CN101717854B - 利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，所述方法是利用冶金焙烧炉，采用二次成球技术进行的金属化球团的生产。球核冶金含铁废料为原料，与球壳材料铁矿粉和/或冶金含铁废料进行二次成球制得生球，再将生球在冶金焙烧炉中焙烧，不改变冶金焙烧炉的氧化燃烧气氛，使球核在球壳内形成还原气氛，制得金属化球团。本方法的关键是利用冶金企业现有的装置，基本上不改变现有的工艺条件，利用二次成球技术，进行金属化球团的生产，以降低投资和运行成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，具体涉及冶金金属化球团的生产技术。
背景技术
现行的金属化球团生产均是采用铁精矿粉为原料，以煤粉为还原剂，在竖炉中进行焙烧而获得。生产出来的金属化球团杂质含量较高，硫磷去除较难，而原料只能使用铁精矿粉，成本较高，导致市场推广困难。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提出一种利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，其核心是利用冶金企业现有的装置，基本上不改变现有的工艺条件，利用二次成球技术，进行金属化球团的生产，以降低投资和运行成本。
本发明的技术方案如下：
本发明的技术关键在于两点：一是利用二次成球技术；二是控制好焙烧炉的温度和时间，由此生产出不同金属化率和不同氧化亚铁率的金属化球团以满足用户的不同需求。
利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，所述方法是利用冶金焙烧炉，采用二次成球技术进行的金属化球团的生产；
所述方法包括以下步骤：
(1)制作球核：以占球核总重量的55-90％的冶金含铁废料为原料，或者进一步还加入铁矿粉为原料，以占球核总重量6-40％的煤粉或焦粉或炼铁重力除尘灰为还原剂，另加占球核总重量0.5-5％的球团矿用粘接剂，将上述原料、还原剂和粘接剂混合，用造球机制作成粒径3-10mm的球核；
(2)制作生球：用生球总重量20-79％的铁矿粉和/或冶金含铁废料、0.5-3％的球团矿用粘接剂，生球总重量20-79％的球核，用造球机二次成球，制成以铁矿粉和/或冶金含铁废料为球壳，并包裹球核的生球，生球粒径5-40mm。粒度过小要影响高炉的透气性；粒度过大要影响高炉的还原性；进烧结机的粒度5-10mm为好；从转炉用料的角度来讲，则要求较大的粒度10-40mm为好。
(3)将生球送入冶金焙烧炉中焙烧，不改变冶金焙烧炉的氧化燃烧气氛，使球核在球壳内形成还原气氛，制得金属化球团。
上述使用的冶金含铁废料可选用炼钢除尘污泥、炼铁重力除尘灰、烧结环冷除尘灰、轧钢除尘污泥和/或氧化铁皮。
球团矿用粘接剂采用球团矿用复合粘接剂、腐植酸或膨润土。球团矿用复合粘接剂可采用GY-3。
另外，在制作球核时，原料中采用炼铁重力除尘灰时，可以不用另加还原剂。
另外，生球水分一般为9-12％，生球含水量对其质量影响很大，合适的含水量与原料条件有关，应根据现场当批原料试验加以确定。
生球质量检验：生球抗压强度每个球不小于0.5-2.0kg；生球落下强度将球自0.5m高处自由落到钢板上，取其不被摔碎的次数。应≥4次。
对上述原料的基本要求如下：
铁矿粉的铁品味要求在65％以上，冶金含铁废料的铁品味要求在55％以上，达不到要求的必须经过分选、富集，使其达到。
对球核和生球采用的铁矿粉和冶金含铁废料的粒度要达到-200目占70％以上。
原料水分≤8％，原料中有害杂质的要求：S≤0.3；P≤0.03-0.12；Pb≤0.1；Zn0.1-0.2；As≤0.07；Cu≤0.02；钠、钾越少越好。对原料脉石成分的要求：脉石包括SiO2、Al2O3、CaO及MgO等，在高炉条件下，这些氧化物不能或很难被还原为金属，最终以炉渣的形式与铁分离。前两项低些好，后前两项高些好。
本发明中冶金焙烧炉可采用烧结机、冶金球团竖炉或回转窑。
1、对于采用冶金焙烧炉采用烧结机时，其焙烧工艺过程为：
(1)将经二次成球得到的所述生球从烧结生产使用的烧结原料用混合机处加入烧结生产流程之中，与常规生产烧结矿使用的烧结原料一起混合，生球占总混合料，即烧结矿原料加生球的总重量的5-30％，进入烧结台车上进行烧结，采用烧结矿的生产工艺，得到含有金属化球团的烧结矿。所述生球粒度应控制在5-10mm。
2、对于采用冶金焙烧炉采用冶金球团竖炉时，其焙烧工艺过程为：
(1)将经二次成球得到的所述生球通过布料机均匀地布料到竖炉顶部的烘干床上，被560-580℃的热风加热，烘干、预热；
(2)生球再至导风墙均热段的焙烧带加热到1100-1200℃，耗时1-2小时，生球再逐渐进入冷却区，风冷后缓慢出炉，出炉时的温度为150-250℃，得到金属化球团；所述生球粒度应控制在10-15mm。
3、对于采用冶金焙烧炉采用直接还原铁回转窑时，焙烧工艺过程为：
(1)将经二次成球得到的所述生球和燃煤，通过提升机自窑尾进入回转窑，回转窑温度控制在500-700℃，以窑体的转动为动力，炉料缓慢向窑头运动，逐渐升温使生球中铁的还原反应开始发生，炉料温度控制在900-1100℃，反应5-10小时；
(2)将炉料从回转窑窑头排出后，进入冷却筒，使冷却水喷淋在旋转着的冷却筒外壁上，对内部的金属化球团进行冷却，然后进行筛分及产品分类，得到金属化球团；所述生球粒度控制在10-40mm。
本发明的优点：
1、采用冶金含铁废料为原料，以二次成球形式形成生球在进行焙烧，可降低原料的成本，提高金属化球团的质量。
2、得到的金属化球团中硫、磷等有害杂质比只采用铁矿粉为原料要少，品质更高。
3、采用本发明制得的金属化球团与氧化球团矿比进入高炉后，高炉运行成本将降低；
4、当金属化球团的金属化率达到70％以上时，可取代废钢直接进入电炉进行炼钢。
具体实施方式
以下，分别以采用烧结机、冶金球团竖炉和回转窑为例，详细说明本发明的具体实施过程：
实施例1：在球团竖炉生产金属化球团
1、制作球核：采用重力除尘灰98％，含铁品位55％，含碳28％(重力除尘灰可以取代还原剂的作用，因此可以不另加还原剂)；粘结剂为腐植酸2％；两者总重量10吨，制成直径10mm的球核；
制作过程：在两个料仓中分别装重力除尘灰和腐植酸，用圆盘给料机控制给料速度，匀速布料在皮带机上。皮带机将重力除尘灰和腐植酸送入润磨机(或强力搅拌机)内润磨(或搅拌)，再经皮带机送给圆盘造球机造球。球核成型后，经皮带机、振动筛后进入下一道工序；振动筛下的细料返回润磨机内润磨。
2、制作生球：球壳原料重量20吨，其中铁矿粉98％，含铁品位55％；膨润土2％；与步骤1得到的球核一起制作，在球核外形成球壳，经过圆盘造球机的二次造球制得生球，直径15mm，总重30吨。
成球过程：在两个料仓中分别装铁矿粉和膨润土，用圆盘给料机控制给料速度，匀速布料在皮带机上。皮带机将铁矿粉和膨润土送入润磨机(或强力搅拌机)内润磨(或搅拌)，再经皮带机送给圆盘造球机造球；同时将球核也送人圆盘造球机，与铁矿粉和膨润土一起成球，得到生球，经皮带机、振动筛后进入下一道工序(焙烧)；振动筛下的细料返回润磨机内润磨。
3、在球团竖炉内进行焙烧，制得金属化球团：
焙烧气氛为氧化气氛，用煤气作燃料，将30吨生球进入竖炉进行焙烧，全程采用常规球团竖炉热工制度，过程如下：
将生球用皮带机送给布料机，均匀的布料到竖炉项部的烘干床上，被570℃的热风加热。
生球在烘干床上被逐渐烘干、预热，缓慢下降，逐渐升温，耗时1小时左右；在道风墙均热段的焙烧带被加热到1150℃，耗时1.5小时左右，逐渐进入冷却区，被两次风冷后缓慢出炉，出炉时的温度为200℃左右，全程共耗时6小时左右。
出炉后的成球在链带机上缓慢运走，并被进一步冷却，它被送去过振动筛，筛下碎料后的成球即可进入成品堆场，或直接进入下一道工序——高炉炼铁。
经竖炉焙烧后的球团因含有10％以上的MFe即称为二次成球金属化球团。当金属化球团的MFe达到70％以上时，可以作为电炉原料直接进入电炉冶炼。
成球质量检测：
球团矿抗压强度：用于大于1000m3的高炉，应不小于2000N/个球；用于小于1000m3的高炉，应不小于1500N/个球。还原膨胀性：RSI≤20％；还原性：RI≥70％；低温还原粉化率：RDI≥70％。
产品各项检测；TFe为63.5％，其中MFe为31.6％，球团成品其它检测指标均已达到技术要求。
实施例2：在烧结机生产金属化球团
1、制作球核：采用烧结环冷除尘灰78％，含铁品位58％；煤粉20％；腐植酸2％；三者总重量20吨，制成直径5mm的球核；
制作过程：在三个料仓中分别装烧结环冷除尘灰、煤粉和腐植酸，用圆盘给料机控制给料速度，匀速布料在皮带机上。皮带机将烧结环冷除尘灰、煤粉和腐植酸送入润磨机(或强力搅拌机)内润磨(或搅拌)，再经皮带机送给圆盘造球机造球。球核成型后，经皮带机、振动筛后进入下一道工序；振动筛下的细料返回润磨机内润磨。
2、制作生球：球壳原料重量40吨，采用铁矿粉(98％)；含铁品位55％；(不含碳)粘结剂为膨润土(2％)；在球核外形成球壳，经过圆盘造球机的二次造球制得生球，直径10mm，总重60吨。
成球过程：在两个料仓中分别装铁矿粉和膨润土，用圆盘给料机控制给料速度，匀速布料在皮带机上。皮带机将铁矿粉和膨润土送入润磨机(或强力搅拌机)内润磨(或搅拌)，再经皮带机送给圆盘造球机造球；同时将球核也送人圆盘造球机，与铁矿粉和膨润土一起成球，得到生球，经皮带机、振动筛后进入下一道工序(焙烧)；振动筛下的细料返回润磨机内润磨。
3、在烧结机内进行焙烧，制得金属化球团：
抽风烧结生产程序为：将经过必要准备处理(破碎、混匀和预配料)的烧结原料(是指现有生产烧结矿所需要的烧结原料，包括燃料、熔剂及含铁原料等)运至配料室，按一定比例进行配料，然后再配入一部分反矿，并送到混合机进行加水润湿、混匀和制粒，使得到可以烧结混合料。
将经二次成球的生球按烧结原料加生球总重量的20％，由混合机处加入烧结生产流程之中，与烧结混合料进行混合，总的混合料由布料机铺到烧结台车上进行点火烧结。烧结过程是靠抽风机从上向下抽进的空气，燃烧混合料层中的燃料，自上而下，不断进行。
烧结中产生的废气经除尘器除尘后，由风机抽入烟囱，排入大气。
烧好含有金属化球团的烧结矿经单辊破碎机破碎后筛分，筛上物为成品烧结矿送往高炉，筛下物为返矿，返矿配入混合料重新烧结。
由于烧结原料经混合机出来的混合料的粒度要求10mm以上的不得超过10％；所以，进入烧结的二次成球的生球粒度应控制在5-10mm左右，其球核粒度应控制在2-5mm左右。
产品检测；TFe为61.5％，其中MFe为23.3％。
实施例3：在回转窑生产金属化球团：
1、制作球核：采用炼钢除尘污泥73％，含铁品位63％；煤粉25％；腐植酸2％：上述三者合计重量100吨，制成直径15mm的球核，方法同实施例2。
2、制作生球：球壳原料重量100吨，采用铁矿粉98％，含铁品位63％；膨润土2％；在球核外形成球壳，经过圆盘造球机的二次造球制得生球，直径20mm，总重200吨。制作过程同实施例2。
3、在球团竖炉内进行焙烧，制得金属化球团：
将经二次成球得到的所述生球200顿和燃煤30吨，通过提升机自窑尾进入回转窑，以窑体的转动为动力，炉料缓慢向窑头运动，温度逐渐升高。炉料温度达到一定水平时(800℃)，生球中铁的还原反应开始发生，并随着温度的提高越来越剧烈，这一过程约需要5-8小时。
炉料从回转窑窑头排出后，通过一个冷却筒，冷却水喷淋在旋转着的筒壁上，对金属化球团进行冷却，然后进行筛分及产品分类。
产品检测；TFe为71.8％，其中MFe为56.2％。
实施例4：
球核原料采用重力除尘灰98％，含铁品位55％；含碳25％(不另加还原剂)；粘结剂为腐植酸2％；球核重量1公斤；制成球核直径10mm。球壳原料采用铁矿粉98％，含铁品位55％，不含碳。粘结剂为膨润土2％；在球核外形成球壳，球壳重量2公斤。二次成球直径15mm，总重3公斤。
在自制试验炉内进行焙烧试验；试验气氛为氧化气氛；用液化气作燃料，生球置于炉内；升温至200℃，保温1小时，烘干水分；然后缓慢升温1小时到1100℃；恒温90分钟；再缓慢降温150分钟；(全程模拟球团竖炉热工制度)取出产品进行各项检测；TFe为63％，其中MFe为33％，球团成品其它检测指标均已达到技术要求。
实施例5：
球核原料采用氧化铁皮78％，含铁品位65％；煤粉20％(还原剂)；腐植酸2％；球核原料总重量1公斤，制成球核，直径10mm。
球壳原料采用炼钢除尘污泥98％，含铁品位61％，不含碳，粘结剂为膨润土2％；在球核外形成球壳，球壳重量2公斤，二次成球直径15mm，总重3公斤。
在自制试验炉内进行焙烧试验，试验气氛为氧化气氛，用液化气作燃料，生球置于炉内；升温至200℃，保温1小时，烘干水分；然后缓慢升温1小时到1100℃；恒温90分钟；再缓慢降温150分钟；(全程模拟球团竖炉热工制度)取出产品进行各项检测；TFe为73％，其中MFe为36％，球团成品其它检测指标均已达到技术要求。
实施例6：
烧结机试验：球核原料采用烧结环冷除尘灰78％，含铁品位55％；煤粉20％(还原剂)；粘结剂为腐植酸2％；三者总重量10吨，制成球核(直径5mm)。
球壳原料采用铁矿粉98％，含铁品位55％；(不含碳)粘结剂为膨润土2％；在球核外形成球壳，球壳总重量20吨；二次成球直径10mm，总重30吨。
在试验烧结机内进行焙烧试验；试验气氛为氧化气氛；用煤气作燃料，生球进入烧结机内进行焙烧；(全程采用常规烧结机热工制度)取出产品进行各项检测；TFe为62.2％，其中MFe为26％，烧结矿成品其它检测指标均已达到技术要求。
实施例7：
回转窑试验：球核原料采用氧化铁皮78％，含铁品位65％；煤粉20％(还原剂)；粘结剂为复合粘结剂GY-3(开封煤炭研究所研制并销售)(2％)；三者总重量10吨，制成球核(直径15mm)。
球壳原料采用炼钢除尘污泥98％，含铁品位61％，不含碳，粘结剂为膨润土2％；在球核外形成球壳，球壳总重量20吨；二次成球直径25mm；总重30吨。
在试验回转窑内进行焙烧试验；试验气氛为氧化气氛；用煤气作燃料，生球进入回转窑内进行焙烧；(全程采用常规回转窑热工制度)取出产品进行各项检测；TFe为73.8％，其中MFe为56.9％，球团成品其它检测指标均已达到技术要求。
Claims (4)
1.利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，所述方法是利用冶金焙烧炉，采用二次成球技术进行的金属化球团的生产；
所述方法包括以下步骤：
(1)制作球核：以占球核总重量的55-90％的冶金含铁废料为原料，以占球核总重量6-40％的煤粉或焦粉或炼铁重力除尘灰为还原剂，另加占球核总重量0.5-5％的球团矿用粘接剂，将上述原料、还原剂和粘接剂混合，用造球机制作成粒径3-10mm的球核；
(2)制作生球：用生球总重量20-79％的铁矿粉和/或冶金含铁废料、0.5-3％的球团矿用粘接剂，生球总重量20-79％的球核，用造球机二次成球，制成以铁矿粉和/或冶金含铁废料为球壳，并包裹球核的生球，生球粒径5-40mm；
(3)将生球送入冶金焙烧炉中焙烧，利用冶金焙烧炉的氧化燃烧气氛，使球核在球壳内形成还原气氛，制得金属化球团；
所述冶金焙烧炉采用冶金球团竖炉，其焙烧工艺过程为：
(1)将经二次成球得到的所述生球通过布料机均匀地布料到竖炉顶部的烘干床上，用560-580℃的热风加热，烘干、预热；
(2)生球再至导风墙均热段的焙烧带，加热到1100-1200℃，耗时1-2小时，生球再逐渐进入冷却区，风冷后缓慢出炉，出炉时的温度为150-250℃，得到金属化球团；
所述生球粒度应控制在10-15mm。
2.根据权利要求1所述的利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，其特征在于，所述冶金含铁废料采用炼钢除尘污泥、炼铁重力除尘灰、烧结环冷除尘灰、轧钢除尘污泥和/或氧化铁皮。
3.根据权利要求1或2所述的利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，其特征在于，所述铁矿粉的铁品味要求在65％以上，所述冶金含铁废料的铁品味要求在55％以上；所述金属化球团的金属化率为5-80％；对球核和生球采用的铁矿粉和冶金含铁废料的粒度要达到-200目占70％以上。
4.根据权利要求1或2所述的利用冶金焙烧炉生产金属化球团的方法，其特征在于，所述球团矿用粘接剂采用球团矿用复合粘接剂、腐植酸或膨润土。
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