CN106702145B - 一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法 - Google Patents

一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，该方法为根据高结晶水褐铁矿在烧结台车高度方向从上到下的偏析指数相应配置固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度的偏析指数，其包括如下步骤：(1)对烧结台车混合料进行取样分析，计算混合料从上到下的高结晶水褐铁矿、固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度偏析指数；(2)调整制粒工艺参数使固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度偏析指数满足要求。采用本发明可以强化高结晶水褐铁矿烧结，提高烧结矿产质量，降低燃料消耗。

Description

一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法
技术领域
本发明涉及冶金工业烧结工艺，尤其涉及一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法。
背景技术
随着钢铁工业的快速发展，优质高品位资源逐步减少、低品位矿不断增加，为拓展烧结原料使用种类和降低生产成本，国内外钢铁企业开始越来越多地使用劣质铁矿资源，特别是资源量大的褐铁矿。自褐铁矿大量进入铁矿市场以来，国内外研究者对这种高结晶水铁矿的烧结行为进行了大量研究，普遍认为进行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。因此如何充分利用褐铁矿这一资源，提高褐铁矿配矿比例，并获得满足高炉冶炼需求的高质量烧结矿，已成为目前各钢铁企业的重要任务。
中国专利CN 101608256 B公开了一种高结晶水褐铁矿生产烧结矿的方法，以高物理水和结晶水褐铁矿、褐铁矿粉、精矿粉、返矿为含铁原料。经过配料、搅拌制粒、台车装料、点火烧结、喷洒CaCl2溶液，得到烧结矿。中国专利CN 103215443 B公开了一种高配矿比褐铁矿烧结工艺，通过采取科学配比、均匀混料、提升料温、强化制粒、压料、高负压抽风、厚料层烧结、兰炭烧结、烧结剂催化的技术手段进行高配矿比褐铁矿烧结。中国专利CN101701289 A公开了一种强化褐铁矿烧结的方法，它是通过添加重量浓度4％-10％蔗糖溶液改变混合料水份的性质，强化褐铁矿制粒，达到强化褐铁矿烧结、提高烧结矿产质量、降低固体燃料消耗的目的。中国专利CN 104278144 A公开了一种提高褐铁矿烧结生产率的方法，其特征在于，在褐铁矿烧结生产中，先进行第一次布料，料层布满后，实施抽风，待料层收缩后，停止抽风，进行第二次布料，直至料层布满，最后进行正常的烧结生产。上述专利通过优化配矿结构、改善褐铁矿制粒性能和分层布料等措施在一定程度上提了高褐铁矿烧结的生产率和烧结指标，但都没有涉及高结晶水褐铁矿在烧结过程中对固体燃料、熔剂和碱度的特殊要求，并以此为出发点强化褐铁矿烧结。
发明内容
本发明的目的在于提供一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，即根据高结晶水褐铁矿在烧结台车混合料高度方向从上到下的偏析指数相应配置固体燃料、熔剂和碱度的偏析指数范围。从而实现强化高结晶水褐铁矿烧结，提高烧结矿产质量，降低燃料消耗。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于，根据高结晶水褐铁矿在烧结台车高度方向从上到下的偏析指数相应配置固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度的偏析指数，包括下述步骤：
(1)对烧结台车混合料进行取样，分析化学成分的含量和热重-示差扫描量热(TG-DSC)，根据分析结果计算混合料从上到下的高结晶水褐铁矿偏析指数a、固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d；
(2)调整制粒工艺参数使得固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d分别与高结晶水褐铁矿偏析指数a满足如下条件：
b的取值范围是(0.0857a+1.5357)～(0.0857a+1.6357)，
c的取值范围是(0.0357a+0.6557)～(0.0357a+0.7857)，
d的取值范围是(0.0393a+0.6393)～(0.0393a+0.7393)，
其中，所述高结晶水褐铁矿偏析指数a的取值范围是-1～-15。
优选的，
b＝0.0857a+1.5857，
c＝0.0357a+0.7357，
d＝0.0393a+0.6893，
其中，所述高结晶水褐铁矿偏析指数a的取值范围是-1～-15。
步骤(1)所述对烧结台车混合料进行取样的方法为将未经点火烧结的混合料沿台车宽度方向分1～8列，沿高度方向分3-5层进行取样。
步骤(1)所述的化学成分为CaO、MgO和SiO2。
所述固体燃料为焦粉、煤粉、含碳粉尘中的一种或多种的混合物。
所述高结晶水褐铁矿中结晶水的重量百分比大于5％。
步骤(1)所述TG-DSC试验条件为：使用高纯氮气或氩气，气体流量20mL/min，以10℃/min从20℃升至700℃，保温3小时，再以10℃/min升温到1000℃，保温6小时后结束试验。
所述计算高结晶水褐铁矿偏析指数a、固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d的方法为：
(1)由以下公式计算混合料样品高结晶水褐铁矿含量、固体燃料含量、碳酸盐熔剂中CaO含量和碱度：
式中：Kl为TG-DSC中20-400℃失重，％；Fl为TG-DSC中580-700℃失重，％；Cl为TG-DSC中700-1000℃失重，％；Il为高结晶水褐铁矿结晶水含量，％；Cf为固体燃料固定碳含量，％；Mc为混合料MgO含量，％；Rf为返矿占混合料的比例，％；Sc为混合料SiO2含量，％。
(2)根据各混合料样品的高结晶水褐铁矿含量、固体燃料含量、碳酸盐熔剂中CaO含量和碱度分别按照如下公式计算它们的偏析指数：
式中：上层定义为混合料样品位于台车顶层的水平层，下层定义为混合料样品最接近台车底层的水平层，料层为台车中的混合料样品。
步骤(2)所述调整制粒工艺参数的方法为通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂中CaO粒度组成来实现偏析指数的优化。
调整粒度组成优化偏析指数的理论依据为：通过烧结台车混合料取样分析发现不同粒级的混合料在烧结台车上的偏析程度是不一样的，因而通过调整某种物料的粒度组成可以改变其在烧结台车中的偏析情况，从而实现其偏析指数的优化。
采用上述技术方案的强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，通过合理配置烧结台车混合料中高结晶水褐铁矿、固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度的分布，为高结晶水褐铁矿在烧结过程中提供了更加合理的加热制度和保证液相流动性的CaO补充源，既可避免高结晶水褐铁矿烧结时台车下部热量不足，又能抑制高结晶水褐铁矿因晶粒细小，结构疏松，在烧结过程中易与初生液相反应，从而导致次生液相的流动性降低，粘接性能下降的问题，从而最终实现强化高结晶水褐铁矿烧结，提高烧结矿产质量，降低燃料消耗。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)可以拓展烧结原料来源，降低烧结生产成本，提高经济效益；
(2)可以提高烧结矿产质量，降低燃料消耗，减少污染物排放。
附图说明
图1为台车混合料取样点横截面示意图。
图2为不同粒级混合料在烧结台车中的偏析情况。
具体实施方式
对照例
本发明按照如下步骤强化高结晶水褐铁矿烧结：
将未经点火烧结的混合料沿台车宽度方向均分3列(第1、2、3列)，沿高度方向分均3层(第A、B、C层)，在九个取样点提取样品，取样点如图1所示。取样完成后，首先将九个样品分别缩分至0.2kg，在120℃烘干6小时后，磨细至0.074㎜含量达到80％以上，然后分别对九个样品进行CaO、MgO和SiO2含量分析以及TG-DSC检测。TG-DSC试验条件为：使用高纯氮气，气体流量20mL/min，以10℃/min的加热速度从20℃升至700℃，分别记录在20-400℃失重K1和在580-700℃失重F1，700℃保温3小时，再以10℃/min的加热速度升温到1000℃，记录在700-1000℃失重700-1000℃失重C1，在1000℃保温6小时后结束试验。CaO、MgO和SiO2含量测定所得的Sc，Ct，Mc数据以及TG-DSC检测结果分别如表1和表2所示。
表1 化学成分分析结果，含量，％
Sc(SiO2) Ct(CaO) MC(MgO)
A1 4.58 8.87 1.62
A2 4.58 9.28 1.60
A3 4.49 8.74 1.64
B1 4.72 8.07 1.47
B2 4.69 7.67 1.43
B3 4.71 7.66 1.43
C1 4.90 7.27 1.37
C2 4.88 6.98 1.32
C3 4.97 6.74 1.29
表2 TG-DSC检测结果，失重，％
根据表1和表2所列数据及Cf和Rf分别为85.46％和16％，由以下公式可计算得到混合料样品高结晶水褐铁矿、固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度：
计算结果如表3所示。
式中：Kl为TG-DSC中20-400℃失重；Fl为TG-DSC中580-700℃失重，％；Cl为TG-DSC中700-1000℃失重，％；Il为高结晶水褐铁矿结晶水含量，％；Cf为固体燃料固定碳含量，％；Mc为混合料MgO含量，％；Rf为返矿占混合料的比例，％；Sc为混合料SiO2含量，％。
表3 含量和碱度计算结果
在表3计算结果的基础上将A1-A3、B1-B3和C1-C3求平均值，并将A层定义为上层，C层定义为下层，料层高度为0.8m，然后按照如下公式计算偏析指数：
偏析指数计算结果如表4所示。
表4 偏析指数计算结果
高结晶水褐铁矿 固体燃料含量 碳酸盐熔剂中CaO 碱度
偏析指数 -10 0.8 0.36 0.7
实施例1
对照例中的固体燃料粒度组成为大于5mm含量7.7％，3-5mm含量16.4％，1-3mm含量34.3％，0.5-1mm含量23.6％，小于0.5mm含量18.0％，碳酸盐熔剂粒度组成为大于3mm含量6.5％，1-3mm含量53.2％，0.5-1mm含量19.0％，小于0.5mm含量21.3％，根据图2的规律，通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂粒度组成来实现偏析指数的优化，将固体燃料粒度组成调整为大于5mm含量3.9％，3-5mm含量11.9％，1-3mm含量29.2％，0.5-1mm含量24.3％，小于0.5mm含量30.7％，碳酸盐熔剂粒度组成调整为大于3mm含量12.9％，1-3mm含量43.9％，0.5-1mm含量22.8％，小于0.5mm含量20.4％，调整后的高结晶水褐铁矿偏析指数a为-10，固体燃料偏析指数b为0.7，碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c为0.4，碱度偏析指数d为0.3。
即，a，b，c，d之间满足了如下方程：
b＝0.0857a+1.5857，c＝0.0357a+0.7357，d＝0.0393a+0.6893。
实施例2
通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂粒度组成来实现偏析指数的优化，将固体燃料粒度组成调整为大于5mm含量6％，3-5mm含量15.7％，1-3mm含量34.1％，0.5-1mm含量26.7％，小于0.5mm含量22.8％，碳酸盐熔剂粒度组成调整为大于3mm含量6.5％，1-3mm含量36.7％，0.5-1mm含量12.5％，小于0.5mm含量44.3％，调整后的高结晶水褐铁矿偏析指数a为-1，固体燃料偏析指数b为1.5，碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c为0.7，碱度偏析指数d为0.65。
即，a，b，c，d之间满足了如下方程：
b＝0.0857a+1.5857，c＝0.0357a+0.7357，d＝0.0393a+0.6893。
实施例3
通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂粒度组成来实现偏析指数的优化，将固体燃料粒度组成调整为大于5mm含量4.8％，3-5mm含量12.4％，1-3mm含量28.6％，0.5-1mm含量21.4％，小于0.5mm含量27.4％，碳酸盐熔剂粒度组成调整为大于3mm含量11.5％，1-3mm含量40.6％，0.5-1mm含量17.9％，小于0.5mm含量30.0％，调整后的高结晶水褐铁矿偏析指数a为-5，固体燃料偏析指数b为1.16，碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c为0.56，碱度偏析指数d为0.5。
即，a，b，c，d之间满足了如下方程：
b＝0.0857a+1.5857，c＝0.0357a+0.7357，d＝0.0393a+0.6893。
实施例4
通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂粒度组成来实现偏析指数的优化，将固体燃料粒度组成调整为大于5mm含量3.5％，3-5mm含量10.2％，1-3mm含量24.8％，0.5-1mm含量31.9％，小于0.5mm含量29.6％，碳酸盐熔剂粒度组成调整为大于3mm含量14.5％，1-3mm含量49.1％，0.5-1mm含量15.9％，小于0.5mm含量20.5％，调整后的高结晶水褐铁矿偏析指数a为-15，固体燃料偏析指数b为0.3，碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c为0.2，碱度偏析指数d为0.1。
即，a，b，c，d之间满足了如下方程：
b＝0.0857a+1.5857，c＝0.0357a+0.7357，d＝0.0393a+0.6893。
测试例
将对照例和实施例1-4的技术方案得到的烧结矿分别进行成品率、利用系数、转鼓强度和固体燃耗的测试，测试结果见表5。
表5 实施结果
成品率，％ 利用系数，t/m2·h 转鼓强度，％ 固体燃耗，kg/t
对照例1 74.54 1.19 75.25 50.25
实施例1 79.17 1.36 76.88 45.39
实施例2 76.92 1.25 75.75 49.07
实施例3 77.93 1.29 76.20 46.85
实施例4 76.50 1.28 75.96 48.51
注：转鼓强度应用ISO 3271:2007标准检测
由表5数据可见，使用本发明的技术方案，得到的烧结矿成品率、利用系数、转鼓强度更高，固体燃耗更少，尤其是实施例1，其与对照例1相比，其成品率提高6.2％，利用系数提高14.3％，转鼓强度提高2.2％，固体燃耗降低4.86kg/t-s。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于，根据高结晶水褐铁矿在烧结台车高度方向从上到下的偏析指数相应配置固体燃料、碳酸盐熔剂中CaO和碱度的偏析指数，包括下述步骤：
(1)对烧结台车混合料进行取样，分析化学成分的含量和TG-DSC，根据分析结果计算混合料从上到下的高结晶水褐铁矿偏析指数a、固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d；
(2)调整制粒工艺参数使得固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d分别与高结晶水褐铁矿偏析指数a满足如下条件：
b＝0.0857a+1.5857，
c＝0.0357a+0.7357，
d＝0.0393a+0.6893，
其中，所述高结晶水褐铁矿偏析指数a的取值范围是-1～-15；
所述计算高结晶水褐铁矿偏析指数a、固体燃料偏析指数b、碳酸盐熔剂中CaO偏析指数c和碱度偏析指数d的方法为：
(1)由以下公式计算混合料样品高结晶水褐铁矿含量、固体燃料含量、碳酸盐熔剂中CaO含量和碱度：
式中：Kl为TG-DSC中20-400℃失重，％；Fl为TG-DSC中580-700℃失重，％；Cl为TG-DSC中700-1000℃失重，％；Il为高结晶水褐铁矿中结晶水含量，％；Cf为固体燃料固定碳含量，％；Mc为混合料中MgO含量，％；Rf为返矿占混合料的比例，％；Sc为混合料中SiO2含量，％；Ct为混合料中氧化钙含量，％；
(2)根据各混合料样品的高结晶水褐铁矿含量、固体燃料含量、碳酸盐熔剂中CaO含量和碱度分别按照如下公式计算它们的偏析指数：
或
2.如权利要求1所述的强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于，步骤(1)所述对烧结台车混合料进行取样的方法为将未经点火烧结的混合料沿台车宽度方向分1～8列，沿高度方向分3-5层进行取样。
3.如权利要求1所述的强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于，步骤(1)所述的化学成分为CaO、MgO和SiO2。
4.如权利要求1所述的强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于，步骤(1)所述TG-DSC试验条件为：使用高纯氮气或氩气，气体流量20mL/min，以10℃/min从20℃升至700℃，保温3小时，再以10℃/min升温到1000℃，保温6小时后结束试验。
5.如权利要求1所述的强化高结晶水褐铁矿烧结的方法，其特征在于：所述调整制粒工艺参数的方法为通过调整固体燃料和碳酸盐熔剂粒度组成来实现偏析优化。
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