CN103667679B - 一种冶金球团的焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种冶金球团的焙烧方法，由计算机通过质量流量计控制每种气体的质量流量，并将其按照一定的质量百分比比率混合后通入梯形温度场，从而实现试验反应气的流量、组分和切换等精确控制。根据梯形温度场侧壁上等间距分布的热电偶反馈温度以及预先设定的实验温度变化曲线确定对应焙烧区域，再结合反应篮中移动热电偶反馈温度反复校正焙烧位置；由计算机控制升降机构使试样反应篮以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧。实现了快速连续升温和快速跳跃升温、可控制焙烧时间和焙烧气氛，对球团生产工艺的模拟性更强。

Description

一种冶金球团的焙烧方法

技术领域

本发明涉及冶金团矿领域，具体涉及一种冶金球团的焙烧方法。

背景技术

球团工业生产中，竖炉氧化球团焙烧的特点是连续升温且升温速度快，生球从干燥带(400～500℃)到火口(1100～1200℃)仅需20min左右(见图1)，其升温速度达30～40℃/min；链篦机的焙烧特点是阶段恒温、跳跃升温，各阶段间切换时间短，其升温曲线见图2。

目前，国内外用来模拟竖炉和链篦机焙烧的实验设备主要有马弗炉、卧式管式炉和焙烧杯三种。其中，马弗炉主要用于模拟竖炉和回转窑中球团的高温氧化焙烧，焙烧试样量不大、温度场较均匀，但焙烧气氛不能控制、升温速度较慢，总体试验周期长；卧式管式炉用于模拟竖炉、链篦机-回转窑球团的中、高温焙烧，一般为二段式，温度场较均匀，焙烧气氛可控制，但焙烧试样量少、升温速度较慢，属于间歇式跳跃升温；焙烧杯(φ_内220×300mm)用于模拟链窑球团的低、中温焙烧，主要使用燃烧的热废气作为热源，可模拟链篦机的多段、跳跃式升温焙烧，但焙烧试样量大，氧化焙烧气氛控制的精度不高，不能模拟还原和中性气氛焙烧，各焙烧段间温度跳跃滞后时间长，对生产现场热制度的模拟性差，实验工作量大，劳动强度高。上述设备都有一个共同的缺点，即升温速度较慢，不能模拟竖炉快速连续升温或链篦机快速跳跃升温，对现场实际生产工艺的模拟性较差，试验周期长，功能扩展性差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种冶金球团的焙烧方法，具体为一种基于梯形温度场的多变量冶金球团焙烧方法，能够实现快速升温、焙烧时间和气氛可控，以更好地模拟实际球团工艺，更好地指导工业生产。

针对现有实验装置(马弗炉、卧式管式炉、焙烧杯和红外线加热炉等)所存在的升温速度较慢、对球团实际生产工艺的模拟性差等问题，本发明提出通过在小梯度、均匀温降的梯形温度场中，采用主动寻找焙烧环境和提供对应气氛的方法，模拟球团生产过程中连续、快速(或跳跃升降温)焙烧制度的技术方案。

具体技术方案如下：

一种冶金球团的焙烧方法，包括如下步骤：

（1）球团焙烧气氛的控制：

（1-1）控制每种气体的质量流量；

（1-2）按照一定的质量百分比比率混合后通入梯形温度场；

（1-3）控制试验反应气的流量、组分和切换；

（2）球团焙烧温度的控制：

（2-1）确定对应焙烧区域；

（2-2）校正焙烧位置；

（2-3）以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧。

进一步地，步骤（1-1）中由计算机通过质量流量计控制每种气体的质量流量。

进一步地，步骤（2-1）中根据梯形温度场侧壁上等间距分布的热电偶反馈温度以及预先设定的实验温度变化曲线确定对应焙烧区域。

进一步地，步骤（2-2）中结合反应篮中移动热电偶反馈温度反复校正焙烧位置。

进一步地，步骤（2-3）中由计算机控制升降机构使试样反应篮以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧。

进一步地，步骤（2-3）中升温时反应篮相应由低温区以给定速度到达高温区，恒温时反应篮停留在设定的恒温点处焙烧，降温时反应篮相应由高温区以给定速度返回低温区，最终从低温端脱离梯形温度场，完成整个焙烧过程。

进一步地，升降温度速度与位移的转换公式为：其中：v_l为试样升降温速度，单位℃/min，正值表示温度上升，负值表示温度降低；v_T为反应篮位移速度，单位mm/min，正值表示由低温区进入高温区，负值表示由高温区返回低温区；l为

两个相邻热电偶的间距，单位mm；T_high为焙烧区域的高温端温度，单位℃；T_low为焙烧区域的低温端温度，单位℃。

进一步地，球团焙烧过程中，试样升温时间即反应篮由低温点到达高温点的时间。

进一步地，球团焙烧过程中，恒温时间为反应篮停留在恒温点的时间。

进一步地，球团焙烧过程中，降温时间为反应篮由高温点返回低温点的时间。

与目前现有技术相比，本发明实现了快速连续升温和快速跳跃升温、可控制焙烧时间和焙烧气氛，对球团生产工艺的模拟性更强。使用该方法能够完成焙烧温度、焙烧气氛、焙烧时间以及原料种类、配比等多个参数的研究，所获得的试验数据和相关研究结果也更具可靠性和精确性，可以更好指导工业生产，不仅为现有氧化性球团生产线提供技术支持，还能利用该平台研究球团还原提供可能。

附图说明

图1竖炉内纵向温度随炉身高度的变化图

图2链篦机温度随时间的变化图

图3理想梯度温度场分布图

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

本例基于小梯度、均匀温降的梯形温度场，理想的温度场见图3。当温度场长度在1.8m以上时，温度下降梯度小于0.44℃/mm，1个球团整体温差在6℃以下，完全可以满足球团焙烧的要求。

(1)球团焙烧气氛的控制。

由计算机通过质量流量计控制每种气体的质量流量，并将其按照一定的质量百分比比率混合后通入梯形温度场，从而实现试验反应气的流量、组分和切换等精确控制。

(2)球团焙烧温度的控制。

首先根据梯形温度场侧壁上等间距分布的热电偶反馈温度以及预先设定的实验温度变化曲线确定对应焙烧区域，再结合反应篮中移动热电偶反馈温度反复校正焙烧位置；由计算机控制升降机构使试样反应篮以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧。

试样焙烧过程中，升温时反应篮相应由低温区以给定速度到达高温区，恒温时反应篮停留在设定的恒温点处焙烧，降温时反应篮相应由高温区以给定速度返回低温区，最终从低温端脱离梯形温度场，完成整个焙烧过程。

升降温度速度与位移的转换公式：

$v_l=\frac{v_T}{(T_{\mathrm{high}}-T_{\mathrm{low}})/l}=\frac{v_T\·l}{T_{\mathrm{high}}-T_{\mathrm{low}}}$

式中：v_l-试样升降温速度,℃/min；正值表示温度上升，负值表示温度降低；

v_T-反应篮位移速度,mm/min；正值表示由低温区进入高温区，负值表示由高温区返回低温区；

l-两个相邻热电偶的间距,mm；

T_high-焙烧区域的高温端温度,℃；

T_low-焙烧区域的低温端(即相邻的低温端热电偶)温度,℃；

(3)球团焙烧时间的控制。

球团焙烧过程中，试样升温时间即反应篮由低温点到达高温点的时间，恒温时间为反应篮停留在恒温点的时间，降温时间为反应篮由高温点返回低温点的时间，这些均由计算控制升降机构完成。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种冶金球团的焙烧方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)球团焙烧气氛的控制：

(1-1)控制每种气体的质量流量；

(1-2)按照一定的质量百分比比率混合后通入梯形温度场；

(1-3)控制试验反应气的流量、组分和切换；

(2)球团焙烧温度的控制：

(2-1)确定对应焙烧区域；

(2-2)校正焙烧位置；

(2-3)以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧；

其中，

步骤(1-1)中由计算机通过质量流量计控制每种气体的质量流量；

步骤(2-1)中根据梯形温度场侧壁上等间距分布的热电偶反馈温度以及预先设定的实验温度变化曲线确定对应焙烧区域；

步骤(2-2)中结合反应篮中移动热电偶反馈温度反复校正焙烧位置；

步骤(2-3)中由计算机控制升降机构使试样反应篮以恒定速度或变速送到相应的焙烧温度点进行焙烧；升温时反应篮相应由低温区以给定速度到达高温区，恒温时反应篮停留在设定的恒温点处焙烧，降温时反应篮相应由高温区以给定速度返回低温区，最终从低温端脱离梯形温度场，完成整个焙烧过程；

升降温度速度与位移的转换公式为：其中：v_l为试样升降温速度，单位℃/min，正值表示温度上升，负值表示温度降低；v_T为反应篮位移速度，单位mm/min，正值表示由低温区进入高温区，负值表示由高温区返回低温区；l为两个相邻热电偶的间距，单位mm；T_high为焙烧区域的高温端温度，单位℃；T_low为焙烧区域的低温端温度，单位℃；

球团焙烧过程中，试样升温时间即反应篮由低温点到达高温点的时间；恒温时间为反应篮停留在恒温点的时间；降温时间为反应篮由高温点返回低温点的时间。