专利名称：一种高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法
技术领域：
本发明属于冶金领域，主要涉及以钒钛磁铁精矿为主要原料采用高负压大风量高效地制备烧结矿的方法。
背景技术：
目前，高炉炉料结构主要是高碱度烧结矿+酸性球团矿+天然块矿，但是球团矿价格高而天然块矿资源短缺，因此，高炉上追求熟料率主要以烧结矿为主，有的高炉炉料中烧结矿甚至占90%以上。由此可见，追求烧结矿产量仍然是目前的主要趋势。随着资源的短缺，自然界优质的富矿粉资源越来越少，而经过选矿后的精矿粉越来越多地用于烧结。钒钛磁铁矿属于难烧的矿石之一，其精矿粒度粗，会严重影响制粒与烧结性能。生产用钒钛磁铁矿的精矿< 200目粒级的仅50%左右，实际生产中还存在有 +1. Omm粒级，是粒度较粗的精矿，而对于普通精矿，粒度小于200目的一般可达到90%以上。通常，钒钛磁铁矿精矿(例如，攀枝花地区产的钒钛磁铁矿精矿)呈较规则的圆球状，比表面积仅为491. 17cm2/g，其在核粒上的粘附力弱，成球性极差。混合料球粒的热稳定性也比较差，在烧结的干燥阶段受机械挤压和强热气流作用，精矿从核粒上脱落，使透气性更加恶化。同时精矿TW2含量高达12. 8% -13. 5%, Al2O3高达4% _5%，烧结产生的液相量少，从而会影响烧结矿质量，对烧结和炼铁都不利。钒钛磁铁精矿烧结由于透气性差，烧结风量不足，所以在没有采取有效的强化措施下，例如采用一般负压10000 左右进行烧结，烧结机利用系数不到1. Ot/(m2*h)，转鼓强度仅65%左右，成品率50%左右。因此，用目前的烧结技术对钒钛磁铁矿精矿进行烧结的冶炼高炉技术经济指标差，需要一种强化烧结增产节能的装备条件与烧结方法。
发明内容
针对现有技术中在钒钛磁铁精矿烧结中存在的问题，本发明提供了一种能够采用高负压大风量对钒钛磁铁精矿进行烧结的方法。因此，本发明提供一种能够以钒钛磁铁精矿为主要原料采用高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，从而能够高效地制备出高质量钒钛烧结矿。本发明提供了一种高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，所述方法包括配料、 混合、布料、点火烧结、热破碎、冷却和筛分，其中，在负压为13500Pa以上和烧结机单位面积风量为100-1 IOm3/(m2 ·π η)的条件下进行烧结，采用低负压点火、全风烧结。根据本发明，在点火烧结的初始阶段，可以将点火温度控制在980°C -1080°C，将烧结机的点火风箱负压控制在3000I^-6000Pa，以实现低负压点火。根据本发明，在点火烧结过程中，可以使风机风门的开度达到设计开度的90%以上，以实现全风烧结。根据本发明，在布料时可以将料层厚度布置为550mm-1000mm，其中，料层中含有 20mm-40mm的铺底料。
根据本发明，当使用设计负压达到16000Pa以上的风机时，可以将烧结时的烟气温度控制在160°c以下；当使用设计负压低于16000 的风机时，可以将烧结时的烟气温度控制在130°C以下。根据本发明，可以采用高效电除尘器进行分系统集中除尘，使烟气排放浓度在 80mg/m3 以内。根据本发明，在烧结机的机头机尾的风箱的密封盖板处，可以采用重力式压紧装置以降低漏风率。根据本发明，对烧结机的主抽风机的同步电机定子与转子采用空气冷却器冷却， 可以使电机定子与转子的温度不超过120°C ；对电机轴承采用油冷却器冷却，可以将电机轴瓦、风机轴瓦冷却的进口油压控制在0. IlMPa-O. 18MPa，电机、风机轴承温度不超过65°C。根据本发明，可以在风机的出口和/或入口安装消声器，并且可以在风机外壳包裹隔音材料。根据本发明，在配料时，基于配料的总重量，配料包括40% -80%的钒钛磁铁矿、 0-40%普通矿粉、4% -6%的焦粉或5% -7%的无烟煤、5% -9%的生石灰、-4%的活性灰和-10%的石灰石，在配料时还可以额外加入重量为配料总重量的30% -35%的返矿。根据本发明，在混合时可以将混合料水分控制在6. 8% _7.5%、可以采用蒸汽预热混合料使混合料温度达到60°C以上。根据本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，可以提高产量，高效地制备出高质量的钒钛烧结矿。
具体实施例方式在烧结过程中风量和负压有着决定性影响，根据烧结实践与试验结果，烧结矿产量W = kXv±，即产量W与垂直烧结速度成正比，而Δ P = kiXQ18，v±= k2XQ0.9，即烧结负压Δ P与风量Q的1. 8次方成正比，垂直烧结速度ν ±与风量Q的0. 9次方成正比，则 v±=k3X(AP)0·5,即垂直烧结速度ν ±与负压Δ P的0. 5次方成正比。因此，如果要提高产量，则必须提高负压，增加风量。因此，采用高负压与大风量烧结是提高烧结机产能的充分条件。目前，在风量和负压的选择上有三种情况大风量高负压烧结、大风量低负压烧结和小风量低负压烧结。这几种方法各有其特点，大风量高负压烧结一般以精矿粉为主，大风量低负压烧结一般以富矿粉为主，小风量低负压烧结一般是不追求产量而重视质量与能耗的烧结机所采用的，因此这三种方法大多根据实际情况进行选择。签于钒钛磁铁精矿的原料特点，根据烧结负压与风量对烧结指标的影响规律，要获得较高的产质量，必然要求采取高负压大风量烧结，高负压大风量烧结是指烧结机单位面积上获得较高的负压与风量。然而，高负压大风量烧结存在着一些不利因素。例如，负压增加，主风机ΔΡ-Q曲线向左偏移；漏风率增加，对料层压实收缩大，烧结矿气孔率减少，垂直烧结速度大，不利于液相结晶降低强度，同时高负压风机电耗高，噪音大影响环境。因此， 要对钒钛磁铁精矿进行高负压大风量烧结必须有一整套配套技术配合，否则高负压转子的能力不能发挥出来，而且还可能有副作用。
因此，本发明提供了一种改进的对钒钛磁铁精矿(优选地为，高钛型钒钛磁铁精矿)烧结的方法。根据本发明，采用高负压大风量对钒钛磁铁精矿进行烧结。传统的烧结方法包括配料、混合、布料、点火烧结、热破碎、热筛分、冷却和筛分。与传统的烧结方法不同，根据本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法包括配料、混合、布料、点火烧结、 热破碎、冷却和筛分。在本发明中，烧结机的风机采用高负压大风量的转子，风机额定负压达到13500Pa以上，烧结机单位面积风量为IOO-IlOm3/(m2 · min)，以实现高负压大风量烧结。由于本发明在烧结过程中采用了高负压大风量，烧结矿显热从风机中带走的热量增加， 烧结矿温度降低，所以无需在热破碎之后再进行热筛分即可直接进入下一步的冷却步骤而不影响冷却效果，从而消除了因热矿筛设备故障给系统作业率带来的不利影响，同时也减少了污染源，改善了操作环境，取消热筛是目前烧结行业的发展趋势之一。为了避免冗余，不再对本发明的方法中与传统方法的工艺相同的工艺进行描述。 下面将详细地描述根据本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法。在本发明中，在布料过程中，要将料层布置得尽可能的厚，以满足高负压大风量的烧结条件。根据本发明的一个实施例，料层厚度可以为550mm-1000mm ；为此，可以将台车栏板高度设计为600mm-1050mm。根据风机特性，负压越高，抽力越大，则风量越大。在本发明中，由于进行高负压烧结，所以料层厚度收缩较大，因此需要提高料层厚度，增加烧结机的装料量。为了达到实际烧结负压(主管负压)与风机额定负压基本平衡的状态，料层的厚度比通常的低负压烧结时的料层要厚，从而增加料层阻力，将风机的风量发挥出来，并用于单位料层高度上混合料的烧结使用，即用于料层进行一系列的物理化学反应之风量所需。如果料层高度过低(例如，小于550mm)，则阻力不够，风机负压与风量不能发挥出来，实际上是浪费了风机的潜力；同时料层过低，阻力减少，垂直烧结速度过快，从而会影响烧结强度与成品率。另外，如果料层高度过厚(例如，大于1000mm)，则因料层过厚导致不能对料层进行完全烧结，降低垂直烧结速度，另外可能会造成风机负荷过大而使抽烟机发生喘振、跳闸，从而影响产率。另外，根据本发明，通过采用铺底料工艺来控制烧结过程的粉尘量，以减少粉尘对风机转子的热应变影响与磨损，从而确保风机的寿命与安全运行。在本发明中，通过采用铺底料工艺，将铺底料的厚度控制在20mm-40mm，以避免烧结料与篦条直接接触，减少粉料从篦条缝隙抽入废气中，同时加强篦条维护，加强机头多管除尘器或静电除尘器的维护来提高除尘效率。本发明采用高效电除尘器进行分系统集中除尘，保证烟气排放浓度在80mg/m3 以内。在本发明中，在点火烧结工艺的初始阶段，将点火温度控制在980°C -1080°C，通过低负压点火装置将点火风箱负压控制在3000I^-6000Pa，以实现低负压点火。点火的作用是将混合料中的燃料点燃着火，焦炭与煤粉的燃点为700°C -850°C，因此点火温度要高于固体燃料燃点，同时为避免表层烧结矿点火后冷却速度太快(尤其是高负压烧结冷却速度更快)而影响强度与成品率，而在点火过程中补充部分热量，点火温度也要适当提高，但对于钒钛磁铁精矿烧结而言，点火温度不能控制太高，例如高于1200°C，加之点火后固体燃料燃烧，将使表层矿结壳而恶化透气性，还会生成破坏强度的钙钛矿。因此，在本发明中，将点火温度控制在1000士50°C。具体地讲，风量与负压的分配对于烧结机上的每个风箱是一致的，但烧结过程中对每个风箱的负压与风量的匹配要求是不同的。特别是对于高负压烧结，机头风箱的负压较高，与低负压点火的要求相违背，为此对机头点火器下面的风箱(通常为三个，但本发明不限于此)的开度实行严格控制，通过低负压点火装置将风箱负压控制在3000Ι^-6000Ρει。然后，再进行正常的烧结工艺。在烧结过程中，实行全风烧结。烧结主风机的负压高低是由风机风门的开度决定的，开度减小，则负压与风量同时下降，反之亦然。为了充分发挥主风机的潜能，风门开度必须开到设计的最大开度，例如达到设计开度的90%，等等。因此，在生产过程中如无特殊情况，风机风门应当全开，以实施全风烧结。采取主管风箱负压与风量合理分配制度，烧结机机头、机尾风箱分布的风量与负压要低，中段风箱的负压与风量实行全风烧结。根据本发明，烧结机的风机采用高负压大风量的转子，风机额定负压达到13500 以上，烧结机单位面积风量为IOO-IlOm3/(m2 -min)。本领域技术人员应该明白，因为风机的风量与烧结机面积有关，在相同负压下，烧结机面积不同则风机的风量不同，所以在本发明中只提供了烧结机单位面积的风量，一旦烧结机面积确定，则可以对风机的设计风量进行选择，而在本发明中并没有固定烧结机的设计面积。在本发明的一个实施例中，可以使用两台主抽风机，然而，本发明不限于此。此外，由于漏风与管道阻力损失，烧结机烟道(主管) 负压可以适当低于风机额定负压。本领域技术人员应该明白，风机的负压和风量与风机的结构有关，一旦确定了风机要提供的负压与风量，就可以根据该需求来选择合适的风机。风机在具体的使用过程中，负压与风量的高低是通过调整风门的开度实现的。为了不浪费风机潜力，风门要求全开。为了保证对钒钛磁铁精矿进行高负压大风量烧结，需要减小抽风系统管网的漏风率。具体地讲，对于高负压烧结，由于抽力过大，风量将从系统管网的薄弱环节(密封不严处)抽入，而不是从料层上部抽入用于烧结，这种现象称为漏风。一般烧结机的漏风率在 40%左右，也就是说，只有60%左右的有效风量用于烧结。在高负压烧结时更容易发生漏风，抽风系统的任何环节都可能出现漏风。在本发明中，主要漏风部位可能在烧结机的机头机尾的风箱尾部的密封盖板处，对于此处漏风采用重力式压紧装置解决。在本发明中，其它漏风部位主要有台车与滑道接触处、风箱本体、烟道本体、台车与台车连接处、台车篦条掉落处、烟道卸灰的双层卸灰阀、台车机头多管除尘器或电除尘器等，对于这些漏风部位，主要措施是采取加强密封与维护，出现漏风及时焊补堵漏。在本发明中，还需要根据负压的大小通过调节烧结机的烧结速度来控制烧结烟气温度，以减少高温对风机转子的热应变影响与磨损，从而确保风机的寿命与安全运行。高负压转子由于负压高、转速快、气流速度快，对烟气的温度控制极为严格。当风机设计负压达到16000Pa以上时，通过调节(加快)烧结机的烧结速度将烟气温度控制在160°C以下；当设计负压低于16000 时，通过调节(加快)烧结机的烧结速度将烟气温度控制在130°C以下。通常，烧结机主风机系统由电机、电机轴承，风机转子、风机轴承，冷却系统组成。 在本发明中，由于在高负压条件进行烧结，电机、风机在高速下运转，所以其轴承温度应当冷却到规定要求，电机定子与转子采用空气冷却器冷却，温度不超过120°C ；轴承采用油冷却器冷却，电机轴瓦、风机轴瓦冷却的进口油压控制在0. IlMPa-O. 18MPa，电机、风机轴承温度不超过65 °C。此外，在本发明中，需要确保抽烟机稳定运行，防止喘振。抽烟机除了本体运转时有杂音、轴瓦振动、窜轴等不正常现象外，烧结机操作也是稳定运行的影响因素。当料层过厚、阻力太大，超过了抽烟机的额定负荷，或因生产工艺因素例如混合料水分、固定碳、粒度组成等发生巨大波动时，抽烟机运行将不稳定，运转状态将偏离设计工况点与风机特性曲线，产生“喘气”与振动，发生这种情况，要及时调整操作与工艺参数。另外，在本发明中还采用了风机运行消音技术。高负压转子产生的噪音是很大的， 为了解决该问题，通过对大型风机的出口和/或入口安装消声器，并对大型风机外壳包裹隔音材料，从而减少噪声对厂区环境造成的污染。为了更好地执行本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，在配料时，基于配料(各种原料和燃料)的总重量，配料包括40%-80%的钒钛磁铁矿、0-40%普通矿粉，4% -6%的焦粉或5^-7%的无烟煤、5%-9%的生石灰、1%-4%的活性灰和1^-10% 的石灰石。另外，还可以在配料时，额外加入重量为配料总重量的30%-35%的返矿。这里，返矿是指烧结矿冷却后经过筛分环节，筛下物< 5mm的细粒级粉末，该部分要返回烧结工序重新利用，而筛上物> 5mm的烧结矿供高炉冶炼。在本发明中，烧结料中的冷返矿比例为30% -35%，从而实现强化制粒技术。采用强化制粒技术，例如采用生石灰、活性灰等，可以改善钒钛磁铁精矿的制粒性能，从而改善混合料粒度组成与透气性，以实现厚料层烧结。根据本发明，在混料过程中，如果混合料温度低于60°C，点火后会在料层底部产生 “泥状”料(即，过湿层)，而恶化透气性。采用蒸汽预热混合料，使料温达到60°C以上，从而消除在烧结过程中产生的过湿层影响。下面结合具体的实施例来描述根据本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁矿精矿的方法。实施例11、采用高负压风机大风量风机(1)主抽风机2台风量19800m3/min(工况)风机进口负压16500Pa单位烧结面积风量Q= 2X19800/360 = IlOm3/ (m2 · min)(2)机头电除尘器针对高负压风机对粉尘浓度的严格要求，通过设计采用两台330m2卧式三电场电除尘器，可以降低烟气粉尘浓度至80mg/m3以下，保护抽烟机转子。下面的表1列出了根据本发明的实施例1采用的高负压设备的技术性能指标。表1高负压风机设备技术性能
权利要求
1.一种高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，所述方法包括配料、混合、布料、 点火烧结、热破碎、冷却和筛分，其中，在负压为13500Pa以上和烧结机单位面积风量为 100-1 IOm3/(m2-min)的条件下进行烧结，并且在点火烧结过程中，采用低负压点火、全风烧结。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在点火烧结的初始阶段，将点火温度控制在980°C _1080°C，将烧结机的点火风箱负压控制在3000I^-6000Pa，以实现低负压点火，其中，在点火烧结过程中，使风机风门的开度达到设计开度的90%以上，以实现全风烧结。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在布料时将料层厚度布置为 550mm-1000mm，其中，所述料层中含有20mm-40mm的铺底料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于当使用设计负压达到16000Pa以上的风机时，将烧结时的烟气温度控制在160°C以下；当使用设计负压低于16000Pa的风机时，将烧结时的烟气温度控制在130°C以下。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于采用高效电除尘器进行分系统集中除尘， 使烟气排放浓度在80mg/m3以内。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在烧结机的机头机尾的风箱的密封盖板处，采用重力式压紧装置以降低漏风率。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对烧结机的主抽风机的同步电机定子与转子采用空气冷却器冷却，使电机定子与转子的温度不超过120°C ；对电机轴承采用油冷却器冷却，将电机轴瓦、风机轴瓦冷却的进口油压控制在0. IlMPa-O. 18MPa，电机、风机轴承温度不超过65°C。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于在风机的出口和/或入口安装消声器，并且在风机外壳包裹隔音材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在配料时，基于配料的总重量，配料包括 40% -80%的钒钛磁铁矿、0-40%普通矿粉、4% -6%的焦粉或5% -7%的无烟煤、5% -9% 的生石灰、-4%的活性灰和-10%的石灰石，在配料时还另外加入重量为配料总重量的30% -35%的返矿。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于混合过程中，将混合料水控制在 6. 8% -7. 5%、通过加蒸汽方法将混合料温度控制在60°C以上。
全文摘要
本发明公开了一种高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法。根据本发明的烧结钒钛磁铁精矿的方法包括配料、混合、布料、点火烧结、热破碎、冷却和筛分，其中，在负压为13500a以上和烧结机单位面积风量为100-110m3/(m2·min)的条件下进行烧结，并且在点火烧结过程中，采用低负压点火、全风烧结。根据本发明的高负压大风量烧结钒钛磁铁精矿的方法，可以提高产量，高效地制备出高质量的钒钛烧结矿。
文档编号C22B1/16GK102251100SQ201110174638
公开日2011年11月23日 申请日期2011年6月27日 优先权日2011年6月27日
发明者于天齐, 何木光, 宋剑, 杜斯宏, 蒋大均, 雷电 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团有限公司