CN102230077B

CN102230077B - 一种利用混合料生产烧结矿的方法

Info

Publication number: CN102230077B
Application number: CN 201110145382
Authority: CN
Inventors: 肖波; 刘石明; 胡智泉
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 2011-05-31
Filing date: 2011-05-31
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2031-05-31
Also published as: CN102230077A

Abstract

本发明属于烧结矿生产技术领域，为一种用于生产烧结矿的混合料，它包括铁矿石粉、燃料、造渣剂和水，其特征在于，该混合料采用生物质微米燃料替代煤粉作为燃料，生物质微米燃料粒径小于250微米的粒径占70％以上，每100公斤铁矿石粉，生物质微米燃料的用量为5至10公斤。与以煤粉为燃料的烧结矿相比，本发明优点如下：①生物质取材广泛，价格低廉，有利于节约炼铁生产的成本，节省大量的煤炭资源。②粉体燃料的灰分含量比煤粉低，所制备的烧结矿中灰分减少，可减少造渣剂的用量，同时可提高炼铁炉的容积效率，减少造渣的能源消耗。③含硫量比煤粉少数倍左右，减小烧结矿对环境的污染，并节省烧结矿脱硫设备的投资。

Description

一种利用混合料生产烧结矿的方法

技术领域

本发明属于烧结矿生产技术领域，具体涉及一种用于生产烧结矿的混合料。

背景技术

随着钢铁工业的发展、炼铁所需原料消耗量愈来愈大，而可供直接入炉的富铁块矿却愈来愈少。至目前为止，全球铁矿资源中，已探明的品位大于40％的铁矿石约为8560亿吨。我国铁矿储量居世界第5位，其中含铁50％以上的富矿却仅占已探明储量的4％左右，绝大部分为含有害杂质(P、S、Pb、Zn、As)的贫矿。这类矿石须细磨精选后造块才能入炉冶炼。日前，全世界范围内，欧美等国铁矿石的入选比为83％－93％，而我国高达95％以上的铁矿石须进行预先选矿。因此，人造块矿产量及高炉熟料率呈逐年上升趋势。本世纪70年代以来，我国重点钢铁企业的熟料入炉率已达89％，与一些发达国家相当。

长期以来，入炉熟料均为以无烟煤和焦粉为燃料来生产球团矿或者烧结矿。传统烧结矿生产过程是，铁矿石粉与焦粉、煤粉、熔剂和适量水混制，经过造粒、烧结和冷却，最后得到烧结矿。目前，我国重点钢铁企业的熟料入炉率已达89％。在整个钢铁工业中，烧结厂的燃料消耗占10%～15%。每年我国钢铁行业烧结矿的产量在2亿吨。烧结矿的煤粉加入量按6％计算，煤的含硫量按1.5%计算，每年全国烧结矿用煤量为1200万吨左右，硫排放量为18万吨左右。烧结厂生产是一个开放系统，为了保证车间环境，烧结矿生产线上的抽风量很大，因而烟气量特别大。烟气中的SO₂含量比燃煤电厂烟气低得多，一般只有800-1000mg/Nm³。因为SO₂稀薄，处理的难度大，相对处理成本和设备投资大，烧结矿烟气脱硫一直我国的一大环保难题。可见，减少烧结生产的煤炭消耗和二氧化硫排放量，对钢铁行业节能减排具有重大意义。

国内外多采用控制煤粉粒度、燃料分加、利用外界显热和料层自动蓄热等方式降低固体燃耗；目前也有采用助燃剂的方法，达到降低固体燃料消耗，还有采用烧结尾气脱硫的办法减少SO₂的排放。

这些方法由于没有改变使用煤作为烧结矿的燃料的本质，煤资源越来越紧张，煤的出厂价和运输成本越来越高，导致煤的到厂价越来越高。同时，由于环保要求越来越严，导致燃煤的污染排放的处罚越来越严。可见，烧结矿的燃料急待寻找新的出路。

根据联合国环保组织调查，传统的钢铁工业是严重的污染源，其对环境的污染主要是产生在高炉及铁前的原燃料加工，特别是焦化和烧结。其所排放的有害气体（CO₂、CO、NO_x、SO₂）导致全球气候变暖，海洋扩大等温室效应，同时粉尘和污水的排放都给环境带来了巨大的压力。上世纪90年代以来，国内外对环境污染排放标准的要求越来越严格，庞大的投资额和越来越严的环保要求是高炉炼铁技术发展面临的极大的困扰和难以跨越的障碍。

“混合料组分及烧结参数对高碱度烧结矿强度的影响”（参见S.I.Okeke,商理堂，[J];烧结球团;1992年05期）

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于生产烧结矿的混合料，该混合料能够节约炼铁生产的成本，并可以大幅度减小烧结矿对环境的污染。

本发明提供的一种用于生产烧结矿的混合料，它包括铁矿石粉、燃料、造渣剂和水，其特征在于，该混合料采用生物质微米燃料替代煤粉作为燃料，生物质微米燃料粒径小于250微米的粒径占70%以上，每100公斤铁矿石粉，生物质微米燃料的用量为5至10公斤。

作为上述技术方案的改进，生物质微米燃料中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上。

作为上述技术方案的进一步改进，生物质微米燃料中，小于100微米粒径的颗粒占60%以上，小于250微米的粒径占95%以上。

本发明全部采用生物质微米燃料代替煤粉进行烧结矿生产。具体方法是将铁矿石粉、生物质微米燃料、熔剂和水混合，混合料经过造粒、预燃、烧结、冷却，最后得到烧结矿。其中的生物质微米燃料是生物质纤维材料经过破碎加工的粉体，其平均粒径在200微米以下。生产烧结矿的燃料不采用煤粉和焦炭粉而全部采用生物质燃料，利用生物质微米燃料在混合料中的内燃烧制烧结矿。具体而言，本发明与以煤粉为燃料的烧结矿相比具有如下优点:

⑴生物质取材广泛，价格低廉，有利于节约炼铁生产的成本，节省大量的煤炭资源。

⑵生物质微米燃料的灰分含量比煤粉低约数倍，所制备的烧结矿中灰分减少，可减少造渣剂的用量，同时可提高炼铁炉的容积效率，减少造渣的能源消耗。

⑶生物质微米燃料含硫量比煤粉少数倍左右，减小了烧结矿对环境的污染，并省去烧结矿脱硫设备投资。

表1和表2分别比较了生物质微米燃料和煤粉的成本、环境效益及带入烧结矿中的二氧化硅和氧化铝情况。

表1生物质微米燃料与煤粉燃料成本效益比较

原料	用量	价格	占单位烧结矿生产成本	烧结矿生产成本比较
					煤粉	6％	600元/吨	36元/吨烧结矿
微米燃料	7.5％	450元/吨	33.8元/吨烧结矿	比煤粉低6%

表2生物质微米燃料与煤粉带入烧结矿的SiO₂和Al₂O₃含量比较

为了将生物质开发成为工业化燃料，本申请人发明了一种生物质破碎机（专利号：200620157576.x），其破碎室由双面直刃刀及筒壁上的挡板构成，生物质纤维原料在破碎室中经直刃刀高速剪切、磨削，并在刀片和挡板间不断打击、压缩、碰撞及摩擦，被高效率地破碎成粉体，解决了长期以来生物质柔性纤维材料破碎效率低成本高的问题，为生物质粉体材料的工业化利用创造了条件。生物质与煤在化学组成上十分相近，热值也较高，一般，热值低的为15000kJ/kg左右，热值高的比普通燃煤还高，可达24000kJ/kg。一般来讲，生物质平均热值大约为煤的2/3。根据烧结矿的生产原理，将生物质制备成为粉体，也能作为烧结矿的燃料。

具体实施方式

实例1：

准备铁矿石粉20kg生物质微米燃料1.5kg，生石灰1.87kg(碱度1.7)进行人工配料,将配料后的混合料装入圆筒混合机内加水混合。混合好的料再加到圆盘造球机上滚成直径8～15mm的生球。生球进行筛分，筛出的粉末返回造球盘上重新造球。然后在生球表面滚附一层固体生物质微米燃料之后加到焙烧设备上进行焙烧。采用煤气点火两分钟，烧结时间30分钟，温度达到1130℃.焙烧好的球团冷却后筛分分成成品矿（＞10mm）、垫底料（5～10mm）、返矿（＜5mm）。

试验获得成品矿17.6kg，成品率为80％，成品矿TFe＝56.2%，碱度R（CaO/SiO2）为1.62，CaO为10.75%，SiO2为6.64％，转鼓值M6.3为77.3%。

实例2：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.2kg，生石灰2.0kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1089℃。试验成品率为76％，成品矿TFe＝55.8%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.69，CaO为11.5%，SiO₂为6.81％，转鼓值M6.3为72.8%。

实例3：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.6kg，生石灰2.16kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1180℃。试验成品率为79％，成品矿TFe＝57.4%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.79，CaO为11.73%，SiO₂为6.55％，转鼓值M6.3为80.5%。

实例4：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.0kg，生石灰1.87kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1078℃。试验成品率为75.7％，成品矿TFe＝56.5%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.63，CaO为10.82%，SiO₂为6.64％，转鼓值M6.3为71.4%。

实例5：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料（生物质微米燃料中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上）2.0kg，生石灰1.87kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1206℃。试验成品率为81.4％，成品矿TFe＝56.9%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.62，CaO为10.45%，SiO₂为6.45％，转鼓值M6.3为80.5%。

实例6：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料（生物质微米燃料中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上）1.5kg，生石灰1.87kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1166℃。试验成品率为80.1％，成品矿TFe＝56.3%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.64，CaO为10.75，SiO₂为6.54％，转鼓值M6.3为78.6%。

实例7：

准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料（生物质微米燃料中，小于100微米粒径的颗粒占60%以上，小于250微米的粒径占95%以上）1.5kg，生石灰1.87kg进行人工配料,同实例1方法成球，焙烧，料层烧结温度1173℃。试验成品率为79.6％，成品矿TFe＝56.5%，二元碱度（CaO/SiO2）为1.64，CaO为10.85%，SiO₂为6.62％，转鼓值M6.3为78.5%。

表3三种实施方式配料与烧结成品质量对比

以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims

1.一种利用混合料生产烧结矿的方法，准备铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.5kg，碱度1.7的生石灰1.87kg进行配料,将配料后的混合料装入圆筒混合机内加水混合；混合好的料再加到圆盘造球机上滚成直径8~15mm的生球；生球进行筛分，筛出的粉末返回造球盘上重新造球；然后在生球表面滚附一层固体生物质微米燃料之后加到焙烧设备上进行焙烧；采用煤气点火两分钟，烧结时间30分钟，温度达到1130℃，焙烧好的球团冷却后筛分分成成品矿。

2.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为矿石粉20kg，生物质微米燃料1.2kg，生石灰2.0kg；烧结温度替换为1089℃。

3.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.6kg，生石灰2.16kg；烧结温度替换为1180℃。

4.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.0kg，生石灰1.87kg；烧结温度替换为1078℃。

5.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为铁矿石粉20kg，生物质微米燃料2.0kg，生石灰1.87kg，所述生物质微米燃料中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上；烧结温度替换为1206℃。

6.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.5kg，生石灰1.87kg，所述生物质微米燃料中，粒径小于100微米粒径的颗粒占40%以上；烧结温度替换为1166℃。

7.一种权利要求1所述的利用混合料生产烧结矿的方法，其特征在于，所述混合料替换为铁矿石粉20kg，生物质微米燃料1.5kg，生石灰1.87kg，所述生物质微米燃料中，小于100微米粒径的颗粒占60%以上，小于250微米的粒径占95%以上；烧结温度替换为1173℃。