一种酸性球团矿和碱性物料混合超厚料层烧结技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种新的混合酸性球团矿和高碱度物料进行1000 mm超厚料层烧 结的技术，尤其适用于钢铁企业烧结领域。
【背景技术】
[0002] 2012年中国铁产量达7亿多吨，这必然需要消耗大量的含铁原料，现阶段我国绝 大部分钢铁厂高炉以高碱度烧结矿为主，配加酸性球团矿和天然富矿的入炉炉料结构。因 此，提高炉料质量、节能降耗、节约成本是重中之重。
[0003] 随我国钢铁产量的不断提高和随之而来的原料匮乏，现有原料生产工艺和技术也 出现了一些问题：1)随着烧结矿品位升高和SiO 2含量降低，烧结矿强度将下降；2)酸性矿 中符合高炉冶炼的块矿数量不能满足要求，高炉酸性料主要以球团矿为主。球团矿对原料 要求严格，加工成本高，造成高炉冶炼成本增加；3)酸性矿、高碱度烧结矿分别装入高炉， 使炉料在高炉内的同化过程缓慢，不利高炉的强化冶炼和成本的降低；4)烧结机产量高、 对原料要求相对宽泛，成本低，但能耗高污染严重；5)烧结、球团各具优点，但成矿机理、焙 烧工艺不同，大型企业一般拥有烧结、球团两套工艺流程，造成企业投资高、占地多，生产组 织困难，生产成本高；6)厚料层烧结是增加烧结机产量、降低成本和减少污染的有效手段。 但同一性质的烧结料具有相同的熔化性质，随着料层厚度的增加.蓄热加强.料层下部热 量过剩.混合料过熔.燃烧带变宽.透气性恶化，导致烧结速度降低，产量下降。因此，目 前的烧结工艺很难实现超厚料层1000mm)烧结。
[0004] 本发明提供了一种酸性球团、碱性物料混合超厚料层烧结的新工艺。该工艺的核 心是利用现有烧结、球团原料处理、加工设备和工艺，在入烧结机前进行酸性球团、高碱度 烧结料的混合，在烧结机上完成酸性球与高碱度烧结料的焙烧结块过程。该工艺具有改善 烧结料层透气性，提高料层厚度，使得酸性球团矿和高碱度烧结矿同时生成，缩短生产流 程，增加烧结机产量、降低成本、节省能耗和减少污染等优点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种新型高炉入炉炉料生产工艺。根据烧结过程混合料透气 性对烧结过程的影响点，选择合适粒度的酸性球团矿（生球）与高碱度烧结原料进行混合， 以提高高炉入炉炉料的产量和质量。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 本试验使用的含铁原料分为酸性和碱性两部分，酸性部分使用粒度小于0. 074mm 的含量大于70%的铁精矿粉，且铁精矿粉粒度上限不超过0. 2mm，使用钙基膨润土作为粘 结剂，充分混匀，混匀后加入圆盘造球机造球，造球时加水，取符合要求的酸性球团矿（生 球）作为原料进行试验；碱性部分将铁矿粉、熔剂（生石灰和石灰石）、燃料（焦粉）加水进 行一次混匀后，装入圆筒制粒机进行二次混匀制粒，制粒时间为10~12min，制粒完成后将 酸性物料加入碱性物料中，使用圆筒制粒机将酸、碱两种物料混合，混合时间2min，制成总 含水量7. 5%左右的混匀料，将酸碱混合料装入1000 mm高的烧结杯中进行烧结，烧结杯底 部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温 度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa。 试验完成后取成品矿，计算烧结矿成品率，按照国家标准（GB8029-1987)进行样品转鼓试 验；按国家标准（GB / T13241-1991)进行样品低温还原粉化性能和中温还原性能检测（试 验装置见图1)。
[0008] 酸碱混合超厚料层烧结混合料配比：
[0009] 粒度5~8mm球团矿 5%~10% 粒度8~IOmm球团矿 5%~10% 粒度10~12.5mm球团矿 10%~20% 粒度大于12.5mm球团矿 5%~10% 碱性物料 50%~70% 重量按100%计。
[0010] 烧结过程混合料作用机理：
[0011] 料层透气性是一项非常重要的状态参数，反映了烧结料层允许气体通过的难易程 度，与料层的结构有着密切的关系。气体在烧结料层内的流动状况和变化规律影响烧结过 程的传质、传热以及物理化学反应，因此烧结料层透气性决定了烧结过程顺利进行的难易 程度，是烧结矿的产质量重要指标。
[0012] 常规烧结工艺的料层厚度想要达到850mm甚至是1000 mm是非常困难的，这主要 是因为原始烧结工艺的透气性在燃烧带达到下部料层后，由于孔隙率较小以及自动蓄热作 用，影响了料层的透气性，同时造成下部料层燃烧温度过高，出现过熔现象，使得烧结过程 的氧化气氛减弱，影响烧结矿的产量和质量。
[0013] 新的酸碱混和烧结料能够在很大程度上改善烧结料层的透气性，增强烧结过程中 的氧化气氛，同时能够充分利用烧结的自动蓄热作用，减少焦粉的用量，在提高烧结矿产质 量的同时，达到节能减排的目的。
[0014] 烧结料层结构对透气性有很大影响，它的改善对降低料层气体阻力，提高料层透 气性具有很大的作用，而决定料层结构的主要参数有混合料的平均粒径d及料层的孔隙率 ε 〇
[0015] 1)在研究混合料透气性过程中，平均粒径一般采用加权调和平均值表示，如下式 (1)所示：
[0016]
[0017] 通过试验和计算可知，普遍提高各粒级的粒度，能够明显改善料层透气性，较小料 层阻力损失。
[0018] 2)料层的孔隙率是指气孔所占体积与料层所占总体积之比，可由公式（2)计算得 到：
[0019] ε =l-p 堆 / p 真（2)
[0020] 通过试验数据进行计算，常规烧结工艺混合料的孔隙率在0. 4左右，而酸碱混和 超厚料层烧结技术料层的孔隙率约为〇. 45~0. 48,孔隙率明显提高。
[0021] E.W. Voice等人在试验的基础上提出了一个烧结透气性指数计算公式（3):
[0023] 式中：P-料层的透气性指数；
[0024] Q-通过料层的风量，m3 / min ;
[0025] F-抽风面积，m2 ;
[0026] h_料层高度，m;
[0027] Λ p-负压，Pa。
[0028] 公式中η由于流动状态的不同，其值是变化的，根据烧结原料的种类和粒度组成 的不同，η可以通过试验确定，本实验中取0. 6。
[0029] 试验过程中记录料层压力变化，由式（3)进行计算，得出结论，酸、碱混和超厚料 层烧结技术能够显著提高烧结料层的透气性，在提高烧结利用系数的同时，加强了氧化气 氛，使得烧结液相能够生成优质的铁酸钙相，提高烧结矿的质量，而且，成品烧结矿中的酸 性球团矿也能够达到高炉入路的要求,缩短了原料生产工序,提高了生产效率。
【附图说明】：
[0030] 图1烧结杯示意图
[0031] 图2烧结试验装置结构示意图
[0032] 图中：1.助燃风机；2.液化石油气罐；3.废气温度显示仪；4.热电偶；5.烧结杯；
[0033] 6.点火温度显示仪；7.点火器；8.负压计；9.-级旋风除尘器；10.二级旋风除尘 器；11.泡沫除尘器；12.消声器；13.抽风机
[0034] 图3还原粉化装置示意图
[0035] 图中：L空气压缩机，2.氮气瓶，3. CO转化炉，4.混合器，5.洗漆瓶（吸收氧气）， 6.洗涤瓶（吸收CO2), 7.洗涤瓶（干燥空气），8.分支管，9.流量计，10.还原炉，11.反应 管，12.电子天平，13.废气燃烧瓶，14.运算器，15.记录仪，16.红外气体分析仪（分析记录 CO)，17.红外气体分析仪（分析记录CO2), 18.控制台，19.控温仪
【具体实施方式】
[0036] 以下通过实施例，对本发明作进一步说明。
[0037] 酸、碱混和超厚料层烧结技术具体的使用方法如下：
[0038] (1)本试验使用符合烧结和球团生产标准的铁矿粉、熔剂和燃料，具体化学成分见 表1。
[0039] 表1原料化学成分
[0040] TablelChemical composition of raw material
[0041]
[0042] (2)原料制备流程如下：
[0043] ①制备碱性物料，配比如下：
[0044] 含钒精粉 28% 黑山钒粉 22% 普通精粉 20% 返矿 17% 白灰 7% 焦粉 6% 重量按100%计。
[0045] ②制备酸性球团矿，配比如下：
[0046] 含钒精粉 95%
[0047] 钙基膨润土 5%
[0048] 重量按100 %计。
[0049] ③制备酸碱混合烧结原料，配比如下：
[0050] ①中所制备的碱性物料 60%
[0051] ②中所制备的酸性球团矿 40%
[0052] (3)采用图1试验装置进行酸碱混合炒厚料层烧结试验。试验时，首先在规格为 cp215mmx100 0mm的烧结杯中放入2. OOkg粒度为10~16mm的烧结成品矿作为铺底料，而 后称取70kg酸碱混合烧结原料放入烧结杯中，其中碱性物料占总含量的50~70%，粒度 5~8mm球团矿占5 %~10%,粒度8~IOmm球团矿占5 %~10 %,粒度10~12. 5mm球团 矿占10%~20%，粒度大于12. 5mm球团矿占5%~10%，使用煤气或液化石油气点火，点 火温度1150°C，点火抽风负压7840Pa，点火时间2min，点火结束后进行抽风烧结，烧结负压 11760Pa，烧结完成后对烧结成品矿进行检测。
[0053] (4)烧结矿从烧结杯倒出后，烧结饼置于2m高自由落下至铁板3次，分别不同孔径 的方孔筛逐级筛分，根据承钢生产实际，取大于IOmm的百分比作为烧结矿的成品率，计算 公式如式（4)所示：
[0054]
[0055] 式中：G「大于IOmm粒级的烧结矿重量，kg;
[0056] W-烧结矿总重，kg。
[0057] 根据（YB / T5166-2005)烧结矿球团矿机械强度检测方法进行，试样为大于IOmm 的成品烧结矿7. 5kg。所用转鼓为Φ1000ι?πιχ250πιπι的I / 4IS0转鼓，以25r / min的转速 转动8min后，取大于6. 3mm的百分比作为烧结矿的转鼓指数，取小于0· 5mm的百分比作为 烧结矿的抗磨指数，计算方法如式（5)和（6)所示。 u
[0060] 式中：1?-入鼓试样质量，kg