CN105592918A - 用于制造颗粒的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造颗粒（1）的方法和装置，其中颗粒（1）通过方法步骤的组合：强力地混合原材料（2）以及在可能的情况下的掺合料（6），在加入水（3）的情况下以产生混合物（4）；引入混合物（4）以及在可能的情况下的掺合料（6）至制粒器（11）中，并且颗粒化混合物（4），在加入水（3）的情况下以产生原始颗粒（12）；引入所述原始颗粒（12）、水（3）以及在可能的情况下的掺合料（6）至滚筒（17）中，并且滚动原始颗粒（12）以产生所述颗粒（1）。
Description
技术领域
本发明涉及用于制造颗粒的方法，其中颗粒的制造包括混合原材料、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料，在加入水的情况下在强力混合器中以产生混合物并且在制粒机中或者在滚筒中制粒和滚动混合物。
此外，本发明涉及用于执行根据本发明的方法的装置。
背景技术
已知的是在冶金处理单元中，例如在高炉中引入含有铁的进料，以便由此熔炼液态的生铁。已知进料的材料是烧结物。所述烧结物例如通过燃烧包括铁矿石、再循环材料和燃料的烧结原料混合物在烧结机中制造。为此，烧结原料混合物作为层安设在鼓风焙烧带或者烧结带上并且引入烧结机中。在烧结机中层被点燃，于是构成火焰前缘。火焰前缘借助气体、例如空气被向前推进并且穿过整个层，所述气体被吹出或者吸入通过层。在这种情况下形成燃烧的烧结物或者所谓的烧结饼，所述烧结饼紧接着在可能的情况下在压碎和分级之后作为进料引入冶金处理单元。为了有效的烧结过程以及为了优化的火焰前缘构成，一定程度的层最小渗透率是必要的。这意味着在鼓风焙烧带或者烧结带上的层不应当低于一定程度的透气率。
所述渗透率与层中粗晶粒材料比例相关。粗晶粒材料比例越大，渗透率越高，反之亦然。此外渗透率也通过在烧结原料混合物中包含材料的几何形式来影响。已知的用于保证层的最小渗透率的措施是将层以具有具体大小、确定几何形状的和具体成分的颗粒的形式引入烧结机中。
矿业的趋势始终朝着微粒（例如精细铁精矿，所述精细铁精矿具有小于200μm的晶粒大小）形式的原材料的方向。此外使用其它微粒形式的原材料，例如钢铁厂粉尘或者掺合料也是可取的。
利用由现有技术已知的方法混合和颗粒化这样微粒形式的原材料与巨大的难度相关联，因为微粒形式的原材料仅能够有限地包含在颗粒中。这种微粒形式的原材料很大的比例在应用已知的方法时留下为微粒形式。而且按照现有技术制造的颗粒通常拥有不同的晶粒大小和/或对于烧结过程不利的几何形状。
作为层引入这样的颗粒至烧结机中对于层的渗透率有着负面的作用并且由此也对于烧结机的生产率有着负面的作用。
发明内容
技术任务
本发明的任务在于提供用于制造颗粒的方法，在所述方法中由现有技术已知的缺点得到克服。本发明其它的任务在于提供用于执行根据本发明的方法的装置。
技术解决方案
所述任务通过用于制造颗粒的方法来实现，其中颗粒的制造包括以下方法步骤：
-在第一方法步骤中强力地混合原材料、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料，在加入水的情况下在强力混合器中以产生混合物，
-在第二方法步骤中引入混合物以及在可能的情况下的掺合料至制粒机中，并且在加入水的情况下颗粒化混合物以及在可能的情况下的掺合料至原始颗粒，
-在第三方法步骤中引入原始颗粒、水以及在可能的情况下的掺合料和/或焦炭粉至滚筒中，并且滚动原始颗粒以及—在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒—以产生颗粒。
在第一方法步骤中，在强力混合器中混合原材料、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料。掺合料也能够包括白云石、橄榄石和蛇纹石。可以考虑诸如氧化钙和/或氢氧化钙作为粘合剂。在强力混合器中通过强力地混合原材料首先发生可能存在的原材料团块的分解和瓦解。额外地，在这种情况下发生原材料的均化或者特别均匀的混合。在这种情况下产生的混合物中在可能的情况下也会存在第一微颗粒，所述第一微颗粒是原材料最小的球团，在所述原材料中多个较小的原材料微粒附着在单个较大的原材料微粒上。
通过加入水在混合物中导致优化的水分布作为针对接下来的方法步骤的准备。
铁矿石能够理解为含有氧化铁的、具有最大的晶粒大小为10mm的材料。精细铁精矿够理解为含有氧化铁的、具有最大的晶粒大小为200μm的材料。精细铁精矿特别地还包括了含有氧化铁的、具有最大的晶粒大小为45μm的团矿进料。烧结返料能够理解为含有氧化铁的材料的过小颗粒和/或过大颗粒，其在含有氧化铁的材料的分级时聚集。烧结返料的晶粒大小位于3mm和8mm之间、优选地位于3mm和5mm之间。石灰石最大的晶粒大小如同焦炭屑的晶粒大小一样位于5mm、优选地位于3mm。粘合剂、优选地为氧化钙或者氢氧化钙的最大的晶粒大小位于3mm、优选地位于1mm。粉尘最大的晶粒大小位于1mm，而钢铁厂剩余材料最大的晶粒大小为8mm。
钢铁厂剩余材料能够理解为来自钢铁厂的含有铁的余料。粉尘能够优选地理解为在冶金工厂中聚集的、含有铁的粉尘，例如来自烧结机、来自高炉或者来自轧钢厂的粉尘或者来自相应配设的除尘机构的、含有铁的粉尘。
在第二方法步骤中，混合物在可能的情况下连同至少一种上述引用的掺合料引入制粒机中。随后进行混合物在可能的情况下连同至少一种掺合料的颗粒化，在加入水的情况下以产生原始颗粒。在颗粒化过程中混合物的较小的微粒附着在已存在的较大的微粒、在可能的情况下在强力的混合中已经产生的微颗粒上，并且因此始终形成较大的原始颗粒。通过加入水调节混合物的含湿量并且针对颗粒化进行优化。
在第三方法步骤中，如此制造的原始颗粒在可能的情况下连同至少一种上述引用的掺合料引入滚筒中。在加入水的情况下在滚筒中进行原始颗粒的滚动。可选地在滚筒中额外地利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒以产生颗粒。为此原始颗粒在滚筒中和/或在引入滚筒中前混入氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉。
滚动能够理解为通过原始颗粒彼此的相互摩擦来圆整和抛光原始颗粒的表面。为此原始颗粒在滚筒中至少部分地围绕自身的轴线旋转。
通过滚动原始颗粒对颗粒的表面进行抛光并且形成近似理想的球形形状。通过涂覆，一方面挑选原始颗粒的精确定义的晶粒大小，另一方面挑选原始颗粒表面层的精确定义的化学成分。
根据本发明的颗粒优选地应用于烧结机中。所述颗粒在这种情况下作为烧结原料混合物以层的形式引入烧结机中。与按照现有技术制造的颗粒相比，由根据本发明的颗粒组成的层具有更均匀的晶粒大小分布以及由此具有更高的渗透率。由此提高了烧结过程的生产率，因此允许缩小烧结机不同的部件。根据本发明的方法相较于现有技术也能够很好地处理微粒形式的原材料，所述微粒形式的原材料能够特别地理解为具有最大晶粒大小为200μm的原材料。此外，能够在烧结过程中减少加入燃烧（例如焦炭），或者减少加入粘合剂（例如氧化钙或者氢氧化钙），因为这些物料已经均匀地分布在根据本发明制造的颗粒中或者存在于其表面层中。
在根据本发明的方法的一种优选的实施形式中在强力混合器中强力地混合混合物进行至少30秒、优选地至少40秒并且进行最多90秒、优选地最多60秒。
因为具有优选地在每100立方分米混合物1千瓦与每100立方分米混合物10千瓦之间的高驱动功率的强力混合器，与由现有技术已知的3分钟至4分钟的停留时间相比，优化的混合已经在明显更短的时间内进行。此外，由于强力混合器的高驱动功率保证了优化的混合或者混合物的均化。
根据本发明的方法的另外优选的实施方式的特征在于，在制粒机中混合物的颗粒化进行至少50秒、优选地至少60秒并且进行最多120秒、优选地最多90秒。
与由现有技术已知的大约4分钟的停留时间相比，产生原始颗粒的、根据本发明的混合物的颗粒化在明显更短的时间内进行。
在根据本发明的方法的另一种优选的实施形式中，混合物的含水量具有相对混合物的整体质量的质量百分数为3、优选地质量百分数为4的下限以及质量百分数为9、优选地质量百分数为8的上限。
由此保证了混合物具有针对制粒机中的颗粒化以及针对在滚筒中滚动或者涂覆的优化的含水量。
本发明的其它的内容是用于执行根据本发明的方法的装置，其中所述装置包括：
-强力混合器，用于强力地混合原材料、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料，在加入水的情况下以产生混合物，
-运行上与强力混合器连接的制粒机，用于颗粒化混合物以及在可能的情况下的掺合料，在加入水的情况下以产生原始颗粒，
-运行上与制粒机连接的滚筒，用于滚动原始颗粒并且—在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒—以产生颗粒。
强力混合器的特征在于，所述强力混合器具有优选地在每100立方分米混合物1千瓦与每100立方分米混合物10千瓦之间的驱动功率。制粒机在输入侧与强力混合器运行上连接。运行上地连接意味着强力混合器和制粒机如此地相互连接，即在强力混合器中制造的混合物能够从强力混合器引入至制粒机中。这例如借助第一传送带或者第一斜槽进行。制粒机在输出侧与滚筒运行上连接。运行上连接意味着制粒机和滚筒如此地相互连接，即在制粒机中制造的原始颗粒能够从制粒机引入至滚筒中。这例如借助第二传送带或者第二斜槽进行。
在根据本发明的装置的具体的变型方案中，强力混合器借助两个或者更多个传送带与制粒机连接或者制粒机借助两个或者更多个传送带与滚筒连接。
根据本发明的颗粒优选地应用于烧结机中。所述颗粒在这种情况下作为烧结原料混合物以层的形式引入至烧结机中。与按照现有技术制造的颗粒相比，由根据本发明的颗粒形成的层具有高更的渗透性。由此，提高了烧结过程的生产率，因此允许缩小烧结机不同的部件。与现有技术相比，借助根据本发明的装置也能够很好地处理微粒形式的原材料。
在根据本发明的装置的一个优选的实施形式中，强力混合器包括：
-具有混合筒轴线和至少一个可旋转的混合筒轴的混合筒，
-在混合筒轴上固定的、垂直于混合筒轴线或者垂直于混合筒轴导向的混合工具，其中混合筒轴线和混合筒轴在强力混合器正常的运行状态中是竖直或水平导向的。
如果混合筒轴线和混合筒轴竖直地导向，则混合筒可围绕混合筒轴线旋转。如果混合筒轴线和混合筒轴水平地导向，则混合筒不可围绕混合筒轴线旋转。
在强力混合器中通过强力地混合原材料首先发生可能存在的原材料团块的分解和瓦解。额外地，在这种情况下发生原材料的均化或者特别均匀的混合。
在根据本发明的装置的另外的优选实施形式中，制粒机包括：
-具有制粒机筒轴线和至少一个可旋转的制粒机筒轴的制粒机筒，
-在制粒机筒轴上的固定、垂直于制粒机筒轴线或者垂直于制粒机筒轴导向的制粒工具，其中制粒机筒轴线和制粒机筒轴在制粒机正常的运行状态时垂直地或者水平地导向。
如果制粒机筒轴线和制粒机筒轴竖直地导向，则制粒机筒可围绕制粒机筒轴线旋转。如果制粒机筒轴线和制粒机筒轴水平地导向，则制粒机筒不可围绕制粒机筒轴线旋转。
在根据本发明的装置的另外的优选的实施形式中滚筒可围绕滚筒轴线旋转，其中滚筒轴线在滚筒正常的运行状态下水平地导向。
在根据本发明的装置的另外的实施形式中强力混合器的工具弗劳德数（Werkzeugfroudezahl）至少为7、优选地至少为9并且制粒机的工具弗劳德数至少为1、优选地至少为5。
借助工具弗劳德数可极其简化地表征粒状材料运动。所述工具弗劳德数由向心加速度与重力加速度的比例得出。
优选地，在烧结机中应用借助根据本发明的方法制造的颗粒。
附图说明
示例性以及示意性的示出：
图1是根据本发明的方法和根据本发明的装置的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于制造颗粒1的根据本发明的方法和根据本发明的装置的示意图。首先在第一方法步骤中进行原材料2、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料6、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料的强力地混合，在加入水3的情况下在强力混合器5中以产生混合物4。混合物4的含水量具有相对混合物4的整体质量的质量百分数为3、优选地质量百分数为4的下限以及质量百分数为9、优选地质量百分数为8的上限。
强力混合器5具有混合筒7，所述混合筒具有在图1中虚线标明的混合筒轴线21和至少一个可旋转的混合筒轴8。在混合筒轴8上固定有垂直于混合筒轴线21或者垂直于混合筒轴8导向的混合工具9，其中混合筒轴线21和混合筒轴8在图1中示出的实施方式中是竖直导向的。混合筒7可围绕混合筒轴线21旋转。在强力混合器5中通过强力地混合原材料2首先发生可能既存的原材料团块的分解和瓦解。额外地在这种情况下发生原材料2或者说掺合料6的均化或者特别均匀的混合。在这种情况下产生的混合物4中在可能的情况下也会存在第一微颗粒，所述微颗粒是原材料2最小的球团，在所述原材料中多个更小的原材料微粒附着在单个更大的原材料微粒上。在强力混合器5中强力地混合混合物4进行至少30秒、优选地至少40秒并且进行最多90秒、优选地最多60秒。强力混合器5具有至少为7、优选地至少为9的工具弗劳德数。
借助第一传送带10，混合物4在可能的情况下连同至少一种上述的掺合料6被引入制粒机11中。在制粒机11中在加入水的情况下进行混合物4的颗粒化以产生原始颗粒12。通过加入水3调节混合物4的含湿量并且针对颗粒化进行优化。制粒机11具有制粒机筒13和至少一个可旋转的制粒机筒轴14，所述制粒机筒具有在图1中虚线标明的制粒机筒轴线20。在制粒机筒轴14上固定有垂直于制粒机筒轴线20或者垂直于制粒机筒轴14导向的制粒工具15，其中制粒机筒轴线20和制粒机筒轴14在图1中示出的实施方式中是竖直导向的。制粒机筒13可围绕制粒机筒轴线20旋转。在制粒机11中混合物4的颗粒化进行至少50秒、优选地至少60秒并且进行最多120秒、优选地最多90秒。制粒机11具有至少为1、优选地至少为5的工具弗劳德数。
借助第二传送带16，原始颗粒12在可能的情况下连同至少一种上述的掺合料6和焦炭粉被引入滚筒17中。在滚筒17中在加入水3的情况下进行滚动以及在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒12以产生颗粒1。
滚筒17可围绕滚筒轴线18旋转，其中滚筒轴线18是水平导向的。强力混合器5、制粒机11、滚筒17和传送带10、16包括了用于加入原材料2、水3和掺合料6的分配装置。在原始颗粒12在滚筒17中的滚动或者涂覆以产生颗粒1后，这些颗粒被引入烧结机19中。
总的来说本发明涉及用于制造颗粒1的方法，其中所述方法包括以下的方法步骤：
-在第一方法步骤中，强力地混合原材料2、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料6、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料，在加入水3的情况下在强力混合器5中以产生混合物4，
-在第二方法步骤中，引入混合物4以及在可能的情况下的掺合料6至制粒机11中，并且在加入水3的情况下颗粒化混合物4以产生原始颗粒12，
-在第三方法步骤中，引入原始颗粒12、水3以及在可能的情况下的掺合料6和焦炭粉至滚筒17中，并且滚动以及在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒12以产生颗粒1。
根据本发明的颗粒1用于烧结机19中。颗粒1在这种情况下作为烧结原料混合物以层的形式引入烧结机19中。与按照现有技术制造的颗粒相比，由根据本发明的颗粒1形成的层具有更均匀的晶粒大小分布并且由此具有高更的渗透性。由此，提高了烧结过程的生产率，因此允许缩小烧结机19不同的部件。相较于现有技术，根据本发明的方法也允许很好地处理微粒形式的原材料2。
虽然本发明通过优选的实施例具体地示出与描述，但是本发明不通过公开的举例予以限制并且其它的变型能够由本领域的技术人员由此得出，而不背离本发明的范围。
附图标记清单
1颗粒
2原材料
3水
4混合物
5强力混合器
6掺合料
7混合筒
8混合筒轴
9混合工具
10第一传送带
11制粒机
12原始颗粒
13制粒机筒
14制粒机筒轴
15制粒工具
16第二传送带
17滚筒
18滚筒轴线
19烧结机
20制粒机筒轴线
21混合筒轴线
Claims (10)
1.用于制造颗粒（1）的方法，其中颗粒（1）的制造包括以下的方法步骤：
-在第一方法步骤中，强力地混合原材料（2）、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料（6）、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料，在加入水（3）的情况下在强力混合器（5）中以产生混合物（4），
-在第二方法步骤中，引入混合物（4）以及在可能的情况下的掺合料（6）至制粒机（11）中，并且颗粒化混合物（4）以及在可能的情况下的掺合料（6），在加入水（3）的情况下以产生原始颗粒（12），
-在第三方法步骤中，引入原始颗粒（12），引入水（3），并且在可能的情况下引入掺合料（6）和/或焦炭粉至滚筒（17）中，并且滚动原始颗粒（12）—以及在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒（12）—以产生颗粒（1）。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在强力混合器（5）中强力地混合混合物（4）进行至少30秒、优选地至少40秒并且进行最多90秒、优选地最多60秒。
3.按照权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在制粒机（11）中混合物（4）的颗粒化进行至少50秒、优选地至少60秒并且进行最多120秒、优选地最多90秒。
4.按照权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，混合物（4）的含水量具有相对混合物（4）的整体质量的质量百分数为3、优选地质量百分数为4的下限以及质量百分数为9、优选地质量百分数为8的上限。
5.用于执行按照权利要求1到4中任一项所述的方法的装置，其中所述装置包括：
-强力混合器（5），用于强力地混合原材料（2）、特别是铁矿石、精细铁精矿、焦炭屑、石灰石以及在可能的情况下的掺合料（6）、特别是烧结返料、粘合剂、粉尘和钢铁厂剩余材料，在加入水（3）的情况下以产生混合物（4），
-运行上与强力混合器（5）连接的制粒机（11），用于颗粒化混合物（4）以及在可能的情况下的掺合料（6），在加入水（3）的情况下以产生原始颗粒（12）,
-运行上与制粒机（11）连接的滚筒（17），用于滚动原始颗粒（12）—并且在可能的情况下利用氧化钙和/或氢氧化钙和/或焦炭粉涂覆原始颗粒（12）—以产生颗粒（1）。
6.按照权利要求5所述的装置，其特征在于，强力混合器（5）包括：
-具有混合筒轴线（21）和至少一个可旋转的混合筒轴（8）的混合筒（7），
-在混合筒轴（8）上固定的、垂直于混合筒轴线（21）或者垂直于混合筒轴（8）导向的混合工具（9），其中混合筒轴线（21）和混合筒轴（8）在强力混合器（5）正常的运行状态下竖直地或者水平地导向。
7.按照权利要求5或6中任一项所述的装置，其特征在于，所述制粒机（11）包括：
-具有制粒机筒轴线（20）和至少一个可旋转的制粒机筒轴（14）的制粒机筒（13），
-在制粒机筒轴（14）上固定的、垂直于制粒机筒轴线（20）或者垂直于制粒机筒轴（14）导向的制粒工具（15），其中制粒机筒轴线（20）和制粒机筒轴（14）在制粒机（11）正常的运行状态下竖直地或者水平地导向。
8.按照权利要求5到7中任一项所述的装置，其特征在于，滚筒（17）可围绕滚筒轴线（18）旋转并且滚筒轴线（18）在滚筒（17）正常的运行状态中水平地导向。
9.按照权利要求5到8中任一项所述的装置，其特征在于，强力混合器（5）具有至少为7、优选地至少为9的工具弗劳德数。
10.按照权利要求5到9中任一项所述的装置，其特征在于，制粒机（11）具有至少为1、优选地至少为5的工具弗劳德数。
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