一種酸性球團(tuán)礦和堿性物料混合超厚料層燒結(jié)技術(shù)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種新的混合酸性球團(tuán)礦和高堿度物料進(jìn)行1000 mm超厚料層燒 結(jié)的技術(shù)，尤其適用于鋼鐵企業(yè)燒結(jié)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 2012年中國(guó)鐵產(chǎn)量達(dá)7億多噸，這必然需要消耗大量的含鐵原料，現(xiàn)階段我國(guó)絕 大部分鋼鐵廠高爐以高堿度燒結(jié)礦為主，配加酸性球團(tuán)礦和天然富礦的入爐爐料結(jié)構(gòu)。因 此，提高爐料質(zhì)量、節(jié)能降耗、節(jié)約成本是重中之重。
[0003] 隨我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量的不斷提高和隨之而來(lái)的原料匱乏，現(xiàn)有原料生產(chǎn)工藝和技術(shù)也 出現(xiàn)了一些問(wèn)題：1)隨著燒結(jié)礦品位升高和SiO 2含量降低，燒結(jié)礦強(qiáng)度將下降；2)酸性礦 中符合高爐冶煉的塊礦數(shù)量不能滿足要求，高爐酸性料主要以球團(tuán)礦為主。球團(tuán)礦對(duì)原料 要求嚴(yán)格，加工成本高，造成高爐冶煉成本增加；3)酸性礦、高堿度燒結(jié)礦分別裝入高爐， 使?fàn)t料在高爐內(nèi)的同化過(guò)程緩慢，不利高爐的強(qiáng)化冶煉和成本的降低；4)燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量高、 對(duì)原料要求相對(duì)寬泛，成本低，但能耗高污染嚴(yán)重；5)燒結(jié)、球團(tuán)各具優(yōu)點(diǎn)，但成礦機(jī)理、焙 燒工藝不同，大型企業(yè)一般擁有燒結(jié)、球團(tuán)兩套工藝流程，造成企業(yè)投資高、占地多，生產(chǎn)組 織困難，生產(chǎn)成本高；6)厚料層燒結(jié)是增加燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量、降低成本和減少污染的有效手段。 但同一性質(zhì)的燒結(jié)料具有相同的熔化性質(zhì)，隨著料層厚度的增加.蓄熱加強(qiáng).料層下部熱 量過(guò)剩.混合料過(guò)熔.燃燒帶變寬.透氣性惡化，導(dǎo)致燒結(jié)速度降低，產(chǎn)量下降。因此，目 前的燒結(jié)工藝很難實(shí)現(xiàn)超厚料層1000mm)燒結(jié)。
[0004] 本發(fā)明提供了一種酸性球團(tuán)、堿性物料混合超厚料層燒結(jié)的新工藝。該工藝的核 心是利用現(xiàn)有燒結(jié)、球團(tuán)原料處理、加工設(shè)備和工藝，在入燒結(jié)機(jī)前進(jìn)行酸性球團(tuán)、高堿度 燒結(jié)料的混合，在燒結(jié)機(jī)上完成酸性球與高堿度燒結(jié)料的焙燒結(jié)塊過(guò)程。該工藝具有改善 燒結(jié)料層透氣性，提高料層厚度，使得酸性球團(tuán)礦和高堿度燒結(jié)礦同時(shí)生成，縮短生產(chǎn)流 程，增加燒結(jié)機(jī)產(chǎn)量、降低成本、節(jié)省能耗和減少污染等優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種新型高爐入爐爐料生產(chǎn)工藝。根據(jù)燒結(jié)過(guò)程混合料透氣 性對(duì)燒結(jié)過(guò)程的影響點(diǎn)，選擇合適粒度的酸性球團(tuán)礦（生球）與高堿度燒結(jié)原料進(jìn)行混合， 以提高高爐入爐爐料的產(chǎn)量和質(zhì)量。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 本試驗(yàn)使用的含鐵原料分為酸性和堿性兩部分，酸性部分使用粒度小于0. 074mm 的含量大于70%的鐵精礦粉，且鐵精礦粉粒度上限不超過(guò)0. 2mm，使用鈣基膨潤(rùn)土作為粘 結(jié)劑，充分混勻，混勻后加入圓盤(pán)造球機(jī)造球，造球時(shí)加水，取符合要求的酸性球團(tuán)礦（生 球）作為原料進(jìn)行試驗(yàn)；堿性部分將鐵礦粉、熔劑（生石灰和石灰石）、燃料（焦粉）加水進(jìn) 行一次混勻后，裝入圓筒制粒機(jī)進(jìn)行二次混勻制粒，制粒時(shí)間為10~12min，制粒完成后將 酸性物料加入堿性物料中，使用圓筒制粒機(jī)將酸、堿兩種物料混合，混合時(shí)間2min，制成總 含水量7. 5%左右的混勻料，將酸堿混合料裝入1000 mm高的燒結(jié)杯中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)杯底 部裝有2. OOkg粒度為10~16mm的燒結(jié)礦作為鋪底料，燒結(jié)使用液化石油氣點(diǎn)火，點(diǎn)火溫 度1150°C，點(diǎn)火時(shí)間為2min，點(diǎn)火負(fù)壓控制為7840Pa，抽風(fēng)燒結(jié)，燒結(jié)負(fù)壓控制為11760Pa。 試驗(yàn)完成后取成品礦，計(jì)算燒結(jié)礦成品率，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB8029-1987)進(jìn)行樣品轉(zhuǎn)鼓試 驗(yàn)；按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB / T13241-1991)進(jìn)行樣品低溫還原粉化性能和中溫還原性能檢測(cè)（試 驗(yàn)裝置見(jiàn)圖1)。
[0008] 酸堿混合超厚料層燒結(jié)混合料配比：
[0009] 粒度5~8mm球團(tuán)礦 5%~10% 粒度8~IOmm球團(tuán)礦 5%~10% 粒度10~12.5mm球團(tuán)礦 10%~20% 粒度大于12.5mm球團(tuán)礦 5%~10% 堿性物料 50%~70% 重量按100%計(jì)。
[0010] 燒結(jié)過(guò)程混合料作用機(jī)理：
[0011] 料層透氣性是一項(xiàng)非常重要的狀態(tài)參數(shù)，反映了燒結(jié)料層允許氣體通過(guò)的難易程 度，與料層的結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。氣體在燒結(jié)料層內(nèi)的流動(dòng)狀況和變化規(guī)律影響燒結(jié)過(guò) 程的傳質(zhì)、傳熱以及物理化學(xué)反應(yīng)，因此燒結(jié)料層透氣性決定了燒結(jié)過(guò)程順利進(jìn)行的難易 程度，是燒結(jié)礦的產(chǎn)質(zhì)量重要指標(biāo)。
[0012] 常規(guī)燒結(jié)工藝的料層厚度想要達(dá)到850mm甚至是1000 mm是非常困難的，這主要 是因?yàn)樵紵Y(jié)工藝的透氣性在燃燒帶達(dá)到下部料層后，由于孔隙率較小以及自動(dòng)蓄熱作 用，影響了料層的透氣性，同時(shí)造成下部料層燃燒溫度過(guò)高，出現(xiàn)過(guò)熔現(xiàn)象，使得燒結(jié)過(guò)程 的氧化氣氛減弱，影響燒結(jié)礦的產(chǎn)量和質(zhì)量。
[0013] 新的酸堿混和燒結(jié)料能夠在很大程度上改善燒結(jié)料層的透氣性，增強(qiáng)燒結(jié)過(guò)程中 的氧化氣氛，同時(shí)能夠充分利用燒結(jié)的自動(dòng)蓄熱作用，減少焦粉的用量，在提高燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì) 量的同時(shí)，達(dá)到節(jié)能減排的目的。
[0014] 燒結(jié)料層結(jié)構(gòu)對(duì)透氣性有很大影響，它的改善對(duì)降低料層氣體阻力，提高料層透 氣性具有很大的作用，而決定料層結(jié)構(gòu)的主要參數(shù)有混合料的平均粒徑d及料層的孔隙率 ε 〇
[0015] 1)在研究混合料透氣性過(guò)程中，平均粒徑一般采用加權(quán)調(diào)和平均值表示，如下式 (1)所示：
[0016]
[0017] 通過(guò)試驗(yàn)和計(jì)算可知，普遍提高各粒級(jí)的粒度，能夠明顯改善料層透氣性，較小料 層阻力損失。
[0018] 2)料層的孔隙率是指氣孔所占體積與料層所占總體積之比，可由公式（2)計(jì)算得 到：
[0019] ε =l-p 堆 / p 真（2)
[0020] 通過(guò)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，常規(guī)燒結(jié)工藝混合料的孔隙率在0. 4左右，而酸堿混和 超厚料層燒結(jié)技術(shù)料層的孔隙率約為〇. 45~0. 48,孔隙率明顯提高。
[0021] E.W. Voice等人在試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了一個(gè)燒結(jié)透氣性指數(shù)計(jì)算公式（3):
[0023] 式中：P-料層的透氣性指數(shù)；
[0024] Q-通過(guò)料層的風(fēng)量，m3 / min ;
[0025] F-抽風(fēng)面積，m2 ;
[0026] h_料層高度，m;
[0027] Λ p-負(fù)壓，Pa。
[0028] 公式中η由于流動(dòng)狀態(tài)的不同，其值是變化的，根據(jù)燒結(jié)原料的種類(lèi)和粒度組成 的不同，η可以通過(guò)試驗(yàn)確定，本實(shí)驗(yàn)中取0. 6。
[0029] 試驗(yàn)過(guò)程中記錄料層壓力變化，由式（3)進(jìn)行計(jì)算，得出結(jié)論，酸、堿混和超厚料 層燒結(jié)技術(shù)能夠顯著提高燒結(jié)料層的透氣性，在提高燒結(jié)利用系數(shù)的同時(shí)，加強(qiáng)了氧化氣 氛，使得燒結(jié)液相能夠生成優(yōu)質(zhì)的鐵酸鈣相，提高燒結(jié)礦的質(zhì)量，而且，成品燒結(jié)礦中的酸 性球團(tuán)礦也能夠達(dá)到高爐入路的要求,縮短了原料生產(chǎn)工序,提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說(shuō)明】：
[0030] 圖1燒結(jié)杯示意圖
[0031] 圖2燒結(jié)試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖
[0032] 圖中：1.助燃風(fēng)機(jī)；2.液化石油氣罐；3.廢氣溫度顯示儀；4.熱電偶；5.燒結(jié)杯；
[0033] 6.點(diǎn)火溫度顯示儀；7.點(diǎn)火器；8.負(fù)壓計(jì)；9.-級(jí)旋風(fēng)除塵器；10.二級(jí)旋風(fēng)除塵 器；11.泡沫除塵器；12.消聲器；13.抽風(fēng)機(jī)
[0034] 圖3還原粉化裝置示意圖
[0035] 圖中：L空氣壓縮機(jī)，2.氮?dú)馄浚?. CO轉(zhuǎn)化爐，4.混合器，5.洗漆瓶（吸收氧氣）， 6.洗滌瓶（吸收CO2), 7.洗滌瓶（干燥空氣），8.分支管，9.流量計(jì)，10.還原爐，11.反應(yīng) 管，12.電子天平，13.廢氣燃燒瓶，14.運(yùn)算器，15.記錄儀，16.紅外氣體分析儀（分析記錄 CO)，17.紅外氣體分析儀（分析記錄CO2), 18.控制臺(tái)，19.控溫儀
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下通過(guò)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0037] 酸、堿混和超厚料層燒結(jié)技術(shù)具體的使用方法如下：
[0038] (1)本試驗(yàn)使用符合燒結(jié)和球團(tuán)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的鐵礦粉、熔劑和燃料，具體化學(xué)成分見(jiàn) 表1。
[0039] 表1原料化學(xué)成分
[0040] TablelChemical composition of raw material
[0041]
[0042] (2)原料制備流程如下：
[0043] ①制備堿性物料，配比如下：
[0044] 含釩精粉 28% 黑山釩粉 22% 普通精粉 20% 返礦 17% 白灰 7% 焦粉 6% 重量按100%計(jì)。
[0045] ②制備酸性球團(tuán)礦，配比如下：
[0046] 含釩精粉 95%
[0047] 鈣基膨潤(rùn)土 5%
[0048] 重量按100 %計(jì)。
[0049] ③制備酸堿混合燒結(jié)原料，配比如下：
[0050] ①中所制備的堿性物料 60%
[0051] ②中所制備的酸性球團(tuán)礦 40%
[0052] (3)采用圖1試驗(yàn)裝置進(jìn)行酸堿混合炒厚料層燒結(jié)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，首先在規(guī)格為 cp215mmx100 0mm的燒結(jié)杯中放入2. OOkg粒度為10~16mm的燒結(jié)成品礦作為鋪底料，而 后稱(chēng)取70kg酸堿混合燒結(jié)原料放入燒結(jié)杯中，其中堿性物料占總含量的50~70%，粒度 5~8mm球團(tuán)礦占5 %~10%,粒度8~IOmm球團(tuán)礦占5 %~10 %,粒度10~12. 5mm球團(tuán) 礦占10%~20%，粒度大于12. 5mm球團(tuán)礦占5%~10%，使用煤氣或液化石油氣點(diǎn)火，點(diǎn) 火溫度1150°C，點(diǎn)火抽風(fēng)負(fù)壓7840Pa，點(diǎn)火時(shí)間2min，點(diǎn)火結(jié)束后進(jìn)行抽風(fēng)燒結(jié)，燒結(jié)負(fù)壓 11760Pa，燒結(jié)完成后對(duì)燒結(jié)成品礦進(jìn)行檢測(cè)。
[0053] (4)燒結(jié)礦從燒結(jié)杯倒出后，燒結(jié)餅置于2m高自由落下至鐵板3次，分別不同孔徑 的方孔篩逐級(jí)篩分，根據(jù)承鋼生產(chǎn)實(shí)際，取大于IOmm的百分比作為燒結(jié)礦的成品率，計(jì)算 公式如式（4)所示：
[0054]
[0055] 式中：G「大于IOmm粒級(jí)的燒結(jié)礦重量，kg;
[0056] W-燒結(jié)礦總重，kg。
[0057] 根據(jù)（YB / T5166-2005)燒結(jié)礦球團(tuán)礦機(jī)械強(qiáng)度檢測(cè)方法進(jìn)行，試樣為大于IOmm 的成品燒結(jié)礦7. 5kg。所用轉(zhuǎn)鼓為Φ1000ι?πιχ250πιπι的I / 4IS0轉(zhuǎn)鼓，以25r / min的轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)動(dòng)8min后，取大于6. 3mm的百分比作為燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)鼓指數(shù)，取小于0· 5mm的百分比作為 燒結(jié)礦的抗磨指數(shù)，計(jì)算方法如式（5)和（6)所示。 u
[0060] 式中：1?-入鼓試樣質(zhì)量，kg