CN103484661A - 利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，高比例褐铁矿为褐铁矿占铁矿石总质量的50～70%，褐铁矿中结晶水含量为5～15%，在混合料布料后、烧结点火前，加一密封的烟罩，导入来自烧结环冷机的高温废气或烧结机尾部的高温烟气用于加热混合料，脱除料层表层混合料中的结晶水和自由水，以减少烧结过程表层物料结晶水热分解和水分蒸发的热支出，提高料层表层的烧结温度，从而提升高比例褐铁矿烧结的产量、质量指标，降低烧结能耗。

Description

利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法

技术领域

本发明涉及一种褐铁矿烧结的方法，特别是涉及一种采用高温废气加热混合料以强化高比例褐铁矿烧结的方法。 

背景技术

铁矿烧结是钢铁生产的第一工序，其提供的精料是钢铁生产实现优质、高产、低耗的基础。我国优质铁矿资源日益短缺，且随着钢铁工业的快速发展，钢铁生产使用的原料品质日渐贫杂、品种日趋复杂。为缓解资源供应紧张的局面并降低烧结原料成本，越来越多的钢铁企业不得不越来越多地利用劣质铁矿资源，特别是资源量大的褐铁矿，许多厂家应用的比例越来越高。 

世界范围内褐铁矿总储量超过100亿吨，分布较为广泛。近年来褐铁矿的生产和出口多以澳大利亚矿产公司为主，其中位于西部皮尔巴拉地区的褐铁矿探明总储量约为29亿吨，铁矿年产量总和超过7000万吨，在潘那瓦尼加附近的罗布河谷，褐铁矿储量达30～40亿吨。印度西海岸果阿地区生产的铁矿大部分属于褐铁矿类型，世界其它储量丰富的褐铁矿地区有法国的洛林、德国的巴伐利亚以及瑞典等。我国广东省生产的大宝山矿和江西省生产的乌石矿也属于褐铁矿。 

自褐铁矿大量进入铁矿市场以来，国内外研究者开始着手研究这种高结晶水铁矿的烧结行为。众多研究者通过烧结杯试验和现场生产实践得到一致结论：高配比褐铁矿烧结时，具有烧结速度慢，生产率低、烧结矿强度差、成品率低及燃耗高等特点。因此，虽然褐铁矿成本相对低廉，但当应用比例高时，由于影响烧结矿的产质量指标，给烧结生产带来了新的挑战。 

褐铁矿粉在烧结时，除了燃料燃烧放热外无其它放热反应，而结晶水分解属于强烈的吸热反应，见式（1）。且褐铁矿烧结时，混合料制粒的适宜水分较高，比一般赤铁矿烧结高出30%～40%，水分在烧结料层内迁移、蒸发亦消耗热量，因此烧结过程中褐铁矿的增加会导致能耗的上升。 

mFe₂O₃·nH₂O—mFe₂O₃+nH₂O                   （1） 

并且有研究认为，结晶水高的铁矿石在结晶水脱除后变得疏松多孔，一方面使得粘结相中形成大量孔隙，不利于其粘结相强度，另一 方面反应面积的增大有利于同化反应的进行，容易生成低粘度、高流动性的液相，使得其有效粘结的范围大而生成强度差的大孔薄壁结构。且由于褐铁矿结晶水含量高、制粒水分高，使得烧结时上下部料层的温度差异大，表层烧结矿因热量不够而成矿不足，下部料层因褐铁矿同化性能好而使得生成液相过多，不但影响烧结物料的固结，还影响烧结熔融带的透气性，因而不利于烧结的产质量指标。 

为了提高烧结混合料中价格便宜的褐铁矿的用量，韶钢提出将褐铁矿在高温焙烧条件下预先脱除结晶水，然后与其他物料一起制粒、烧结，目的是消除结晶水在烧结过程中带来的负面效果。该技术由于增加了高温的工序，使得烧结的加工成本提高，而且褐铁矿预先脱水后，由于其孔隙率高，在后续制粒的过程又充分吸水，因而水分蒸发吸热减少不明显，改善烧结的效果不理想。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善高比例褐铁矿烧结产质量指标、降低烧结能耗的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法。 

为了解决上述技术问题，本发明提供的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，高比例褐铁矿为褐铁矿占铁矿石总质量的50～70%，褐铁矿中结晶水含量为5～15%，在混合料布料后、烧结点火前，加一密封的烟罩，导入高温废气用于加热混合料，脱除料层表层混合料中的结晶水和自由水。 

所述的高温废气是来源于环冷机Ⅰ段或Ⅱ段的冷却废气，或抽取烧结机尾部最后1～2个风箱的高温烟气。 

所述的高温废气通过风机导入到烧结料面的密封烟罩，温度控制在300～500℃。 

所述的密封烟罩的长度占烧结机总长度的1/40～1/20，烟罩的位置位于烧结机机头，介于布料装置和点火烟罩之间。 

采用上述技术方案的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，利用烧结废气余热加热混合料，将烧结料层表层的物料在高温废气的作用下干燥，从而脱除表层物料褐铁矿的结晶水和烧结混合料中的自由水，从而减少烧结过程水分脱除吸热，提高料层表层的烧结温度，达到改善高比例褐铁矿烧结产质量指标的目的。 

本发明的特点和有益效果： 

（1）通过试验研究，获得高温废气的最佳温度为300～500℃，既保证料层中褐铁矿的结晶水能够被脱除，又保证料层中的燃料不被燃烧，从而起到预先干燥、预热混合料的目的。 

（2）高温气体来源于烧结烟气或冷却废气，为余热的循环利用， 不需额外的热源提供热量，也不会显著增加设备和处理流程，只需增加简单的废气循环装置即可，新建烧结机设计方便，旧烧结机改造简单。 

（3）利用高温废气加热混合料，由于脱除了表层混合料中褐铁矿的结晶水和自由水，减少了表层物料水分蒸发的热支出，可提高料层表层的烧结温度，缩小料层高度方向的温度差异，从而提高烧结矿的产量、质量指标，降低烧结能耗。 

由于上述作用，将高温废气导入到烧结料层加热混合料，其应用到高比例褐铁矿烧结，可提高垂直烧结速度2～4mm/min、利用系数0.05～0.4t/（m²·h），提高烧结矿的成品率0.5～3%、转鼓强度0.5～2.5%，每吨烧结矿降低烧结能耗0.5～2.0kg。 

综上所述，本发明利用烧结废气余热，通过将高温废气导入烧结料面，将表层物料中褐铁矿结晶水和自由水脱除而强化高比例褐铁矿烧结，是一种改善高比例褐铁矿烧结产质量指标、降低烧结能耗的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法。 

具体实施方式

下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。 

实施例1： 

在烧结料中配入四种褐铁矿，各种褐铁矿的化学成分见表1。当褐铁矿总量占铁矿石总量的50%时，各种褐铁矿的配比见表2的配矿方案1，生产的烧结矿化学成分为TFe58.5%、R1.7、SiO₂4.9%、MgO1.5%。在混合料布料后、烧结点火前，加一密封的烟罩，导入高温废气用于加热混合料，脱除料层表层混合料中的结晶水和自由水，高温废气是来源于环冷机Ⅰ段或Ⅱ段的冷却废气，烟罩的位置位于烧结机机头，介于布料装置和点火烟罩之间。由表2可知，在热风温度300～500℃、预热烟罩占烧结机长度1/40～1/20的范围内，利用废气余热加热混合料，高比例褐铁矿烧结的产质量指标提高。在热风温度500℃、预热烟罩占烧结机长度1/30，烧结速度加快2.71mm/min、利用系数提高了0.2t/（m²·h），成品率提高2.36%、转鼓强度提高1.39%。 

实施例2： 

在烧结料中配入四种褐铁矿，各种褐铁矿的化学成分见表1。当褐铁矿总量占铁矿石总量的70%时，各种褐铁矿的配比见表3的配矿方案2，生产的烧结矿化学成分为TFe57.3%、R1.9、SiO₂5.0%、MgO2.0%。在混合料布料后、烧结点火前，加一密封的烟罩，导入高温废气用于加热混合料，脱除料层表层混合料中的结晶水和自由水，高温废气抽取烧结机尾部最后1～2个风箱的高温烟气，烟罩的位置位于烧结机机头，介于布料装置和点火烟罩之间。由表3可知，利用废气余热加 热混合料，可提高高比例褐铁矿烧结的产质量指标。在热风温度500℃、预热烟罩占烧结机长度1/20时，烧结速度比不采用热风预热的烧结速度快3.20mm/min、利用系数提高了0.23t/（m²·h），成品率提高3.11%、转鼓强度提高1.62%。 

表1原料化学成分及高比例褐铁矿（50%）烧结的原料配比 

表2点火前热风预热混合料对烧结指标的影响（配矿方案1） 

注：/为不采用高温废气加热 

表3点火前热风预热混合料对烧结指标的影响（配矿方案2） 

注：/为不采用高温废气加热。

Claims (4)

1.一种利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，高比例褐铁矿为褐铁矿占铁矿石总质量的50～70%，褐铁矿中结晶水含量为5～15%，其特征是：在混合料布料后、烧结点火前，加一密封的烟罩，导入高温废气用于加热混合料，脱除料层表层混合料中的结晶水和自由水。

2.根据权利要求1所述的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，其特征是：所述的高温废气是来源于环冷机Ⅰ段或Ⅱ段的冷却废气，或抽取烧结机尾部最后1～2个风箱的高温烟气。

3.根据权利要求1或2所述的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，其特征是：所述的高温废气通过风机导入到烧结料面的密封烟罩，温度控制在300～500℃。

4.根据权利要求1或2所述的利用废气余热强化高比例褐铁矿烧结的方法，其特征是：所述的密封烟罩的长度占烧结机总长度的1/40～1/20，烟罩的位置位于烧结机机头，介于布料装置和点火烟罩之间。