一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，该工艺包括球团表面粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理4个工艺单元。在球团表面涂覆无机和有机粘结剂，方便包裹包衣料；包衣料制备主要包括包衣料的种类和配比两大部分；包衣料包裹球团，将包衣料包裹在球团表面；最后对表面包裹有包衣料的球团进行干燥。本发明方法是通过粘接剂将球团和包衣料紧密结合在一起，最终达到防止球团高温粘接的目的。该球团包衣料和包衣方法能够有效的防止球团高温粘接，促进还原，缩短球团金属化时间，降低能耗，同时还能够降低生产操作难度。
【专利说明】
一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
技术领域
[0001]本发明涉及直接还原铁生产技术领域，主要涉及直接还原铁生产过程中的连续下料、防止粘接、节能降耗，特别涉及一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法。
【背景技术】
[0002]当前，由于高炉炼铁工艺赖以依存的炼焦煤资源日益稀缺，造成高炉炼铁生产成本居高不下，高炉炼铁工业可持续发展受到资源供给不足、能源稀缺、生态环境的制约。直接还原工艺可以摆脱对烧结、炼焦工艺的依赖，无需使用焦炭，减少了工艺生产流程和单元工序，是高炉工艺的有益补充，具有生产效率高、产能大、环境友好等特点。竖炉直接还原工艺是最具有代表性的直接还原工艺之一，近年来在墨西哥、伊朗、沙特、阿联酋、印度等国家发展迅速，近期投产的单套生产装置产能已达到200万吨以上。
[0003]但是，气基竖炉、煤基竖炉在生产直接还原铁的过程中，很容易出现球团高温粘接的问题，严重影响了竖炉直接还原过程的进行和该工艺的进一步推广应用，造成了生产不连续、操作困难、还原时间长、产能下降、生产成本上升等严重问题。在直接还原过程中，金属化球团表面已经形成了大量的金属铁，此时红热高温的金属化球团若堆积在一起，会进一步粘结成团并形成坚硬的大块球团，大块球团的形成容易堵塞还原室，导致物料下降不顺，制约生产的延续性。此外大块的粘结球团在作为直接还原铁进入熔化炉进行熔炼时，容易堵塞下料管道，同时影响融化速度。因此，要保证直接还原和熔化的连续性，必须保证金属化球团(DRI)具有较高的高温散落性，否则会对相应的技术指标、吨铁能耗和工艺顺畅性产生严重制约。
【发明内容】
[0004]针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，以解决现有技术在球团包衣料和防粘接过程中存在的强度低、易剥离、粘接严重、操作困难等问题。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，包括球团表面粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理4个工艺单元，包衣的对象是球团矿或氧化球团以及各类铁矿石球团，其工艺步骤如下:
SI:球团表面粘接剂涂覆:将无机粘结剂或有机粘结剂溶液涂覆在滚动的球团矿表面；通过在球团表面涂覆无机和有机粘结剂，可以有效的将包衣料和球团粘接在一起，达到粘接紧密、不脆裂、有一定冷强度、高温下不与球团剥离的效果；
S2:包衣料制备:将称量好的煤粉、石灰石和钛精矿混合均匀后得到包衣料，并将得到的包衣料后入布料器待用，该包衣料的粒度为200?300目；将衣料的粒度的限定在200?300目的范围可以有效提尚包衣料的包裹效率。
[0006]S3:包衣料包裹球团:将步骤S2制备的包衣料包裹在步骤SI中得到的涂覆有粘结剂的球团表面； S4:球团干燥处理:对步骤S3得到表面具有包衣料的球团进行预热干燥，然后送入还原炉内进行直接还原。该球团表面的包衣料和球团包裹紧密，具有一定的冷强度和高温强度，高温下不与球团剥离，能够有效解决球团的高温还原粘接问题。
[0007]作为优选，所述步骤SI中的无机粘结剂为CaCl2溶液，有机粘结剂溶液为工业糖浆或甲基纤维素溶液。该无机粘结剂CaCl2溶液的生产成本较低，有机粘结工业糖浆或甲基纤维素溶液虽然成本较无机粘结剂较贵，但是可以达到更好的包衣效果，提高球团的抗高温粘结能力。
[0008]作为优选，所述无机粘结剂CaCl2溶液的浓度为10?20%;所述有机粘结剂溶液的浓度为5?15%。通过对无机粘结剂和有机粘结剂使用浓度的限定，可以更好的改善包衣料的包裹效果，防止球团高温粘接，同时最大程度的降低生产成本。
[0009]作为优选，所述步骤SI中将无机粘结剂或有机粘结剂溶液通过喷头经雾化方式涂覆在滚动的球团矿表面，并通过控制喷雾速率和球团矿的滚动速度来控制球团矿表面涂覆剂的厚度。实现包衣料与粘接剂的有效结合，提高球团表面包衣料层与球团的结合强度。
[0010]作为优选，所述步骤SI中单次喷雾的喷雾速率和球团的滚动速度分别为8?24L/mir^P4?12 m/min。通过对粘结剂喷雾速率和球团滚动速度的限定，可以准确的控制球团表面的包衣料层厚度，从而实现球团抗高温粘接能力的精确控制。
[0011]作为优选，所述步骤S2中煤粉、石灰石和钛精矿三者的质量分数分别为45?55、25?35、15?25。包衣料中的煤粉和CaCO3能够有效的防止球团高温粘接，同时Ca⑶3的分解能够有效促进碳的气化反应，加速还原，缩短球团金属化时间。
[0012]作为优选，所述步骤S3，将步骤SI中得到的涂覆有粘结剂的球团经送料装置传送至步骤2中布料器下方的溜槽内，打开布料器的布料口将包衣料包裹在涂覆有粘结剂的球团表面，并且通过对包衣料流速、球团滚动速度的调节来控制球团表面的包衣料厚度和包衣强度。
[0013]作为优选，所述步骤S3中包衣料流速、球团滚动速度分别为10?30kg/min、4?12m/min，包衣料的厚度为I?4 mm。通过对包衣料流速和球团滚动速度的限定可以进一步精确控制球团表面的包衣料层厚度，从而达到球团抗高温粘接能力的准确控制。
[0014]所述步骤4中对步骤S3得到表面具有包衣料的球团进行预热干燥的温度为150?250°C。该球团干燥后的球团冷强度为1200?1350 N，包衣料层能够承受900?1300°C的高温，能够有效防止球团高温还原粘接。该球团干燥后的球团冷强度为1200?1350 N，包衣料层能够承受1000?1300 0C的高温，能够有效防止球团高温还原粘接。
[0015]作为优选，所述步骤SI和步骤S2交叉进行2?4次后，再依次进行步骤S3和S4。通过多次交叉SI和S2可以实现球团表面粘结剂和包衣料的有效结合，提高球团表面包衣料的粘接强度，从而提高球团的抗高温粘接能力。
[0016]相对于现有技术，本发明具有如下优点:
1.本发明的包衣料种类和成分可以根据球团种类的不同进行调整，包衣料的制备简单、成本较低。
[0017]2.该包衣料和球团包裹紧密，包衣料成分、厚度可控，具有较好的冷强度和高温强度，高温下不与球团剥离，能够有效解决球团的高温还原粘接问题。
[0018]3.整个粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理工艺是一个高度自动化的生产流程，本发明的包衣料和防粘接方法能够促进生产顺行、降低操作难度、提高生产效率、降低能耗。
[0019]4.本发明方法是通过粘接剂将球团和包衣料紧密结合在一起，最终达到防止球团高温粘接的目的。该球团包衣料和包衣方法能够有效的防止球团高温粘接，促进还原，缩短球团金属化时间，降低能耗，同时还能够降低生产操作难度。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的工艺流程图。
[0021]图2为本发明所述的自动化包衣设备结构意图。
[0022]图3为本发明实施例中所得到的包衣球团。
【具体实施方式】
[0023]下面对本发明作进一步详细说明。
[0024]—种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，包括球团表面粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理4个工艺步骤，包衣的对象包括球团矿或氧化球团以及各类铁矿石球团。所述的球团矿包括所有铁矿石球团，球团矿的尺寸为5?20 _。
[0025]所述的球团表面粘接剂涂覆工艺包括粘接剂的制备和粘接剂涂覆两个过程，粘接剂的厚度通过调节粘接剂喷雾速度和球团滚动速度来共同控制。
[0026]所述的包衣料制备工艺包括包衣料种类、包衣料成分、包衣料粒度、包衣料研磨混匀4个工艺参数，包衣料的粒度在200?300目范围。
[0027]所述的包衣料包裹球团工艺包括包衣料流速、球团滚动速度、粘接剂喷涂次数、包衣料包裹次数4个工艺参数，粘接剂喷涂和包衣料包裹过程交叉进行。
[0028]所述的球团干燥处理工艺包括干燥温度、干燥时间2个工艺参数。
[0029]所述的球团包衣料和防粘接方法是将粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理4个工艺步骤有机的结合起来，形成连续涂覆、包衣、干燥的自动化生产流程，最后再送入还原炉内进行直接还原铁生产，达到防止球团高温还原粘接的目的，促进生产顺行、降低操作难度、提高生产效率、降低能耗。
[0030]具体实施步骤如下:
(I)球团表面粘接剂涂覆:将无机粘结剂或有机粘结剂溶液按照一定浓度通过喷头经雾化方式涂覆在滚动的球团矿表面，通过控制喷雾速率和球团矿的滚动速度来控制球团矿表面涂覆剂的厚度。无机粘结剂为CaCl2溶液，粘结剂浓度为10?20%;有机粘结剂分别为工业糖浆和甲基纤维素溶液，其溶液浓度分别为5?15%和4?12% ο喷雾速率和球团矿的滚动速度分别为8?24 L/min和4?12 m/min。
[0031](2)包衣料制备:将称量好的煤粉、石灰石(CaC03)、钛精矿按一定质量百分比混合均匀后送入楔形布料器待用。煤粉、石灰石和钛精矿三者的质量分数分别为45?55、25?35、15?25。
[0032](3)包衣方法:将涂覆有一定厚度粘结剂的球团经送料装置传送至楔形布料器下方的溜槽内，打开楔形布料器的布料口将包衣料包裹在球团表面。通过对包衣料流速、球团滚动速度的调节来控制球团表面的包衣料厚度和包衣强度。包衣料流速、球团滚动速度分别为10?30 kg/min、4?12 m/min，包衣料的厚度为I?3 mm。
[0033](4)将制备好的球团经预热干燥后经送料机送入还原炉内进行直接还原铁的工业生产，该球团表面的包衣料和球团包裹紧密，具有一定的冷强度和高温强度，高温下不与球团剥离，能够有效解决球团的高温还原粘接问题。其中，球团干燥温度为150?200 °C，干燥后的球团冷强度为1200?1350 N，该包衣料层能够承受1000?1300°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0034]下面使用多个实施例来说明本发明方法。应该理解的是这些实施例仅仅是用于进一步说明本发明的方案，而不是用于限制本发明。
[0035]实施例1:一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的CaCl2溶液(体积浓度为10%)和球团包衣料(质量份为45的煤粉+质量份为30的石灰石+质量份为25的钛精矿，包衣料粒度为200目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的赤铁矿球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行CaCl2溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为8 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为10 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为2次，球团滚动速度为4 m/min，包衣料的厚度为I mm。包衣结束后，将制备好的球团经150°C干燥后，球团冷强度为1200 N，包衣料层能够承受1000°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0036]实施例2:—种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的CaCl2溶液(体积浓度为15%)和球团包衣料(质量份为45的煤粉+质量份为30的石灰石+质量份为25的钛精矿，包衣料粒度为250目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的赤铁矿球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行CaCl2溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为16 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为20 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为3次，球团滚动速度为8 m/min，包衣料的厚度为1.5 mm。包衣结束后，将制备好的球团经200°C干燥后，球团冷强度为1230 N，包衣料层能够承受1200°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0037]实施例3:—种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的CaCl2溶液(体积浓度为20%)和球团包衣料(质量份为45的煤粉+质量份为30的石灰石+质量份为25的钛精矿，包衣料粒度为300目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的赤铁矿球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行CaCl2溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为24 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为30 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为4次，球团滚动速度为12 m/min，包衣料的厚度为2.5 mm。包衣结束后，将制备好的球团经250°C干燥后，球团冷强度为1250 N，包衣料层能够承受1300°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0038]实施例4: 一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的工业糖浆溶液(体积浓度为5%)和球团包衣料(质量份为50的煤粉+质量份为35的石灰石+质量份为15的钛精矿，包衣料粒度为200目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行糖浆溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为8 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为10 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为2次，球团滚动速度为4 m/min，包衣料的厚度为2 mm。包衣结束后，将制备好的球团经150°C干燥后，球团冷强度为1200 N，包衣料层能够承受1150 °C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0039]实施例5:—种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的工业糖浆溶液(体积浓度为10%)和球团包衣料(质量份为50的煤粉+质量份为35的石灰石+质量份为15的钛精矿，包衣料粒度为250目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行糖浆溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为16 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为20 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为3次，球团滚动速度为8 m/min，包衣料的厚度为3 mm。包衣结束后，将制备好的球团经200°C干燥后，球团冷强度为1225 N，包衣料层能够承受1250 °C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0040]实施例6: 一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的工业糖浆溶液(体积浓度为15%)和球团包衣料(质量份为50煤粉+质量份为35石灰石+质量份为15钛精矿，包衣料粒度为300目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行糖浆溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为24 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为30 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为4次，球团滚动速度为12 m/min，包衣料的厚度为4 mm。包衣结束后，将制备好的球团经250°C干燥后，球团冷强度为1250 N，包衣料层能够承受1300°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0041 ]实施例7: 一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的甲基纤维素溶液(体积浓度为5%)和球团包衣料(质量份为55的煤粉+质量份为25的石灰石+质量份为20的钛精矿，包衣料粒度为200目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行甲基纤维素溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为8 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为10 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为2次，球团滚动速度为4m/min，包衣料的厚度为1.5 mm。包衣结束后，将制备好的球团经150°C干燥后，球团冷强度为1200 N，包衣料层能够承受1100°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0042]实施例8: 一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的甲基纤维素溶液(体积浓度为10%)和球团包衣料(质量份为55的煤粉+质量份为25的石灰石+质量份为20的钛精矿，包衣料粒度为250目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行甲基纤维素溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为16 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为20 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为3次，球团滚动速度为8 m/min，包衣料的厚度为2.5 mm。包衣结束后，将制备好的球团经200°C干燥后，球团冷强度为1220 N，包衣料层能够承受1200°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0043]实施例9: 一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法
将制备好的甲基纤维素溶液(体积浓度为15%)和球团包衣料(质量份为55的煤粉+质量份为25的石灰石+质量份为20的钛精矿，包衣料粒度为300目)，分别装入喷雾器和楔形布料器中待用。当尺寸为5?20 mm的氧化球团通过传送装置传送至喷雾器和楔形布料器下方时，进行甲基纤维素溶液雾化涂覆(单次喷雾流量为24 L/min)和包衣料包裹(包衣料流速为30 kg/min)，雾化涂覆和包衣料包裹过程交叉进行，交叉操作次数为4次，球团滚动速度为12 m/min，包衣料的厚度为3.5 _。包衣结束后，将制备好的球团经250°C干燥后，球团冷强度为1250 N，包衣料层能够承受1300°C的高温，能够有效防止球团的高温还原粘接。
[0044]从实施例的结果可以看出，以CaCl2、工业糖浆以及甲基纤维素溶液作为粘结剂来实现球团和包衣料的有效粘接是可行的，通过控制工艺参数可以实现球团表面包衣料层厚度和球团抗高温粘接能力的精确控制。
[0045]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:包括球团表面粘接剂涂覆、包衣料制备、包衣料包裹球团、球团干燥处理4个工艺单元，包衣的对象是球团矿或氧化球团以及各类铁矿石球团，其工艺步骤如下: SI:球团表面粘接剂涂覆:将无机粘结剂或有机粘结剂溶液涂覆在滚动的球团矿表面； S2:包衣料制备:将称量好的煤粉、石灰石和钛精矿混合均匀后得到包衣料，并将得到的包衣料后入布料器待用，该包衣料的粒度为200?300目； S3:包衣料包裹球团:将步骤S2制备的包衣料包裹在步骤SI中得到的涂覆有粘结剂的球团表面； S4:球团干燥处理:对步骤S3得到表面具有包衣料的球团进行预热干燥，然后送入还原炉内进行直接还原。2.根据权利要求1所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤SI中的无机粘结剂为CaCl2溶液，有机粘结剂溶液为工业糖浆或甲基纤维素溶液。3.根据权利要求2所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述无机粘结剂CaCl2溶液的浓度为10?20%;所述有机粘结剂溶液的浓度为5?15%。4.根据权利要求3所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤SI中将无机粘结剂或有机粘结剂溶液通过喷头经雾化方式涂覆在滚动的球团矿表面，并通过控制喷雾速率和球团矿的滚动速度来控制球团矿表面涂覆剂的厚度。5.根据权利要求4所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤SI中单次喷雾的喷雾速率和球团的滚动速度分别为8?24 L/min和4?12 m/min。6.根据权利要求5所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤S2中煤粉、石灰石和钛精矿三者的质量分数分别为45?55、25?35、15?25。7.根据权利要求6所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤S3，将步骤SI中得到的涂覆有粘结剂的球团经送料装置传送至步骤2中布料器下方的溜槽内，打开布料器的布料口将包衣料包裹在涂覆有粘结剂的球团表面，并且通过对包衣料流速、球团滚动速度的调节来控制球团表面的包衣料厚度和包衣强度。8.根据权利要求7所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤S3中包衣料流速、球团滚动速度分别为10?30 kg/min、4?12 m/min，包衣料的厚度为I?4 _。9.根据权利要求1-8任一项所述的金属化焙烧过程中的球团包衣料和防粘结方法，其特征在于:所述步骤SI和步骤S2交叉进行2?4次后，再依次进行步骤S3和S4。
【文档编号】C22B1/242GK105886689SQ201610282949
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月3日
【发明人】张颖异, 吕学伟, 吕炜, 白晨光
【申请人】重庆大学