CN108103307B - 一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，包括以下步骤：将烧结原料混匀制粒获得混合料；将混合料装满若干烧结杯；通过液化气点火的方式对第一个烧结杯进行点火；第一个烧结杯烧结终点前4～8min内，将第一个烧结杯移动到第二个烧结杯的上方；对第二个烧结杯进行抽风，使第一个烧结杯底部的燃烧带完成对第二个烧结杯的点火；第二个烧结杯烧结终点前4～8min内，将第二个烧结杯移动到第三个烧结杯的上方，依次类推，直至最后一个烧结杯的烧结完成。该铁矿石烧结点火及冷却的实验方法能简化实验烧结工艺，降低烧结能耗和生产成本。

Description

一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法

技术领域

本发明涉及铁矿石烧结技术领域，特别涉及一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法。

背景技术

由于全球范围内高品位块矿越来越少，绝大部分的含铁物料需经造块后才能冶炼，因而以烧结为主的造块工艺也迅速发展，成为现代钢铁联合企业中物料处理量居于第二位(仅次于炼铁)、能耗居于第三位(仅次于炼铁和轧钢)的重要生产工序。烧结法是将粉状物料(如粉矿和精矿)进行高温加热，在不完全熔化的条件下烧结成矿的方法，所得产品为烧结矿，是一种由多种矿物组织而构成的多孔集合体。目前，随着世界铁矿石资源以及高炉炉料结构的不断变化，且伴随着钢铁企业的发展，对烧结生产节能减排提出了更高的要求。

近年来，大量研究者对铁矿石造块中烧结节能减排进行了科学探索。我国钢铁企业的能量消耗约占全国能耗总量的10％，而烧结能耗约占钢铁生产总能耗的10％-15％。其中，固体燃料占烧结总能耗的75％-80％。且烧结生产是环境污染的“大户”，主要的污染物是烧结废气中的SO2、NOx、CO2和致癌物质二英。由于烧结废气量大，烟气含尘高，SO2、NOx、CO2浓度低，后续处理成本高，给治理带来很大困难。冶金行业现在主要矛盾是人民日益增长的美好生活环境要求和造块(烧结法)不充分发展之间的矛盾，所以改进铁矿烧结点火及冷却工艺迫在眉睫。

现有技术中铁矿烧结能耗高，无法满足节能减排要求。

发明内容

本发明提供了一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，解决了或部分解决了现有技术中铁矿烧结能耗高，无法满足节能减排要求的技术问题，实现了简化实验烧结工艺，降低烧结能耗和生产成本的技术效果。

本发明提供的一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，包括：

将烧结原料混匀制粒获得混合料；所述烧结原料包括：含铁原料、燃料、熔剂及返矿；

将所述混合料装满若干烧结杯；

通过液化气点火的方式对第一个所述烧结杯进行点火；

第一个所述烧结杯烧结终点前4～8min内，将第一个所述烧结杯移动到第二个所述烧结杯的上方；

对第二个所述烧结杯进行抽风，使第一个所述烧结杯底部的燃烧带完成对第二个所述烧结杯的点火；

第二个所述烧结杯烧结终点前4～8min内，将第二个所述烧结杯移动到第三个所述烧结杯的上方，依次类推，直至最后一个所述烧结杯的烧结完成，最终使所有所述烧结杯获得烧结矿。

作为优选，所述烧结原料的组分配比为：以质量百分比计，含铁原料64.32％、燃料5.95％、熔剂13.51％及返矿16.22％。

作为优选，所述燃料为煤粉；

所述熔剂为白云石、石灰石及生石灰。

作为优选，所述含铁原料的粒度为0～10mm；

所述煤粉选用实验室用无烟煤或烧结车间用焦粉，粒度为0.5～3mm的部分所述煤粉的重量占总煤粉的重量85％以上；

粒度小于3mm的部分所述熔剂的重量占总熔剂的重量90％以上；

所述返矿的粒度小于5mm。

作为优选，所述将烧结原料混匀制粒获得混合料，包括：

将称取的所述烧结原料倒入混料机中进行混料获得一次混合料，混合前将适量的水均匀洒在所述烧结原料上；所述混料机的混料时间为6min；

将所述一次混合料放入圆筒混料机内进行混匀制粒获得所述混合料，混匀制粒过程中加入线状水，所述混匀制粒的时间为3～5min；所述混合料的含水率为7.0～7.5％。

作为优选，所述将所述混合料装满若干烧结杯，包括：

在所述烧结杯的底部平铺一定量的烧结矿；

将所述混合料放在所述烧结矿的上面，直至所述混合料填满所述烧结杯。

作为优选，所述通过液化气点火的方式对第一个所述烧结杯进行点火，包括：

开启点火装置的鼓风机；

打开所述点火装置的液化气阀门；

将液化气点燃，并控制液化气流量与鼓风机的风量的比值为1:33；

当所述点火装置的点火罩的温度达到1050℃后，将所述点火罩放置在所述烧结杯的顶面上。

作为优选，所述点火装置的点火时间控制为2min，点火负压为8kPa。

作为优选，还包括：

将所述烧结杯获得所述烧结矿通过单辊破碎机进行破碎；

将破碎后的所述烧结矿通过落下装置进行摔打，形成散料；

将所述散料通过摇摆筛进行筛分，获得的筛上物为成品矿，筛下物为返矿。

作为优选，所述落下装置将所述烧结矿进行4此摔打；

所述摇摆筛的筛孔尺寸为6.3×6.3mm，所述筛分进行30次。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了在实验室条件下，对铁矿石烧结点火及冷却工艺进行了优化设计，在上一烧结杯烧结结束前，将其移动到下一布好料的烧结杯上方进行点火，这样整个烧结工艺只需一次点火，既简化了点火工艺，大大降低了烧结点火的能耗，同时利用后一烧结杯的抽风过程使前一烧结杯的烧结矿得到了冷却。这样，有效解决了现有技术中铁矿烧结能耗高，无法满足节能减排要求的技术问题，实现了简化实验烧结工艺，降低烧结能耗和生产成本的技术效果。

附图说明

图1为本发明提供的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的第一烧结杯不同烧结终点前时间对烧结矿转鼓指数影响的示意图；

图3为本发明实施例提供的第一烧结杯不同烧结终点前时间对烧结矿成品率影响的示意图；

图4为本发明提供的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法的点火装置的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，解决了或部分解决了现有技术中铁矿烧结能耗高，无法满足节能减排要求的技术问题，通过对铁矿石烧结点火及冷却工艺进行了优化设计，在上一烧结杯烧结结束前，将其移动到下一布好料的烧结杯上方进行点火，实现了简化实验烧结工艺，降低烧结能耗和生产成本的技术效果。

参见附图1，本发明提供的一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，包括：

S1：将烧结原料混匀制粒获得混合料；烧结原料包括：含铁原料、燃料、熔剂及返矿。

S2：将混合料装满若干烧结杯。

S3：通过液化气点火的方式对第一个烧结杯进行点火。

S4：第一个烧结杯烧结终点前4～8min内，将第一个烧结杯移动到第二个烧结杯的上方。

S5：对第二个烧结杯进行抽风，使第一个烧结杯底部的燃烧带完成对第二个所述烧结杯的点火。

S6：第二个烧结杯烧结终点前4～8min内，将第二个烧结杯移动到第三个烧结杯的上方，依次类推，直至最后一个烧结杯的烧结完成，最终使所有烧结杯获得烧结矿。

进一步的，烧结原料的组分配比为：以质量百分比计，含铁原料64.32％、燃料5.95％、熔剂13.51％及返矿16.22％。燃料为煤粉；熔剂为白云石、石灰石及生石灰。

进一步的，含铁原料的粒度为0～10mm；煤粉选用实验室用无烟煤或烧结车间用焦粉，粒度为0.5～3mm的部分煤粉的重量占总煤粉的重量85％以上；粒度小于3mm的部分熔剂的重量占总熔剂的重量90％以上；返矿的粒度小于5mm。

进一步的，将烧结原料混匀制粒获得混合料，包括：

S101：将称取的烧结原料倒入混料机中进行混料获得一次混合料，混合前将适量的水均匀洒在烧结原料上；混料机的混料时间为6min。

S102：将一次混合料放入圆筒混料机内进行混匀制粒获得所述混合料，混匀制粒过程中加入线状水，混匀制粒的时间为3～5min；混合料的含水率为7.0～7.5％。

进一步的，将混合料装满若干烧结杯，包括：

S201：在烧结杯的底部平铺一定量的烧结矿。

S202：将混合料放在烧结矿的上面，直至混合料填满烧结杯。

进一步的，通过液化气点火的方式对第一个烧结杯进行点火，包括：

S301：开启点火装置的鼓风机。

S302：打开点火装置的液化气阀门。

S303：将液化气点燃，并控制液化气流量与鼓风机的风量的比值为1:33。

S304：当点火装置的点火罩的温度达到1050℃后，将点火罩放置在烧结杯的顶面上。

其中，点火装置的点火时间控制为2min，点火负压为8kPa。

进一步的，该实验方法还包括：

S7：将烧结杯获得烧结矿通过单辊破碎机进行破碎。

S8：将破碎后的烧结矿通过落下装置进行摔打，形成散料。

S9：将散料通过摇摆筛进行筛分，获得的筛上物为成品矿，筛下物为返矿。

进一步的，落下装置将烧结矿进行4此摔打；摇摆筛的筛孔尺寸为6.3×6.3mm，筛分进行30次。

下面通过具体实施例来详细介绍本申请提供的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法：

烧结试验在Φ200×550mm的烧结杯上进行，采用液化气点火，点火负压4Kpa，烧结负压10Kpa，混合料含水量控制在7.5％左右。烧结原料化学成分见表1，煤粉的工业分析见表2，烧结原料配比见表3。

表1烧结原料化学成分(％，w)

表2煤粉工业分析数据(％，w)

表3烧结原料配比(％，w)

实验步骤

1称料，根据指定的配比准确称取混合料。

2混料

混料必须进行两次，一次混料是将称取的全部原料倒入一次混料机中，并用量筒量取水量1000ml，均匀洒在混合料上，混料时间为6min。

二次混匀制粒在φ600×1200圆筒混料机内进行，混料时间为3—5分钟，加线状水1Kg左右，混合5分钟后停止混合机，检查水分是否合适，加水量要满足能将混合料捏拢成团，将团在手中抖动一下，团块散开，此时即为最佳水量。(根据实验室的原料特性，水分控制在7.0—7.5％为最佳)，如水分不足，再补充加水0.5Kg左右，然后取出混合料。

3装料

装料前先在烧结杯中装入1kg(10—20mm)的烧结矿作铺底料，且要铺平；然后将混合料装人φ200×550mm的烧结杯中；将料装满后，将料下压20—30mm。

4点火

先将点火装置的抽风机、鼓风机启动，按住控制柜上的点火键，同时拧开煤气阀门，待煤气点燃后，将煤气量和助燃风量调到最佳点火温度(看到点火器内喷出的火苗呈兰色，煤气流量和鼓风风量之比大约为1:33)，点火负压为8KPa。当温度达到1050℃时，点动控制柜上的“点火罩前进按钮”，把点火器推至烧结杯料面，同时记时，点火时间为2分钟。当点火时间到2分钟后，同时关掉助燃风机和煤气阀门，并使点火器复位，点火结束。(注意：此时不能将秒表按停，要继续记录烧结时间)当点火器被复位后，要迅速将烧结负压调至-10KPa，然后任其波动。

5烧结及结果记录

从点火开始，每2分钟记录烧结负压p和废气温度t，废气温度由低逐渐升高到最大值，开始下降时的瞬间温度即为烧结终点温度，记录这最后一组数据。此时，烧结过程即告结束，使烧结矿冷却2分钟然后停风机。

6卸矿及破矿

当风机停止后，启动单辊破碎机，同时转动卸料装置，将烧结杯中的矿卸入破碎机中破碎，待破碎完毕后，进行落下实验。

7落下实验

将运料小车内的料倒入落下装置的提升料斗内，然后启动电源，将料送到落下实验机的顶部，使料自由落下，重复四次该过程。从2000mm高处落下，经过四次摔打后，清理落下机内的全部散料，装入料盒中，送去做成品筛分实验。

8筛分实验

将落下实验后的料全部倒入筛孔尺寸为6.3×6.3mm的摇摆筛中筛分，筛分30次，将筛上产物和筛下产物分别称重，记录数据。筛上为成品矿，筛下为返矿，二者之和为烧残量。

9烧结矿的粒度组成分析

将摇摆筛的筛上成品矿全部倒入多层往复筛中，控制筛分120次，筛分停止后，分别将各筛上粒级进行称重，记录数据，并计算各粒级的重量百分数。

10、ISO转鼓实验

转鼓实验是在鼓内径为1000mm、内宽500mm的鼓内进行。国际统一规定，烧结矿转鼓试样由40～25、25～16、16～10三个粒级组成，对于教学和科研实验，因为实验量少，一般按各粒级所占比例取总量为7.5kg的试样，对于生产厂家，一般取15kg试样。

举例说明：将22.84kg的试样经过鼓前筛的筛分后，粒度组成如下：

粒级mm	+40	-40+25	-25+16	-16+10	-10	合计
							重量kg	3.06	3.02	2.86	4.10	9.80	22.84
百分比％	13.40	13.22	12.52	17.95	43.97	100.00

如果要配制转鼓试样7.5±0.15kg，则

-40+25mm的量为：7.5×13.33/(13.22+12.52+17.95)＝2.27kg

-25+16mm的量为：7.5×12.52/(13.22+12.52+17.95)＝2.15kg

-16+10mm的量为：7.5×17.95/(13.22+12.52+17.95)＝3.08kg

通过计算，入鼓以上三种粒级7.5kg试样量。入鼓试样取7.5kg，将准确称取的7.5kg试样装入1/2的鼓内后，盖好卸料口盖板，在转速为25±1转/分钟条件下转动8分钟，即200转，然后卸下盖板，放出试样，再将试样倒回6.3mm的摇摆筛中筛分30次，分别对筛上和筛下产物进行称重，并记录结果。

假定入鼓前试样为M0，鼓后筛上+6.3mm的量为M1，则转鼓指数为：

T＝M1/M0×100％。

本烧结实验以两组为一个单元，分成四个单元，分别研究第一个烧结杯烧结终点前4、5、6、8min时，将其移动到已经布好料的第二个烧结杯上方后，对第二个烧结杯进行抽风，同时利用第一个烧结杯的燃烧带下移到底部对第二个烧结杯表面物料进行点火，然后进行烧结。烧结结束后，分别检测两个烧结杯中烧结矿的转鼓强度，并计算出烧结矿成品率。实验结果见表4。

表4烧结点火实验结果

第一个烧结杯烧结终点前时间对烧结矿转鼓指数的影响参见附图2。由图可知，随着第一个烧结杯烧结终点前的时间增加，烧结矿的转鼓指数是增加的。例如，当第一个烧结杯烧结终点前的时间为8分钟(即当还有8分钟，第一个烧结杯的烧结过程将要结束时，将其移到第二个烧结杯的上方进行点火。)，对第二个烧结杯进行点火，然后烧结。第一烧结杯生产的烧结矿的转鼓指数为68.80％，第二烧结杯生产的烧结矿的转鼓指数为68.00％。这是因为随着第一个烧结杯烧结终点前的时间增加，即第一个烧结杯在第二个烧结杯上方接触时间的延长，借助抽风过程，第二个烧结杯从第一个烧结杯获得了更多热量，这样点火的热量就会更多，这有利于第二烧结杯的烧结，第二烧结杯的整个烧结过程中除了自身料层中燃烧产生的热量外，还会持续获得第一烧结杯中热烧结矿冷却时产生的热量，一方面减少了热损失，另一方面使烧结过程更加充分、均匀，这有利于黏结相的生成而减少了玻璃质，从而提高烧结矿的强度。第一个烧结杯中的热烧结矿在冷却过程中，受到下面烧结杯中物料阻力的作用，使自身的冷却过程更加缓慢，这也有利于烧结矿转鼓指数的提高。

第一个烧结杯烧结终点前时间对烧结矿成品率的影响参见附图3。由图可知，随着第一个烧结杯烧结终点前的时间增加，第一烧结杯成品率有所降低，这是因为在移到第二烧结杯上方时，第一烧结杯还在烧结的过程中，这时受到的抽风阻力增大，使物料的透气性变差，所以成品率有所下降。而第二杯的烧结过程如前面所说，随着烧结条件的改善，成品率增大。

本实验对连续烧结点火与冷却工艺的改进进行了初步探索。当代大型钢铁企业均有多台大型烧结机单独作业，都有配套的点火及冷却系统。此工艺应用到生产中对能耗、余热利用、占地面积及投资等问题均能有较大改善。如果更进一步，各台烧结机组成环形闭路烧结，那么点火、冷却工艺均可省去，而且台车蓖条及抽风机的寿命都会延长。

本申请中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于采用了在实验室条件下，对铁矿石烧结点火及冷却工艺进行了优化设计，在上一烧结杯烧结结束前，将其移动到下一布好料的烧结杯上方进行点火，这样整个烧结工艺只需一次点火，既简化了点火工艺，大大降低了烧结点火的能耗，同时利用后一烧结杯的抽风过程使前一烧结杯的烧结矿得到了冷却。这样，有效解决了现有技术中铁矿烧结能耗高，无法满足节能减排要求的技术问题，实现了简化实验烧结工艺，降低烧结能耗和生产成本的技术效果。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

将烧结原料混匀制粒获得混合料；所述烧结原料包括：含铁原料、燃料、熔剂及返矿；

将所述混合料装满若干烧结杯；

通过液化气点火的方式对第一个所述烧结杯进行点火；

第一个所述烧结杯烧结终点前4～8min内，将第一个所述烧结杯移动到第二个所述烧结杯的上方；

对第二个所述烧结杯进行抽风，使第一个所述烧结杯底部的燃烧带完成对第二个所述烧结杯的点火；

第二个所述烧结杯烧结终点前4～8min内，将第二个所述烧结杯移动到第三个所述烧结杯的上方，依次类推，直至最后一个所述烧结杯的烧结完成，最终使所有所述烧结杯获得烧结矿。

2.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

所述烧结原料的组分配比为：以质量百分比计，含铁原料64.32％、燃料5.95％、熔剂13.51％及返矿16.22％。

3.如权利要求2所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

所述燃料为煤粉；

所述熔剂为白云石、石灰石及生石灰。

4.如权利要求3所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

所述含铁原料的粒度为0～10mm；

所述煤粉选用实验室用无烟煤或烧结车间用焦粉，粒度为0.5～3mm的部分所述煤粉的重量占总煤粉的重量85％以上；

粒度小于3mm的部分所述熔剂的重量占总熔剂的重量90％以上；

所述返矿的粒度小于5mm。

5.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，所述将烧结原料混匀制粒获得混合料，包括：

将称取的所述烧结原料倒入混料机中进行混料获得一次混合料，混合前将适量的水均匀洒在所述烧结原料上；所述混料机的混料时间为6min；

将所述一次混合料放入圆筒混料机内进行混匀制粒获得所述混合料，混匀制粒过程中加入线状水，所述混匀制粒的时间为3～5min；所述加水后的混合料的含水率为7.0～7.5％。

6.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，所述将所述混合料装满若干烧结杯，包括：

在所述烧结杯的底部平铺一定量的烧结矿；

将所述混合料放在所述烧结矿的上面，直至所述混合料填满所述烧结杯。

7.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，所述通过液化气点火的方式对第一个所述烧结杯进行点火，包括：

开启点火装置的鼓风机；

打开所述点火装置的液化气阀门；

将液化气点燃，并控制液化气流量与鼓风机的风量的比值为1:33；

当所述点火装置的点火罩的温度达到1050℃后，将所述点火罩放置在所述烧结杯的顶面上。

8.如权利要求7所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

所述点火装置的点火时间控制为2min，点火负压为8kPa。

9.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，还包括：

将所述烧结杯获得所述烧结矿通过单辊破碎机进行破碎；

将破碎后的所述烧结矿通过落下装置进行摔打，形成散料；

将所述散料通过摇摆筛进行筛分，获得的筛上物为成品矿，筛下物为返矿。

10.如权利要求9所述的铁矿石烧结点火及冷却的实验方法，其特征在于，

所述落下装置将所述烧结矿进行4次摔打；

所述摇摆筛的筛孔尺寸为6.3×6.3mm，所述筛分进行30次。