經(jīng)專利檢索，中國(guó)專利號(hào)：201210007269.3，授權(quán)公告日：2014年8月6日，發(fā)明創(chuàng)造名稱：一種豎爐內(nèi)黏結(jié)爐料破碎裝置，該申請(qǐng)案的破碎裝置設(shè)置在豎爐圍管入口中心線以下且下表面為水平面，其豎爐圍管通過(guò)水平設(shè)置在爐壁上的煤氣支管Ⅱ與所述破碎裝置下面形成的煤氣通道連通；上述破碎裝置上部為圓弧面且設(shè)有破碎件，在驅(qū)動(dòng)裝置的作用下可以旋轉(zhuǎn)。該申請(qǐng)案的破碎裝置安裝在螺旋排料器之上，從而對(duì)還原過(guò)程中產(chǎn)生的黏結(jié)球團(tuán)進(jìn)行破碎，在一定程度上能夠改善爐料的粘結(jié)狀況，但該申請(qǐng)案是在豎爐內(nèi)產(chǎn)生黏結(jié)后再進(jìn)行機(jī)械破碎，無(wú)法從源頭上抑制黏結(jié)的發(fā)生，且其不適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。

又如，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?01310512779.0，申請(qǐng)日：2013年10月25日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為：處理高磷鮞狀赤鐵礦豎爐防球團(tuán)高溫還原黏結(jié)的方法，該申請(qǐng)案是將高磷鮞狀赤鐵礦粉與煤粉、脫磷劑和粘接劑按合適的比例進(jìn)行配料、混碾、壓球，制成冷固結(jié)球團(tuán)，該固結(jié)球團(tuán)經(jīng)過(guò)烘干或養(yǎng)生處理，進(jìn)入直接還原豎爐。該申請(qǐng)案通過(guò)粘結(jié)劑的添加、豎爐的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及球團(tuán)表面防黏結(jié)劑的共同作用，在一定程度上能夠改善高磷鮞狀赤鐵礦在豎爐中的球團(tuán)黏結(jié)問(wèn)題，但其主要是針對(duì)含碳球團(tuán)的黏結(jié)問(wèn)題，與COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)成分差別較大，因此該申請(qǐng)案并不能用于解決COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于克服我國(guó)現(xiàn)有COREX熔融煉鐵工藝中豎爐內(nèi)球團(tuán)間易發(fā)生黏結(jié)，從而導(dǎo)致料柱的透氣性較差，嚴(yán)重影響預(yù)還原豎爐的順行，降低了設(shè)備使用效率，增高了煉鐵成本的不足，提供了一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法。通過(guò)使用本發(fā)明的方法能夠 有效避免COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)間黏結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，保證了豎爐的順行，提高了生產(chǎn)效率。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，是通過(guò)將生球球團(tuán)焙燒后在球團(tuán)表面制備一層固體抑制劑，制成涂層球團(tuán)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

更進(jìn)一步地，上述方法包括以下步驟：

(1)將生球球團(tuán)進(jìn)行焙燒，形成氧化球團(tuán)成品；

(2)在焙燒后的氧化球團(tuán)成品表面制備一層固體抑制劑，制成涂層球團(tuán)；

(3)將制成的涂層球團(tuán)烘干后加入荷重還原爐中進(jìn)行還原，還原氣采用H₂和CO的混合氣體。

更進(jìn)一步地，步驟(1)中生球球團(tuán)進(jìn)行焙燒之前置于900-1000℃下進(jìn)行預(yù)熱12-15min，且生球球團(tuán)焙燒溫度為1250-1320℃，時(shí)間為12-15min。

更進(jìn)一步地，步驟(2)中制備涂層球團(tuán)的具體操作為：將焙燒后的氧化球團(tuán)成品置于圓盤(pán)造球機(jī)中，在造球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，加入固體抑制劑粉末，同時(shí)噴灑一定量的水，使球團(tuán)表面均勻裹上一層固體抑制劑，即得涂層球團(tuán)。

更進(jìn)一步地，所述的固體抑制劑為Ca(OH)₂。

更進(jìn)一步地，所述涂層球團(tuán)表面固體抑制劑的厚度為0.2-0.5mm。

更進(jìn)一步地，步驟(2)中在制備涂層球團(tuán)之前先噴水將焙燒后的氧化球團(tuán)成品潤(rùn)濕，噴水量控制為氧化球團(tuán)成品質(zhì)量的1-1.2％；在圓盤(pán)造球機(jī)中制備涂層球團(tuán)過(guò)程中，噴水量按照涂層質(zhì)量:噴水質(zhì)量＝3:4-1:1的比例進(jìn)行控制。

更進(jìn)一步地，步驟(3)中將制成的涂層球團(tuán)置于105±5℃溫度下烘干120-150min，涂層球團(tuán)在還原爐中的還原溫度控制在800-950℃之間，還原時(shí)間為2.5-3h。

更進(jìn)一步地，所述的還原氣體總流量為0.8-0.9m³/h，還原氣體中H₂和CO所占體積百分比＞90％，且H₂和CO的體積比為3:10-1:1。

更進(jìn)一步地，所述的固體抑制劑粉末中的有效成分含量＞50％，SiO₂含量＜3％，且固體抑制劑中粒度小于75μm的粉末所占質(zhì)量百分比＞85％。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：

(1)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，通過(guò)將生球球團(tuán)焙燒后在球團(tuán)表面制備一層固體抑制劑，從而可以有效改善COREX豎爐工藝中球團(tuán)礦的黏結(jié)問(wèn)題，有利于預(yù)還原豎爐的順行，提高了COREX豎爐設(shè)備的利用效率，降低了生產(chǎn)成本。由于本發(fā)明 中是將生球球團(tuán)焙燒后得到熟球團(tuán)，然后再在球團(tuán)表面制備固體抑制劑層的，從而可以保證固體抑制劑層作用的發(fā)揮，有效防止COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的發(fā)生，避免了采用生球造球時(shí)，由于造球機(jī)內(nèi)壁沾有很多鐵礦粉料，從而使涂層球團(tuán)表面也會(huì)沾上鐵礦粉料，進(jìn)而導(dǎo)致涂層球團(tuán)的作用明顯降低，無(wú)法保證其使用效果。

(2)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，通過(guò)對(duì)生球球團(tuán)的成球條件進(jìn)行控制，并對(duì)生球球團(tuán)進(jìn)行焙燒之前的預(yù)熱溫度、預(yù)熱時(shí)間及焙燒溫度、焙燒時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化控制，從而可以保證球團(tuán)入爐后的強(qiáng)度，降低了球團(tuán)的粉化率，克服了因入爐球團(tuán)低溫還原粉化率高而造成入爐粉末過(guò)多、加重黏結(jié)現(xiàn)象的不足。

(3)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，選用Ca(OH)₂作為固體抑制劑，對(duì)于抑制COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象具有較好的作用，且Ca(OH)₂較易均勻地涂覆于球團(tuán)表面，與熟球團(tuán)的結(jié)合較牢固，從而進(jìn)一步保證了其使用效果。本發(fā)明中通過(guò)對(duì)固體抑制劑層的厚度進(jìn)行有效控制，從而既能夠保證所得涂層球團(tuán)造球緊實(shí)，又能夠有效避免涂層過(guò)厚時(shí)對(duì)球團(tuán)的后續(xù)使用性能影響較大。此外，選用Ca(OH)₂作為固體抑制劑不會(huì)引入新的雜質(zhì)元素，不會(huì)增加冶煉負(fù)擔(dān)，相比機(jī)械破碎，可以在源頭上抑制黏結(jié)的產(chǎn)生。

(4)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，通過(guò)在圓盤(pán)成球機(jī)中進(jìn)行成球處理，并在制備涂層球團(tuán)之前先噴水將焙燒后的氧化球團(tuán)成品潤(rùn)濕，噴水量控制為氧化球團(tuán)成品質(zhì)量的1-1.2％；在圓盤(pán)造球機(jī)中制備涂層球團(tuán)過(guò)程中，噴水量按照涂層質(zhì)量:噴水質(zhì)量＝3:4-1:1的比例進(jìn)行控制，從而可以將固體抑制劑均勻地裹覆于球團(tuán)表面，保證球團(tuán)表面涂層的緊實(shí)性，能夠有效防止固體抑制劑層與球團(tuán)之間發(fā)生剝裂，從而進(jìn)一步保證了涂層球團(tuán)的使用性能，能夠有效防止球團(tuán)在COREX豎爐內(nèi)的黏結(jié)。

(5)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，通過(guò)將制成的涂層球團(tuán)進(jìn)行烘干處理，并控制涂層球團(tuán)在COREX豎爐內(nèi)的還原溫度、還原時(shí)間及還原氣的組分配比，從而可以進(jìn)一步減少球團(tuán)在COREX豎爐內(nèi)的黏結(jié)現(xiàn)象。

(6)本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，其涂層球團(tuán)的加工是直接利用現(xiàn)有的圓盤(pán)造球機(jī)，設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，不需要對(duì)現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行較大改造，成本較低，便于工業(yè)推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法的工藝流程圖；

圖2為本發(fā)明的一種COREX涂層球團(tuán)的生產(chǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例1獲得的還原金屬化球團(tuán)的黏結(jié)指數(shù)曲線。

示意圖中的標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

1、涂層料罐；2、下料管；201、下料控制閥；3、造球機(jī)；4、刮刀；5、進(jìn)水管；501、流量閥；502、噴頭；6、噴淋支管；601、流量閥；7、上料傳輸帶；8、焙燒爐；801、熟球存儲(chǔ)區(qū)；9、下料傳輸帶；10、涂層球團(tuán)。

具體實(shí)施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

如圖2所示，本實(shí)施例的一種COREX涂層球團(tuán)的生產(chǎn)裝置，包括焙燒爐8、造球機(jī)3、涂層料罐1和進(jìn)水管5，其中，所述的焙燒爐8與熟球存儲(chǔ)區(qū)801相連，且該熟球存儲(chǔ)區(qū)801通過(guò)上料傳輸帶7與造球機(jī)3相連，本實(shí)施例的造球機(jī)3采用圓盤(pán)造球機(jī)。所述的涂層料罐1通過(guò)下料管2與造球機(jī)3相連，該涂層料罐1內(nèi)裝有固體抑制劑Ca(OH)₂，且在下料管2上設(shè)有下料控制閥201。所述進(jìn)水管5端部的噴頭502位于造球機(jī)3的上方，且進(jìn)水管5靠近噴頭502的一端設(shè)有流量閥501，上述噴頭502采用霧化噴頭。上述進(jìn)水管5還與噴淋支管6相連，該噴淋支管6位于上料傳輸帶7的上方，且噴淋支管6上設(shè)有流量閥601。本實(shí)施例中造球機(jī)3內(nèi)刮刀4的刀架與造球機(jī)盤(pán)底平行設(shè)置，在造球機(jī)3中造好后的涂層球團(tuán)10通過(guò)下料傳輸帶9輸送至烘箱進(jìn)行干燥。

具體生產(chǎn)過(guò)程中，生球球團(tuán)經(jīng)焙燒爐8焙燒處理后運(yùn)輸至熟球存儲(chǔ)區(qū)8進(jìn)行冷卻，在熟球存儲(chǔ)區(qū)8冷卻后的球團(tuán)經(jīng)上料傳輸帶7輸送至造球機(jī)3，在上料傳輸帶7輸送過(guò)程中，通過(guò)噴淋支管6端部的霧化噴頭噴灑霧化水，先使球團(tuán)潤(rùn)濕，球團(tuán)經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕后再進(jìn)入造球機(jī)3中，從而可以增大其毛細(xì)力，增強(qiáng)氧化球團(tuán)對(duì)固體抑制劑料的吸附能力，使固體抑制劑更易料黏附在熟球團(tuán)上，保證了球團(tuán)的涂層強(qiáng)度。而噴淋支管6上流量閥601的設(shè)置可以對(duì)噴淋支管6的噴水量進(jìn)行控制，從而進(jìn)一步保證了涂層球團(tuán)的使用效果。氧化球團(tuán)進(jìn)入造球機(jī)3后，通過(guò)涂層料罐1可以為球團(tuán)提供固體抑制劑Ca(OH)₂粉末，并通過(guò)進(jìn)水管5端部的噴頭502噴灑水，通過(guò)造球機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)從而在氧化球團(tuán)表面裹上一層固體抑制劑。具體生產(chǎn)時(shí)，可以通過(guò)下料管2上的下料控制閥201對(duì)固體抑制劑的量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，并通過(guò)流量閥501對(duì)造球過(guò)程中的噴水量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

本實(shí)施例的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，是將生球球團(tuán)焙燒后在球團(tuán)表面制備一層固體抑制劑來(lái)制成涂層球團(tuán)，從而可以有效改善COREX豎爐工藝中球團(tuán)礦的黏結(jié)問(wèn)題，有利于預(yù)還原豎爐的順行，提高了COREX豎爐設(shè)備的利用效率，降低了生產(chǎn)成本。如圖1所示，其具體步驟為：

(1)將造好的生球球團(tuán)于950℃下進(jìn)行預(yù)熱12min，然后置于1250℃下焙燒15min，形成氧化球團(tuán)成品，本實(shí)施例中生球球團(tuán)的主要成分如下表1，單位(％)。

表1實(shí)施例1生球球團(tuán)的主要成分(％)

值得說(shuō)明的是，研究表明，固相黏結(jié)主要有兩種類型：1、鐵晶須的出現(xiàn)后，鐵晶須會(huì)機(jī)械的交互纏繞在一起；2、鐵離子的相互滲透引起固相擴(kuò)散反應(yīng)的黏結(jié)。由于COREX豎爐中，高溫態(tài)下的爐料因擠壓而長(zhǎng)時(shí)間緊密接觸，因此COREX豎爐中一般以第二種固相黏結(jié)類型為主。由于COREX的豎爐因料柱有效荷重高，故爐料被擠壓的程度大，需要比相同條件下的高爐承受更大的荷重?cái)D壓力，因此其球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象就更加突出，其對(duì)防止球團(tuán)黏結(jié)措施的要求也就愈加嚴(yán)苛，防止其他高爐內(nèi)球團(tuán)發(fā)生黏結(jié)的措施對(duì)于防止COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)效果較差。

發(fā)明人最初采用生球球團(tuán)來(lái)直接制備涂層球團(tuán)，但其經(jīng)過(guò)大量試驗(yàn)研究卻發(fā)現(xiàn)，由于生球造球過(guò)程中，造球機(jī)內(nèi)壁沾有很多鐵礦粉料，添加涂層材料的同時(shí)也會(huì)沾上鐵礦粉料，無(wú)法保證球團(tuán)礦表面涂層材料的效果；生球涂層球團(tuán)礦焙燒后相互之間易黏結(jié)在一起，也與粘土耐火盤(pán)黏結(jié)在一起，從而引出了一系列的負(fù)面效應(yīng)。為此，發(fā)明人嘗試采取一系列措施，效果均不顯著，最終發(fā)明人意外發(fā)現(xiàn)，將生球球團(tuán)焙燒后得到熟球團(tuán)，然后再在球團(tuán)表面制備固體抑制劑層，可以保證固體抑制劑層作用的充分發(fā)揮，有效防止了COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的發(fā)生，克服了采用生球造球時(shí)，涂層球團(tuán)表面易沾上鐵礦粉料，從而導(dǎo)致涂層球團(tuán)的作用明顯降低的不足。此外，為了滿足COREX豎爐對(duì)防止球團(tuán)黏結(jié)的需求，發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)生球球團(tuán)的成分(TFe含量＞62％，CaO+MgO＜3.5％)及成球工藝、預(yù)熱和焙燒工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，本實(shí)施例中生球球團(tuán)成球時(shí)膨潤(rùn)土的添加量為1.5％，所得生球水分8.0％，造球時(shí)間為12min，預(yù)熱溫度950℃，預(yù)熱時(shí)間12min，焙燒溫度1250℃，焙燒時(shí)間15min，從而可以有效保證球團(tuán)入爐后的強(qiáng)度，降低了球團(tuán)的粉化率，克服了因入爐球團(tuán)低溫還原粉化率高而造成入爐粉末過(guò)多、加重黏結(jié)現(xiàn)象的不足。本實(shí)施例中焙燒后的氧化球團(tuán)強(qiáng)度大于2500N。

(2)取500g焙燒后的氧化球團(tuán)成品置于圓盤(pán)造球機(jī)中，在造球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，加入32.5g Ca(OH)₂粉末作為固體抑制劑，同時(shí)噴灑32ml水，使球團(tuán)表面均勻裹上一層固體抑制劑，即制得涂層球團(tuán)。本實(shí)施例中球團(tuán)在圓盤(pán)造球機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為3min，且通過(guò)控制成球過(guò)程控制所得涂層球團(tuán)表面固體抑制劑層的厚度為0.5mm，從而既能夠保證所得涂層球團(tuán)造球緊實(shí)，又能夠有效避免涂層過(guò)厚時(shí)對(duì)球團(tuán)的后續(xù)使用性能影響較大。本實(shí)施例中固體抑制劑為Ca(OH)₂，固體抑制劑粉末中的有效成分含量＞50％，SiO₂含量＜3％，且固體抑制劑中粒度小于75μm的粉末所占質(zhì)量百分比＞85％，從而能夠進(jìn)一步促進(jìn)固體抑制劑層作用的有效發(fā) 揮，有利于使COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象得到進(jìn)一步改善。

值得注意的是，申請(qǐng)?zhí)枮?01410407653.1的發(fā)明專利公開(kāi)了一種氣基豎爐直接還原-磁選分離處理高磷礦的煉鐵方法，該申請(qǐng)案中雖然是將生球團(tuán)焙燒后，在氧化球團(tuán)表面涂一層防黏劑，然后再投入氣基豎爐中，但其采用氧化鈣或氧化鎂作為防黏劑，發(fā)明人經(jīng)過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，采用氧化鈣作為防黏劑，對(duì)于抑制COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象效果并不理想。發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，選用Ca(OH)₂作為固體抑制劑，對(duì)于抑制COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象具有較好的效果，同時(shí)選用Ca(OH)₂作為固體抑制劑也不會(huì)引入新的雜質(zhì)元素，不會(huì)增加冶煉負(fù)擔(dān)，相比機(jī)械破碎，可以在源頭上抑制黏結(jié)的產(chǎn)生。但是，發(fā)明人在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于熟球團(tuán)表面較光滑，難以將Ca(OH)₂粉末黏結(jié)至熟球團(tuán)表面，Ca(OH)₂固體抑制劑層易與球團(tuán)剝離，因此，如何在熟球團(tuán)表面做粘結(jié)層成了困擾發(fā)明人最大的問(wèn)題。

發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)，最終得出本實(shí)施例的方法，即采用圓盤(pán)造球機(jī)來(lái)制備Ca(OH)₂固體抑制劑層，尤其重要的是，在制備涂層球團(tuán)之前必須先噴水將焙燒后的氧化球團(tuán)成品潤(rùn)濕，噴水量需控制為氧化球團(tuán)成品質(zhì)量的1-1.2％，本實(shí)施例中噴水量為6ml，從而可以增大其毛細(xì)力，增強(qiáng)氧化球團(tuán)對(duì)固體抑制劑料的吸附能力，使固體抑制劑更易料黏附在熟球團(tuán)上，保證了球團(tuán)的涂層強(qiáng)度。在圓盤(pán)造球機(jī)中制備涂層球團(tuán)過(guò)程中，噴水量按照涂層質(zhì)量:噴水質(zhì)量＝3:4-1:1的比例進(jìn)行控制，從而能夠保證Ca(OH)₂較易均勻地涂覆于熟球團(tuán)表面，且與熟球團(tuán)的結(jié)合較牢固，保證了球團(tuán)表面涂層的緊實(shí)性，能夠有效防止固體抑制劑層與球團(tuán)之間發(fā)生剝裂，從而進(jìn)一步保證了涂層球團(tuán)的使用效果，能夠有效防止球團(tuán)在COREX豎爐內(nèi)的黏結(jié)。此外，還必須保證球團(tuán)在圓盤(pán)造球機(jī)中轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間>2min，從而使Ca(OH)₂涂層粉末可以均勻涂抹，轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程起到壓實(shí)涂層粉末的作用，并能夠保證涂層的強(qiáng)度，待涂層混勻，即制成涂層球團(tuán)。

(3)將制成的涂層球團(tuán)置于105℃溫度下烘干120min后加入模擬COREX預(yù)還原豎爐的荷重還原爐中，于溫度800℃下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為2.5h。其中，還原氣采用H₂和CO的混合氣體，還原氣體中H₂和CO所占體積百分比＞90％，且H₂和CO的體積比為1:3，本實(shí)施例中還原氣體CO流量為0.6m³/h，H₂流量為0.2m³/h，爐內(nèi)荷重為1.4kg/cm²。

本實(shí)施例通過(guò)將制成的涂層球團(tuán)進(jìn)行烘干處理，并對(duì)COREX豎爐內(nèi)的還原溫度、還原時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化控制，從而可以進(jìn)一步減少球團(tuán)在COREX豎爐內(nèi)的黏結(jié)現(xiàn)象。在現(xiàn)有的豎爐還原工藝中，由于COREX爐中H₂所占比例較小，更容易發(fā)生固相黏結(jié)。因此，本實(shí)施例中發(fā)明人通過(guò)適當(dāng)增加還原氣中H₂的體積百分比，在一定程度上能夠減緩鐵晶須黏結(jié)類型的產(chǎn)生，從而有助于進(jìn)一步抑制COREX預(yù)還原豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象。

本實(shí)施例的涂層球團(tuán)還原結(jié)束后，獲得還原金屬化球團(tuán)，測(cè)定其球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)，球團(tuán)黏 結(jié)指數(shù)測(cè)定方法為：取還原后樣品中相互黏結(jié)的球團(tuán)稱重，并從1m的高度落下10次，記錄每次落下后仍黏結(jié)在一起的重量，然后用每次落下后的黏結(jié)的球團(tuán)質(zhì)量對(duì)落下次數(shù)作下圖。定義黏結(jié)指數(shù)(SI)為圖中曲線之下面積所占的百分比，還原后的球團(tuán)樣品若無(wú)黏結(jié)的情況則黏結(jié)指數(shù)為0，而當(dāng)落下10次后球團(tuán)結(jié)塊的質(zhì)量無(wú)變化則認(rèn)為此時(shí)球團(tuán)還原后的黏結(jié)指數(shù)為100％。測(cè)試結(jié)果(如圖3所示)表明，本實(shí)施例還原后的球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)SI<25％，符合工藝要求，因此，Ca(OH)₂粉末可以較好的抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的發(fā)生，但其能夠抑制黏結(jié)的原因還有待進(jìn)一步研究分析。

實(shí)施例2

本實(shí)施例的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，是將生球球團(tuán)焙燒后在球團(tuán)表面制備一層固體抑制劑來(lái)制成涂層球團(tuán)，從而可以有效改善COREX豎爐工藝中球團(tuán)礦的黏結(jié)問(wèn)題，有利于預(yù)還原豎爐的順行，提高了COREX豎爐設(shè)備的利用效率，降低了生產(chǎn)成本。其具體步驟為：

(1)將造好的生球球團(tuán)于1000℃下進(jìn)行預(yù)熱14min，然后置于1300℃下焙燒13min，形成氧化球團(tuán)成品，本實(shí)施例中生球球團(tuán)的主要成分見(jiàn)表2，生球球團(tuán)成球時(shí)膨潤(rùn)土的添加量為1.3％，所得生球水分8.0％，造球時(shí)間為10min。

表2實(shí)施例2生球球團(tuán)的主要成分(％)

(2)取500g焙燒后的氧化球團(tuán)成品置于圓盤(pán)造球機(jī)中，在造球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，加入17.5g Ca(OH)₂粉末作為固體抑制劑，同時(shí)噴灑17ml水，使球團(tuán)表面均勻裹上一層固體抑制劑，即制得涂層球團(tuán)。在制備涂層球團(tuán)之前必須先噴水將焙燒后的氧化球團(tuán)成品潤(rùn)濕，本實(shí)施例中噴水量為5ml，球團(tuán)在圓盤(pán)造球機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為3min，所得涂層球團(tuán)表面固體抑制劑層的厚度為0.2mm。本實(shí)施例中固體抑制劑Ca(OH)₂粉末中的有效成分含量＞50％，SiO₂含量＜3％，固體抑制劑中粒度小于75μm的粉末所占質(zhì)量百分比＞85％，從而能夠進(jìn)一步促進(jìn)固體抑制劑層作用的有效發(fā)揮，有利于使COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象得到進(jìn)一步改善。

(3)將制成的涂層球團(tuán)置于100℃溫度下烘干150min后加入模擬COREX預(yù)還原豎爐的荷重還原爐中，于溫度950℃下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為2.8h。其中，還原氣采用H₂和CO的混合氣體，還原氣體中H₂和CO所占體積百分比＞90％，且H₂和CO的體積比為1:3，本實(shí)施例中還原氣體CO流量為0.6m³/h，H₂流量為0.2m³/h，爐內(nèi)荷重為1.4kg/cm²。

本實(shí)施例的涂層球團(tuán)還原結(jié)束后，獲得還原金屬化球團(tuán)，測(cè)定其球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)，球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)測(cè)定方法同實(shí)施例1。

對(duì)比例1

本對(duì)比例是將焙燒后得到的氧化球團(tuán)(即未涂層球團(tuán))直接投入荷重還原爐中，其他試驗(yàn)參數(shù)同實(shí)施例1。分別測(cè)量實(shí)施例1、實(shí)施例2與對(duì)比例1所得還原金屬化球團(tuán)在不同還原溫度下的球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)，結(jié)果如表3所示。由表3中可以看出，將本對(duì)比例中未涂層球團(tuán)直接進(jìn)入荷重還原爐時(shí)，球團(tuán)的黏結(jié)現(xiàn)象較嚴(yán)重，而實(shí)施例1、實(shí)施例2的球團(tuán)在還原爐中的粘結(jié)現(xiàn)象則得到明顯改善。因此，采用本發(fā)明的方法可以有效抑制COREX預(yù)還原豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象。

表3球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)

實(shí)施例3

本實(shí)施例的一種抑制COREX豎爐內(nèi)球團(tuán)黏結(jié)的方法，是將生球球團(tuán)焙燒后在球團(tuán)表面制備一層固體抑制劑來(lái)制成涂層球團(tuán)，從而可以有效改善COREX豎爐工藝中球團(tuán)礦的黏結(jié)問(wèn)題，有利于預(yù)還原豎爐的順行，提高了COREX豎爐設(shè)備的利用效率，降低了生產(chǎn)成本。其具體步驟為：

(1)將造好的生球球團(tuán)于900℃下進(jìn)行預(yù)熱15min，然后置于1320℃下焙燒12min，形成氧化球團(tuán)成品，本實(shí)施例中生球球團(tuán)的主要成分見(jiàn)表4，生球球團(tuán)成球時(shí)膨潤(rùn)土的添加量為1.7％，所得生球水分8.0％，造球時(shí)間為15min。

表4實(shí)施例3生球球團(tuán)的主要成分(％)

(2)取500g焙燒后的氧化球團(tuán)成品置于圓盤(pán)造球機(jī)中，在造球機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，加入25g Ca(OH)₂粉末作為固體抑制劑，同時(shí)噴灑33ml水，使球團(tuán)表面均勻裹上一層固體抑制劑，即制得涂層球團(tuán)。在制備涂層球團(tuán)之前必須先噴水將焙燒后的氧化球團(tuán)成品潤(rùn)濕，本實(shí)施例中噴水量為5.5ml，球團(tuán)在圓盤(pán)造球機(jī)中的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間為4min，所得涂層球團(tuán)表面固體抑制劑層的厚度為0.3mm。本實(shí)施例中固體抑制劑Ca(OH)₂粉末中的有效成分含量＞50％，SiO₂含量＜3％，固體抑制劑中粒度小于75μm的粉末所占質(zhì)量百分比＞85％，從而能夠進(jìn)一步促進(jìn)固體抑制劑層作用的有效發(fā)揮，有利于使COREX豎爐內(nèi)的球團(tuán)黏結(jié)現(xiàn)象得到進(jìn)一步改善。

(3)將制成的涂層球團(tuán)置于110℃溫度下烘干135min后加入模擬COREX預(yù)還原豎爐的荷重還原爐中，于溫度900℃下進(jìn)行還原反應(yīng)，還原時(shí)間為3h。其中，還原氣采用H₂和CO的混合氣體，還原氣體中H₂和CO所占體積百分比＞90％，且H₂和CO的體積比為3:10，本實(shí)施例中還原氣體的總流量為0.9m³/h，爐內(nèi)荷重為1.4kg/cm²。

本實(shí)施例的涂層球團(tuán)還原結(jié)束后，獲得還原金屬化球團(tuán)，測(cè)定其球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)，球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)測(cè)定方法同實(shí)施例1，且其球團(tuán)黏結(jié)指數(shù)與實(shí)施例1較為接近。