CN104099466A - 一种双层结构球团的制造方法及生产设备 - Google Patents

Abstract

一种双层结构球团的制造方法及生产设备，属于球团矿生产方法和设备技术领域，用于生产具有内外两层结构球团矿。其技术方案是：将对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的矿料投放在内层造球盘中作为球核，将造球性能好、利于焙烧的矿料投放到外层造球盘中长大成球团，使之成为内外层结构的球团矿，避免了矿料中的不利因素对球团的影响。本发明的这种方法及生产设备操作简单、参数调节灵活、能适应多元化原料结构，在当前优质铁矿资源紧缺条件下，为实现资源的合理利用、提高球团矿质量、确保生产的稳定顺行提供了一种新的生产工艺方法和生产设备，对促进钢铁企业的可持续发展和提高经济效益有积极和显著的作用，具有很强的推广和应用价值。

Description

一种双层结构球团的制造方法及生产设备

技术领域

本发明涉及一种球团矿生产方法和设备，特别是能够连续生产具有内外两层结构球团矿的方法和专用生产设备，属于球团矿生产方法和设备技术领域。

背景技术

    球团矿是高炉生产中的主要含铁原料之一，与烧结矿相比，球团矿具有粒度小而均匀，有利于改善高炉上部料层的透气性，使料层更趋均匀合理；球团形状规则、比表面积远远高于烧结矿、含铁品位高，堆比重大，还原度高、热强度好、煤气利用好，间接还原发展等优势，是一种较为理想的冶金炉料。从生产工艺来讲，细铁精矿用于烧结生产，给烧结带来很多不利影响，料层透气性差、烧结生产效率低、烧结矿强度变差、粉末含量高、能耗高、粉尘污染严重。另外，烧结工艺比球团工艺能耗高，高浓度SO₂、NOx烟气排放严重，同时，烧结生产中不可避免的产生二噁英，相对于球团工艺承担较大的环保压力，因此治理环境的长远措施就是从源头治理，减少烧结矿，发展球团矿。此外，高炉炼铁造渣过程中需要具有一定含量的MgO以改善炉渣性能，但是MgO配入烧结矿中好处少，坏处多，而研究表明，含MgO球团具有良好的冶金性能，是解决球团膨胀的有效途径。目前，球团矿的生产在世界各地有了大规模的发展，特别是南美洲，北美洲和欧洲等地区。因此，从炼铁精料原则和整个钢铁生产的节能减排、环境保护以及大量的生产实践来看，发展细精矿生产优质球团矿工艺、技术和装备将是我国高炉炼铁节能减排最重要的技术措施。

球团生产工艺要求铁精粉的品位高、粒度细、易于造球，但是目前钢铁矿产资源状况却令人堪优，存在造球用铁矿粉品种杂、矿点儿多、粒度均匀性变差、品位降低、SiO₂含量增加、品质优良的铁矿资源越来越少、选矿难度及成本增加等等，面对这样的原料条件，实际生产中造成球团矿质量波动的现象不断增加，而回转窑结圈的问题也越来越突出，在现有工艺条件下，为保持球团质量稳定而进行的原料结构优化的难度也越来越大。因此，有必要在现有工艺条件的基础上开发出适合目前或将来原料结构特点的球团生产工艺，以满足钢铁行业对优质炉料的需要，减轻钢铁企业日益严重的环保和成本压力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种双层结构球团的制造方法及生产设备，这种方法及生产设备操作简单、参数调节灵活、能适应多元化原料结构，在当前优质铁矿资源紧缺条件下，为实现资源的合理利用、提高球团矿质量、确保生产的稳定顺行提供了一种新的生产工艺方法和生产设备，对促进钢铁企业的可持续发展和提高经济效益有积极和显著的作用。 

解决上述技术问题的技术方案是：

一种双层结构球团的制造方法，它按照下述步骤进行：

A、              试验原料准备：为达到实际应用或改善球团性能的目的，将造球用的铁矿粉分为两类，一类是对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的矿料，另一类是造球性能好、利于焙烧的矿料，按照各自要求的配比结构制成混合矿料；

B、将两类混匀料分别置于相应的给料装置中；

C、              将对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的部分进行造球，作为整个球团矿的球核，在一定的工艺参数条件下完成球核到母球的形成过程，并在连续的料流下，使母球的数量不断增加，最终形成稳定的母球流进入下一道造球工序继续完成造球；

D、              母球进入下一道造球工序，在母球外包裹造球性能好、利于焙烧的的混合料，形成外层结构，外层结构持续长大，最终形成满足要求的球团；

E、              通过粒度筛分选择合适尺寸的球团作为成品球。

上述双层结构球团的制造方法，所述A步骤中，对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的矿料为：粒度为-200目、质量百分比小于80%、成球性指数K<0.35的铁矿粉；造球性能好、利于焙烧的矿料为：粒度为-200目、质量百分比大于80%、成球性指数K>0.35的铁矿粉。

上述双层结构球团的制造方法，将两类混合矿料配料完成后，按照一定的含水量进行润湿，使矿粉含水量达到7%～7.5%。

上述双层结构球团的制造方法，所述C步骤中，通过滴水装置形成球核，并控制球核数量，通过雾化喷水装置用以控制母球尺寸；所述D步骤中，通过雾化喷水装置用以控制球团尺寸；所述E步骤中，将9mm～16mm范围的球团作为成品球。

一种实现上述方法的双层结构球团矿的造球装置，它的构成包括可调频电机、造球盘、给料装置和喷水装置，造球盘为倾斜的圆盘，圆盘有中心轴与可调频电机相连接，造球盘的圆周边缘有直立的圆周挡板，造球盘圆盘内还有一圈直立的圆周挡板，两圈圆周挡板之间的外圆环区域为外层造球盘，内圈圆周挡板中的圆形区域为内层造球盘，给料装置由两个料仓和两个给料器分别连接组成，两个给料器位于造球盘的上方，分别与内层造球盘和外层造球盘相对，喷水装置位于造球盘的上方，分别与内层造球盘和外层造球盘相对。

上述双层结构球团矿的造球装置，所述内层造球盘的圆周挡板有高度调节装置。

上述双层结构球团矿的造球装置，所述两个料仓分别为内层球料仓和外层球料仓，它们分别与内层造球盘和外层造球盘通过给料器相连接，内层球料仓和外层球料仓中分别储备两类不同组成、性质的含铁矿粉，对球团生产过程存在不利因素的矿粉位于内层球料仓中，而对生产有利的矿粉位于外层球料仓中。

上述双层结构球团矿的造球装置，所述喷水装置包括内层造球盘滴水喷管、内层造球盘雾化喷头、外层造球盘雾化喷头，内层造球盘滴水喷管和内层造球盘雾化喷头在内层造球盘的上方，与内层造球盘相连接，外层造球盘雾化喷头在外层造球盘的上方，与外层造球盘相连接。

上述双层结构球团矿的造球装置，它还有刮料装置，刮料装置包括内层球盘旋转刮刀和外层球盘旋转刮刀，它们分别位于内层造球盘和外层造球盘的盘面上方，刮刀的下边缘与内层造球盘和外层造球盘的盘面有间隙，间隙与料层的厚度相匹配，内层球盘旋转刮刀和外层球盘旋转刮刀的转动轴分别与转动电机相连接。

本发明的有益之处在于：

本发明针对目前球团用铁矿粉多元化的发展趋势，以及在现有的工艺、原料条件下实现降本增效、改善球团质量，提出并设计了一种球团生产工艺方法。该方法通过造球，可以将组成球团的成分从较均匀的混合状态按照不同的性质实现物理上的分离，使之成为内外层结构，避免了混合料中存在的不利因素对球团产生的直接影响。该方法将对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的组成部分从球团整体结构中分离出来，集中并构成双层球的内层部分，而有利于提高球团造球和焙烧性能的部分构成球团的外层，两部分混合料分布在双层结构造球盘中的不同区域，以内层造球盘形成球核、外层造球盘长大球体的造球模式连续作业，最终形成满足生产需要的球团矿。本发明的这种方法及生产设备操作简单、参数调节灵活、能适应多元化原料结构，在当前优质铁矿资源紧缺条件下，为实现资源的合理利用、提高球团矿质量、确保生产的稳定顺行提供了一种新的生产工艺方法和生产设备，对促进钢铁企业的可持续发展和提高经济效益有积极和显著的作用，具有很强的推广和应用价值。

附图说明

图1 是本发明的双层结构球团矿的造球装置的结构示意图；

图2 是双层结构造球盘俯视图；

图3是图2的A-A剖视图。

图中标记如下：造球盘底座1、内层球料仓2、外层球料仓3、内层球给料器4、外层球给料器5、内层造球盘6、外层造球盘7、供水管网8、内层造球盘滴水喷管9、内层造球盘雾化喷头10、外层造球盘雾化喷头11、内层球盘旋转刮刀12、外层球盘旋转刮刀13。

具体实施方式

本发明的双层结构球团的制造方法分为以下五个步骤完成：

A：试验原料准备：

应用目的：资源回收利用，球团中配加部分瓦斯灰，生产含镁球团。

矿粉特点：参考表1所用矿粉的物化性能，乌克兰和国产精粉品位高、粒度细，具有较高的成球性指数；高镁粉含MgO、CaO、SiO₂成分高，易产生渣相，焙烧需要较高温度；瓦斯灰含碳高，不易成球，焙烧易粘连，会加重回转窑结圈，原料成分见表1。

 

 表1  原料物化性能

按照矿粉特点分为两类：一类为乌克兰与国产精粉配加膨润土的混合料，发挥良好的造球及焙烧优势，作为球团外层；第二类为高镁粉、瓦斯灰及生石灰的混合料，利用瓦斯灰中的部分碳为高镁粉的焙烧提供热量，添加生石灰改善矿粉成球性及提高粘结渣相强度，该混合料作为球团内层。

一个实施例的配料方案：见表2所示。

表2  两类混合料干基配料方案

内层高镁粉、瓦斯灰和生石灰配制成碱度为0.5的混匀料。

混合料润湿；将两类混合矿加水润湿，使矿粉含水量达到7%～7.5%。该实施例中内层混合矿水分7.2%，外层为7.35%。

B、将两类混匀料分别置于相应的给料装置中：

将润湿好的内层混匀料装入内侧球料仓2中，外层混匀料装入外层球料仓3中，如图1所示。

C、内层造球盘6造母球阶段：

造球工艺参数：造球的工艺参数见表3。造球盘底座1按表3中的参数调节造球盘的倾角为50度，调节变频将转速调为26r/min。

 

表3 造球工艺参数

开启内层球给料器4及内层球盘旋转刮刀12后，内层造球盘滴水喷管9通过供水管网8不断将水滴入内层造球盘6的料区形成球核，在内层造球盘雾化喷头10的作用下，经过长大密实，生成大量3～5mm的母球，并在连续料流的作用下，母球不断进入外层造球盘7。

D、母球在外层造球盘7长大成球阶段：

内层造球盘6形成稳定的母球流，进入外层造球盘7后开启外层球给料器5及外层球盘旋转刮刀13，在外层造球盘雾化喷头11的作用下，母球不断长大密实，最后成为成品球。

E、成品球选择：通过筛分选择9mm～16mm粒级的球团作为成品球，进行下一步性能检测。

对上述方法得出的球团进行效果检测：

球团焙烧：将制成的生球在管式焙烧炉中进行焙烧，温度控制制度见表4。

表4 球团温度焙烧制度

球团显微结构特征：在偏光显微镜下对球团组织结构进行观察，结果如下：

外层：球团氧化较充分，赤铁矿晶粒尺寸较大，150～200微米的较多，连接程度提高，较多纺锤状或团簇状，气孔含量较高，晶粒间以赤铁矿连晶为主要连接方式。

内层：铁相晶粒连晶方式主要为液相连接，粘结相以钙铁橄榄石为主，可见少量玻璃质和铁酸钙，铁酸钙多以板柱状析出，连接强度得以加强；晶粒有所长大，部分以连晶状态存在，较多单独存在以液相固结，粘结相中可见较多残炭，以小颗粒状存在。

效果：存在于球团内层的生石灰、瓦斯灰和高镁粉焙烧后构成溶剂性球团结构，产生的钙铁橄榄石和铁酸钙是强度较高的粘结相，对提高球团强度有利；由于瓦斯灰、高镁粉存在于球团内部，避免了瓦斯灰不易成球、高镁粉易脱落的不利因素对球团生产的影响；同时，固结于粘结相中的部分残炭会随球团进入高炉下部，作为珍贵的冶金能源，在高炉冶炼过程中加以利用，因此，该方法可作为解决回转窑结圈，改善窑内气氛，资源回收利用的有效办法加以推广。外层乌克兰与国产精粉焙烧后，形成典型的赤铁矿连晶结构，保障球团矿具有较好的冶金性能。

本发明的双层结构球团矿的造球装置包括可调频电机、造球盘、给料装置和喷水装置。

图中显示，造球盘由造球盘底座1、内层造球盘6、外层造球盘7组成。两层球盘为同底结构，造球盘的圆周边缘有直立的挡板，造球盘圆盘内还有一圈直立的圆周挡板，两圈圆周挡板之间的外圆环区域为外层造球盘7，内圈圆周挡板中的圆形区域为内层造球盘6。

图中显示，造球盘为倾斜的圆盘，圆盘有中心轴与可调频电机相连接旋转。通过造球盘底座1可调节造球盘的倾斜角度，可以控制生球粒度的大小。

图中显示，内层造球盘6的圆周挡板的高度可调，以控制母球粒度的大小和数量，具体高度根据原料供应情况及生产母球的大小决定。

图中显示，给料装置由两个料仓和两个给料器分别连接组成。两个料仓分别为内层球料仓2和外层球料仓3，它们分别与内层造球盘6和外层造球盘7相对应，内层球料仓2和外层球料仓3中分别储备两类不同组成、性质的含铁矿粉，对球团生产过程存在不利因素的矿粉位于内层球料仓2中，而对生产有利的矿粉位于外层球料仓3中。内层球给料器4、外层球给料器5位于造球盘的上方，分别与内层造球盘6和外层造球盘7相对。通过调节给料器开度控制生球粒度大小。

图中显示，喷水装置包括内层造球盘滴水喷管9、内层造球盘雾化喷头10、外层造球盘雾化喷头11。内层造球盘滴水喷管9和内层造球盘雾化喷头10在内层造球盘6的上方，与内层造球盘6相连接，外层造球盘雾化喷头11在外层造球盘7的上方，与外层造球盘7相连接。

滴水加在内层造球盘6中的料流上，使混匀料在滴水状态下生成母球，在雾化水的状态下母球长大，当母球长到符合要求的尺寸时，从内层造球盘6中滚到外层造球盘7中，在外层造球盘7内与混匀好的易成球的高品质的铁精矿紧密结合，在雾化水的状态下母球紧密长大，生产出尺寸符合要求的成品球。

图中显示，它还有刮料装置，刮料装置包括内层球盘旋转刮刀12和外层球盘旋转刮刀13，它们分别位于内层造球盘6和外层造球盘7的盘面上方，刮刀的下边缘与内层造球盘6和外层造球盘7的盘面有间隙，内层球盘旋转刮刀12和外层球盘旋转刮刀13的转动轴分别与转动电机相连接。内层球盘旋转刮刀12和外层球盘旋转刮刀13的作用一是防止造球盘底料过厚，二是可提高造球机生产率和提高生球强度，刮刀下边缘距离盘面有一定的高度，这样才能使底料的高度和密度保持恒定。

Claims (9)

1.一种双层结构球团的制造方法，其特征在于：它按照下述步骤进行：

A、试验原料准备：为达到实际应用或改善球团性能的目的，将造球用的铁矿粉分为两类，一类是对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的矿料，另一类是造球性能好、利于焙烧的矿料，按照各自要求的配比结构制成混合矿料；

B、将两类混匀料分别置于相应的给料装置中；

C、将对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的部分进行造球，作为整个球团矿的球核，在一定的工艺参数条件下完成球核到母球的形成过程，并在连续的料流下，使母球的数量不断增加，最终形成稳定的母球流进入下一道造球工序继续完成造球；

D、母球进入下一道造球工序，在母球外包裹造球性能好、利于焙烧的的混合料，形成外层结构，外层结构持续长大，最终形成满足要求的球团；

E、通过粒度筛分选择合适尺寸的球团作为成品球。

2.根据权利要求1所述的双层结构球团的制造方法，其特征在于：所述A步骤中，对造球过程和焙烧过程中易产生不利影响的矿料为：粒度为-200目、质量百分比小于80%、球性指数K<0.35的铁矿粉；造球性能好、利于焙烧的矿料为：粒度为-200目、质量百分比大于80%、成球性指数K>0.35的铁矿粉。

3.根据权利要求2所述的双层结构球团的制造方法，其特征在于：将两类混合矿料配料完成后，按照一定的含水量进行润湿，使矿粉含水量达到7%～7.5%。

4.根据权利要求3所述的双层结构球团的制造方法，其特征在于：所述C步骤中，通过滴水装置形成球核，并控制球核数量，通过雾化喷水装置用以控制母球尺寸；所述D步骤中，通过雾化喷水装置用以控制球团尺寸；所述E步骤中，将9mm～16mm范围的球团作为成品球。

5.一种实现权利要求1至4双层结构球团制造方法的双层结构球团矿的造球装置，其特征在于：它的构成包括可调频电机、造球盘、给料装置和喷水装置，造球盘为倾斜的圆盘，圆盘有中心轴与可调频电机相连接，造球盘的圆周边缘有直立的圆周挡板，造球盘圆盘内还有一圈直立的圆周挡板，两圈圆周挡板之间的外圆环区域为外层造球盘（7），内圈圆周挡板中的圆形区域为内层造球盘（6），给料装置由两个料仓和两个给料器分别连接组成，两个给料器位于造球盘的上方，分别与内层造球盘（6）和外层造球盘（7）相对，喷水装置位于造球盘的上方，分别与内层造球盘（6）和外层造球盘（7）相对。

6.根据权利要求5所述的双层结构球团矿的造球装置，其特征在于：所述内层造球盘（6）的圆周挡板有高度调节装置。

7.根据权利要求6所述的双层结构球团矿的造球装置，其特征在于：所述两个料仓分别为内层球料仓（2）和外层球料仓（3），它们分别与内层造球盘（6）和外层造球盘（7）通过给料器相连接，内层球料仓（2）和外层球料仓（3）中分别储备两类不同组成、性质的含铁矿粉，对球团生产过程存在不利因素的矿粉位于内层球料仓（2）中，而对生产有利的矿粉位于外层球料仓（3）中。

8.根据权利要求7所述的双层结构球团矿的造球装置，其特征在于：所述喷水装置包括内层造球盘滴水喷管（9）、内层造球盘雾化喷头（10）、外层造球盘雾化喷头（11），内层造球盘滴水喷管（9）和内层造球盘雾化喷头（10）在内层造球盘（6）的上方，与内层造球盘（6）相连接，外层造球盘雾化喷头（11）在外层造球盘（7）的上方，与外层造球盘（7）相连接。

9.根据权利要求8所述的双层结构球团矿的造球装置，其特征在于：它还有刮料装置，刮料装置包括内层球盘旋转刮刀（12）和外层球盘旋转刮刀（13），它们分别位于内层造球盘（6）和外层造球盘（7）的盘面上方，刮刀的下边缘与内层造球盘（6）和外层造球盘（7）的盘面有间隙，间隙与料层的厚度相匹配，内层球盘旋转刮刀（12）和外层球盘旋转刮刀（13）的转动轴分别与转动电机相连接。