CN107663580A - 制备矿物球团的系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了制备矿物球团的系统，包括：竖式烘干仓和环式焙烧装置。其中，竖式烘干仓内限定有烘干腔室，竖式烘干仓的顶部具有球团进口，底部具有烟气进口和干燥球团出口；环式焙烧装置包括环形的炉体和多个喷嘴，环形的炉体内限定出炉腔，炉腔内限定出彼此连通的预热区、焙烧区、均热区和冷却区，预热区具有布料口，布料口与干燥球团出口相连，预热区和焙烧区均设置有烟道，冷却区具有出料口，环形的炉体的底壁为可转动的，底壁适于承载物料依次经过预热区、焙烧区、均热区和冷却区；多个喷嘴分别设置在位于预热区、焙烧区、均热区和冷却区的炉体的内壁上，并适于向炉腔内喷入燃料和空气。采用该系统可缩短生产工艺流程并提高矿物球团的质量。

Description

制备矿物球团的系统

技术领域

本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及制备矿物球团的系统。

背景技术

随着现代高炉和直接还原竖炉炼铁技术的进步，炉型均往大型化的方向发展，对炉料结构的要求日益严格。球团矿因其具有含铁品位高、渣量低、还原性好以及机械强度高等优点，能够为高炉和直接还原竖炉冶炼提供成分稳定、粒度均匀、物理化学性质和冶金性能良好的球团精料，是一种非常优质的冶金生产炉料，而球团矿生产也已经成为当今世界钢铁工业不可或缺的重要组成部分之一。

目前，球团生产的主要工艺方法主要有竖炉球团生产工艺、带式焙烧机球团生产工艺和链篦机-回转窑球团生产工艺三种。竖炉工艺单机生产能力小，对原料的适应性差，一般只适用于焙烧磁铁矿球团，不能处理赤铁矿、褐铁矿等，加热不均匀，产品质量差。带式焙烧机工艺需要大量的耐热合金钢，制作维护成本高，生产过程中对原料的稳定性要求高，成品球团矿的质量不均匀，必须使用高热值的煤气或重油作燃料。链篦机-回转窑工艺由于全部工艺过程分在三个设备上完成，因而工艺和设备布置显得不够紧凑，占地面积也较大；设备总吨位也较重，工艺和设备设计都较复杂，投资大。因此，球团的生产工艺有待进一步提高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出制备矿物球团的系统。采用该系统可以实现矿物球团生产的短流程化，降低生产投资成本，提高球团的产量和质量，并显著提高系统的热利用率，具有广阔的应用前景和社会效益。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备矿物球团的系统，包括：

竖式烘干仓，所述竖式烘干仓内限定有烘干腔室，所述竖式烘干仓的顶部具有球团进口，底部具有烟气进口和干燥球团出口；

环式焙烧装置，所述环式焙烧装置包括：

环形的炉体，所述环形的炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的预热区、焙烧区、均热区和冷却区，所述预热区具有布料口，所述布料口与所述干燥球团出口相连，所述预热区和所述焙烧区均设置有烟道，所述冷却区具有出料口，所述环形的炉体的底壁为可转动的，所述底壁适于承载物料依次经过所述预热区、所述焙烧区、所述均热区和所述冷却区；以及，

多个喷嘴，所述多个喷嘴分别设置在位于所述预热区、所述焙烧区、所述均热区和所述冷却区的所述炉体的内壁上，并适于向所述炉腔内喷入燃料和空气。

根据本发明上述实施例的制备矿物球团的系统，可以使矿物球团的干燥、预热、焙烧和冷却在同一系统中完成，有效缩短冶炼时间，提高生产效率并降低生产成本；同时，在矿物球团预热、焙烧、均热和冷却过程中，不仅可以使矿物球团层始终处于相对静止状态，大大降低矿物球团倒运产生的粉料返料量，还可以降低对生球强度的要求，减少粘结剂用量，并提高矿物球团的质量；此外，还可以根据矿物球团不同焙烧阶段所需的温度和气氛不同设置不同的焙烧区域，并使预热区、焙烧区、均热区和冷却区内具有稳定的温度和气氛，无需频繁升温降温，易于控制炉况。由此，通过采用本发明上述实施例的制备矿物球团的系统，可以实现矿物球团生产的短流程化，降低生产投资成本，提高球团的产量和质量，并显著提高系统的热利用率，具有广阔的应用前景和社会效益。

另外，根据本发明上述实施例的制备矿物球团的系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述竖式烘干仓的下部呈倒锥形。由此，可以进一步提高对球团矿物的烘干效果。

在本发明的一些实施例中，所述竖式烘干仓的下部的侧壁具有夹层，所述夹层的顶端具有烟气入口，所述夹层的底端具有烟气出口，所述烟气出口与所述烘干腔室连通，且适于将烟气由所述烘干腔室的底端通入。由此，不仅可以充分利用烟气的热能干燥矿物球团，还可以降低烟气量的排放，进而能够显著提高系统的热利用率，并起到良好的节能减排效果。

在本发明的一些实施例中，制备矿物球团的系统进一步包括：换热器，所述换热器具有高温烟气入口、低温烟气出口、空气入口和热空气出口，所述高温烟气入口与所述烟道的出口相连，所述低温烟气出口通过管道与所述竖式烘干仓的烟气入口相连通，所述热空气出口与所述多个喷嘴相连。由此，不仅可以实现对助燃风的预热，减少鼓风对环式焙烧装置炉腔内温度的影响，还可以通过竖式烘干仓将换热后的低温烟气用于矿物球团干燥。

在本发明的一些实施例中，所述预热区包括连通的第一预热区和第二预热区。由此，不仅可以使各区温度和气氛稳定，无需频繁调节工艺参数，有利于炉况和球团质量稳定，还可以合理控制对矿物球团的升温速度，以便矿物球团充分氧化，并避免矿物球团进入高温环境发生爆裂。

在本发明的一些实施例中，所述环形焙烧装置还包括：多个隔墙，所述多个隔墙分别设置在所述第一预热区与所述第二预热区之间，所述第二预热区与所述焙烧区之间，所述焙烧区与所述均热区之间，所述均热区与所述冷却区之间，所述冷却区与所述第一预热区之间。由此，可以减少相邻区域的气流的扰动，进而减少对各区域的温度和气氛的影响。

在本发明的一些实施例中，所述隔墙与所述底壁之间的距离为250-300mm。由此，可以进一步减少相邻区域的气流的扰动，并保持各区域的温度和气氛稳定。

在本发明的一些实施例中，所述第一预热区在圆周方向上的角度为45-75°，所述第二预热区在圆周方向上的角度为60-90°，所述焙烧区在圆周方向上的角度为75-150°，所述均热区在圆周方向上的角度为45-60°，所述冷却区在圆周方向上的角度为75-150。由此，可以合理控制矿物球团在各个区域内的停留时间，合理分配热量，以便提高热利用率，并改善矿物球团质量。

在本发明的一些实施例中，制备矿物球团的系统进一步包括依次相连的配料装置、混合装置和造球成型装置，所述造球成型装置与所述竖式烘干仓相连。由此，可以进一步提高矿物球团的生产效率。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的制备矿物球团的系统的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的竖式烘干仓的结构示意图。

图3是根据本发明又一个实施例的制备矿物球团的系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备矿物球团的系统，如图1所示，包括：竖式烘干仓1000和环式焙烧装置2000。

其中，竖式烘干仓1000内限定有烘干腔室1100，竖式烘干仓1000的顶部具有球团进口1200，底部具有烟气进口1300和干燥球团出口1400；环式焙烧装置2000包括：环形的炉体2100，环形的炉体2100内限定出炉腔，炉腔内限定出彼此连通的预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140，预热区2110具有布料口2150，布料口2150与干燥球团出口1400相连，预热区2110和焙烧区2120均设置有烟道2160，冷却区2140具有出料口2170，环形的炉体2100的底壁为可转动的，底壁适于承载物料依次经过预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140；多个喷嘴2200分别设置在位于预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140的炉体的内壁上，并适于向炉腔内喷入燃料和空气。

根据本发明上述实施例的制备矿物球团的系统，可以使矿物球团的干燥、预热、焙烧和冷却在同一系统中完成，有效缩短冶炼时间，提高生产效率并降低生产成本；同时，在矿物球团预热、焙烧、均热和冷却过程中，不仅可以使矿物球团层始终处于相对静止状态，大大降低矿物球团倒运产生的粉料返料量，还可以降低对生球强度的要求，减少粘结剂用量，并提高矿物球团的质量；此外，还可以根据矿物球团不同焙烧阶段所需的温度和气氛不同设置不同的焙烧区域，并使预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140内具有稳定的温度和气氛，无需频繁升温降温，易于控制炉况。由此，通过采用本发明上述实施例的制备矿物球团的系统，可以实现矿物球团生产的短流程化，降低生产投资成本，提高球团的产量和质量，并显著提高系统的热利用率，具有广阔的应用前景和社会效益。

下面参考图1-3对本发明上述实施例的制备矿物球团的系统进行详细描述。

竖式烘干仓1000

根据本发明的实施例，竖式烘干仓1000内限定有烘干腔室1100，竖式烘干仓1000的顶部具有球团进口1200，底部具有烟气进口1300和干燥球团出口1400；竖式烘干仓1000适于储存和烘干矿物球团。

根据本发明的具体实施例，竖式烘干仓1000的热源可以为环式焙烧装置2000产生的热烟气，且竖式烘干仓1000可以实现连续进料、连续出料。由此，采用上述竖式烘干仓1000干燥矿物球团时，热烟气由竖式烘干仓1000底部的烟气进口1300进入，位于竖式烘干仓1000下层的矿物球团先接触热烟气，最先被烘干后送入环式焙烧装置2000，同时上层矿物球团下落与新进入的热烟气接触而被干燥，如此循环往复，下层球团不断被烘干，并连续不断送入环式焙烧装置2000。

根据本发明的具体实施例，竖式烘干仓1000可以设置引风机，热烟气由竖式烘干仓1000底部的烟气进口1300进入，在逆流向上过程中使矿物球团中的水分蒸发并由引风机抽走，从而干燥矿物球团并实现热烟气的余热利用。

根据本发明的具体实施例，可以使竖式烘干仓1000的矿物球团的高度始终维持200～1000mm的范围内，由此，可以进一步提高对矿物球团的干燥效果和热烟气的余热利用率。球团料层厚度高于1000mm，球团烘干效率低，上层易蓄积水分，料层厚，球团容易被压碎，从而导致烘干过程粉化率高；料层厚度小于200mm，虽然烘干速度快，但是生产率低，烟气热量利用不充分。

根据本发明的具体实施例，竖式烘干仓1000的下部可以呈倒锥形，减小进气口面积，相对的增大单位球团的烘干气体接触面积。由此，可以进一步提高热烟气对球团矿物的烘干效果。

根据本发明的具体实施例，如图2所示，竖式烘干仓1000的下部的侧壁可以具有夹层1500，夹层1500的顶端具有烟气入口1300，夹层的底端具有烟气出口1510，烟气出口1510与烘干腔室1100连通，且适于将烟气由烘干腔室1100的底端通入。由此，不仅可以充分利用烟气的热能干燥矿物球团，还可以降低烟气量的排放，进而能够显著提高系统的热利用率，并起到良好的节能减排效果。

环式焙烧装置2000

根据本发明的实施例，环式焙烧装置2000包括环形的炉体2100和多个喷嘴2200。其中，环形的炉体2100内限定出炉腔，炉腔内限定出彼此连通的预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140，预热区2110具有布料口2150，布料口2150与干燥球团出口1400相连，预热区2110和焙烧区2120均设置有烟道2160，冷却区2140具有出料口2170，环形的炉体2100的底壁为可转动的，底壁适于承载物料依次经过预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140。多个喷嘴2200分别设置在位于预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140的炉体的内壁上，并适于向炉腔内喷入燃料和空气。环式焙烧装置2000适于对矿物球团进行预热、焙烧和冷却，以便得到氧化球团矿。

根据本发明的具体实施例，预热区2110的热源可以由设置在环式焙烧装置2000预热区2110的炉体内壁上的喷嘴喷入的燃料燃烧提供，矿物球团氧化需要的氧气由助燃风提供；预热区2110适于对矿物球团进行预热，避免矿物球团进入高温环境发生爆裂，同时，还可以使矿物球团充分氧化。焙烧区2120的热源可以由设置在环式焙烧装置2000焙烧区2120的炉体内壁上的喷嘴喷入的燃料燃烧提供，矿物球团氧化需要的氧气由助燃风提供；焙烧区2120适于使矿物球团高温固结，使球团收缩致密化并具有良好的冶金性能，以满足后续冶炼的工艺要求。均热区2130的热源可以由设置在环式焙烧装置2000均热区2130的炉体内壁上的喷嘴喷入的燃料燃烧提供；均热区2130适于使矿物球团结构均匀化，消除部分应力。冷却区2140的冷风可以由设置在环式焙烧装置2000冷却区2140的炉体内壁上的喷嘴喷入；冷却区2140适于将矿物球团冷却到一定温度后排出炉外，以便便于运输。

根据本发明的具体实施例，多个喷嘴2200适于向环式焙烧装置2000内的预热区2110、焙烧区2120、均热区2130和冷却区2140提供需要的温度和气氛，进而有利于提高矿物球团的焙烧效率。

根据本发明的具体实施例，如图3所示，预热区2110可以包括连通的第一预热区2111和第二预热区2112。本发明中通过将预热区2110设置为两个区，可以使预热分为两个阶段进行，由此，不仅可以使第一预热区2111和第二预热区2112内的温度和气氛更为稳定，并无需频繁调节工艺参数，有利于炉况和球团质量稳定，还可以合理控制对矿物球团的升温速度，进而使矿物球团充分氧化，并避免矿物球团进入高温环境发生爆裂。

根据本发明的具体实施例，第一预热区2111的温度可以为350-600℃，第二预热区2112的温度可以为800-1000℃。由此，可以进一步有利于炉况和球团质量稳定，并避免矿物球团进入高温环境发生爆裂。

根据本发明的具体实施例，第一预热区2111在圆周方向上的角度可以为45-75°，第二预热区2112在圆周方向上的角度可以为60-90°，焙烧区2120在圆周方向上的角度可以为75-150°，均热区2130在圆周方向上的角度可以为45-60°，冷却区2140在圆周方向上的角度可以为75-150。本发明中通过控制各个区在圆周方向上的角度，可以合理控制矿物球团在各个区域内的停留时间，合理分配热量，以便提高热利用率，并改善矿物球团质量。

根据本发明的具体实施例，环形的炉体2100的底壁的转速可以为20-120转/分钟。由此，可以进一步控制矿物球团在各个区域内的停留时间，改善矿物球团质量。

根据本发明的具体实施例，环式焙烧装置2000环形的炉体2100底部可以设置有机械传动装置，机械传动装置可以带动环形的炉体2100的底壁转动，而环形的炉体2100的侧壁、炉顶等保持静止不动状态。根据本发明的具体实施例，环形的炉体2100的底壁与侧壁的连接部分还可以设置有水密封装置。

根据本发明的具体实施例，环形焙烧装置2000还可以包括：多个隔墙。多个隔墙可以分别设置在第一预热区2111与第二预热区2112之间，第二预热区2112与焙烧区2120之间，焙烧区2120与均热区2130之间，均热区2130与冷却区2140之间，冷却区2140与第一预热区2111之间。本发明中通过在环形焙烧装置2000中各个区之间设置隔墙，可以减少相邻区域的气流的扰动，进而减少对各区域的温度和气氛的影响。

根据本发明的具体实施例，隔墙与环形的炉体2100底壁之间的距离可以为250-300mm。由此，可以进一步减少相邻区域的气流的扰动，并保持各区域的温度和气氛稳定。

根据本发明的具体实施例，如图3所示，制备矿物球团的系统可以进一步包括：换热器3000，换热器3000具有高温烟气入口3100、低温烟气出口3200、空气入口3300和热空气出口3400，高温烟气入口3100与烟道2160的出口相连，低温烟气出口3200通过管道与竖式烘干仓1000的烟气入口1300相连通，热空气出口3400与多个喷嘴2200相连。本发明中通过设置换热器3000，可以对高温烟气进行换热，得到中低温烟气和热空气，并利用中低温烟气对矿物球团进行干燥，利用热空气作为环形的炉体2100各个区的助燃风。本发明中通过设置换热器3000不仅可以实现对助燃风的预热，减少鼓风对环式焙烧装置2000炉腔内温度的影响，还可以通过竖式烘干仓1000将换热后的低温烟气用于矿物球团干燥，由此，既能充分利用烟气的热能，又降低烟气量的排放，大大提高了整个系统的热利用率，起到良好的节能减排效果，具有广阔的应用前景和社会效益。

根据本发明的具体实施例，经过换热器3000换热后的低温烟气的温度可以为200-400摄氏度，且经过换热器3000换热后得到的热空气温度能够达到400摄氏度以上。由此，可以进一步降低鼓入助燃风对环式焙烧装置2000炉腔内温度的影响，并利用低温烟气对竖式烘干仓2000内的矿物球团进行干燥，进而可以进一步提高烟气的余热利用率。

根据本发明的具体实施例，制备矿物球团的系统可以进一步包括依次相连的配料装置、混合装置和造球成型装置，造球成型装置与竖式烘干仓2000相连。由此，可以进一步提高矿物球团的生产效率。

实施例1

物料通过配料装置、混合装置和造球成型装置得到合格生球，合格生球经皮带送至竖式烘干仓干燥，烘干后的矿物球团由布料口进入环式焙烧装置，依次经过预热区、焙烧区、均热区、冷却区后由出料口排出，其中，第一预热区的角度为60°，第二预热区的角度为60°，焙烧区的角度为105°，均热区的角度为45°，冷却区的角度为90°。竖式烘干仓内生球干燥的烟气为环式焙烧机第二预热区和焙烧区烟气经换热器换热后降到一定温度的低温烟气，所述的低温烟气由竖式烘干仓底部进入，逆流向上带走水分，从而实现对生球的干燥，预热区、焙烧区、均热区需要的热量通过喷嘴喷入的燃料燃烧提供，冷却区冷却介质为冷风，由内壁上设置的喷嘴喷入。焙烧区、均热区等高温区域的高温烟气经换热器换热后的低温烟气送至竖式烘干仓干燥生球，冷空气经过换热后温度达到400℃以上，作为各个区域的助燃风使用。

实施例2

物料通过配料装置、混合装置和造球成型装置得到合格生球，合格生球经皮带送至竖式烘干仓干燥，烘干后的矿物球团由布料口进入环式焙烧装置，依次经过预热区、焙烧区、均热区、冷却区后由出料口排出，其中，第一预热区的角度为45°，第二预热区的角度为90°，焙烧区的角度为90°，均热区的角度为45°，冷却区的角度为90°。竖式烘干仓内生球干燥的烟气为环式焙烧机第二预热区和焙烧区烟气经换热器换热后降到一定温度的低温烟气，所述的低温烟气由竖式烘干仓底部进入，逆流向上带走水分，从而实现对生球的干燥，预热区、焙烧区、均热区需要的热量通过喷嘴喷入的燃料燃烧提供，冷却区冷却介质为冷风，由内壁上设置的喷嘴喷入。焙烧区、均热区等高温区域的高温烟气经换热器换热后的低温烟气送至竖式烘干仓干燥生球，冷空气经过换热后温度达到400℃以上，作为各个区域的助燃风使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种制备矿物球团的系统，其特征在于，包括：

竖式烘干仓，所述竖式烘干仓内限定有烘干腔室，所述竖式烘干仓的顶部具有球团进口，底部具有烟气进口和干燥球团出口；

环式焙烧装置，所述环式焙烧装置包括：

环形的炉体，所述环形的炉体内限定出炉腔，所述炉腔内限定出彼此连通的预热区、焙烧区、均热区和冷却区，所述预热区具有布料口，所述布料口与所述干燥球团出口相连，所述预热区和所述焙烧区均设置有烟道，所述冷却区具有出料口，所述环形的炉体的底壁为可转动的，所述底壁适于承载物料依次经过所述预热区、所述焙烧区、所述均热区和所述冷却区；以及，

多个喷嘴，所述多个喷嘴分别设置在位于所述预热区、所述焙烧区、所述均热区和所述冷却区的所述炉体的内壁上，并适于向所述炉腔内喷入燃料和空气。

2.根据权利要求1所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述竖式烘干仓的下部呈倒锥形。

3.根据权利要求2所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述竖式烘干仓的下部的侧壁具有夹层，所述夹层的顶端具有烟气入口，所述夹层的底端具有烟气出口，所述烟气出口与所述烘干腔室连通，且适于将烟气由所述烘干腔室的底端通入。

4.根据权利要求3所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，进一步包括：

换热器，所述换热器具有高温烟气入口、低温烟气出口、空气入口和热空气出口，所述高温烟气入口与所述烟道的出口相连，所述低温烟气出口通过管道与所述竖式烘干仓的烟气入口相连通，所述热空气出口与所述多个喷嘴相连。

5.根据权利要求1所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述预热区包括连通的第一预热区和第二预热区。

6.根据权利要求5所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述环形焙烧装置还包括：

多个隔墙，所述多个隔墙分别设置在所述第一预热区与所述第二预热区之间，所述第二预热区与所述焙烧区之间，所述焙烧区与所述均热区之间，所述均热区与所述冷却区之间，所述冷却区与所述第一预热区之间。

7.根据权利要求6所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述隔墙与所述底壁之间的距离为250-300mm。

8.根据权利要求5-7任一项所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，所述第一预热区在圆周方向上的角度为45-75°，所述第二预热区在圆周方向上的角度为60-90°，所述焙烧区在圆周方向上的角度为75-150°，所述均热区在圆周方向上的角度为45-60°，所述冷却区在圆周方向上的角度为75-150。

9.根据权利要求1所述的制备矿物球团的系统，其特征在于，进一步包括依次相连的配料装置、混合装置和造球成型装置，所述造球成型装置与所述竖式烘干仓相连。