CN108929950B - 一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法 - Google Patents

Abstract

一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法：按照生产要求确定参与配矿的各物料；对各物料试样分别予以烘干；筛分；对各物料的各粒级分别称重，并计算每个粒级在该物料中所占重量百分比；造球；观察成球状况；确定参与配矿的各物料的配比X_n。本发明对烧结物料中不同性质的粒子进行判定，并对烧结配矿过程中的制粒特性指标进行了量化；并能同时满足化学成分指标和混合料制粒特性指标，尤其提出的同时满足混合料中成核粒子与粘附粒子之比≥1.19，中间粒子与粘附粒子之比≤0.69，使烧结矿试样转鼓强度达66%以上，烧结利用系数达1.3t/m²h以上，更准确地指导现场烧结生产。

Description

一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法

技术领域

本发明涉及一种配矿的方法，确切地属于基于混合料制粒特性的烧结配矿方法。

背景技术

烧结所用原料包括含铁原料、熔剂和燃料，三种原料混合后经加水、制粒形成一定的“准颗粒”后，被布到烧结机上进行烧结，最终制成化学成分、粒度和冶金性能都满足高炉要求的烧结矿。而配矿的目的是为了使生产出的烧结矿具有良好的物化性能和冶金性能，以满足高炉对烧结矿质量的要求。因此烧结配矿的好坏直接影响烧结矿的质量和高炉冶炼全过程，对高炉起着至关重要的作用。而在烧结配矿过程中，长期存在以化学成分作为配矿唯一量化指标的配矿现象，而作为对烧结过程透气性起重要作用的混合料的制粒特性，则没有统一的量化指标进行衡量，因此当烧结所用铁矿粉的制粒特性较差时，烧结过程的透气性就会恶化，直接影响烧结矿的产质量指标，成为影响高炉稳定顺行的重要因素。

在烧结混合料制粒过程中，细小粉末颗粒粘附在核粒子的周围或相互聚集，形成所谓的“准颗粒”，烧结用铁矿粉通过与燃料和熔剂混合、制粒形成一定的“准颗粒”后，才能使烧结料具有良好的透气性，从而保证烧结过程的顺利进行。因此烧结前的混合料混匀和制粒至关重要。

对组成“准颗粒”的原始物料粒度分析查明，不同粒级的物料在制粒过程中的行为可区分为三种类型，一种是成核粒子，一种是粘附粒子，一种是中间粒子。成核粒子的粒度较粗，在制粒过程中主要作为“准颗粒”的核，表面被粘附粒子包裹；粘附粒子的粒度较细，在制粒过程中很容易被核粒子粘附，并通过机械力的作用与核粒子一起形成“准颗粒”。中间粒子的粒度处于核粒子与粘附粒子中间，在制粒过程中即不容易作核也不容易被粘附，因此中间粒子含量越多越不利于制粒。烧结配矿中应尽量减少中间粒子的含量，且成核粒子和粘附粒子的比例适宜，才能达到良好的制粒效果。

有文献表明，成核粒子粒级一般大于0.7mm，最适合的粒级范围在1～3mm之间；粘附粒子的粒级一般小于0.2mm；中间粒子的粒级一般在0.7mm～0.2mm之间。以上对三种粒子粒级范围的划分比较笼统，其只关注了粒子的粒级范围的大小，而忽视了粒子的性质。不同性质的粒子，就算粒级范围相同，其粘附能力也存在很大的差别，因此此种判断成核粒子、中间粒子和粘附粒子的方法并不科学也不准确。

本发明“一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法”针对目前烧结领域对于烧结物料中不同性质粒子的评价盲区，科学而准确的对烧结物料中的成核粒子、中间粒子和粘附粒子进行判定，然后在此基础上，确定了烧结配矿中不同粒子之比的比例范围，从而实现了烧结配矿制粒指标的量化，解决了目前在烧结配矿过程中，长期存在以化学成分作为配矿唯一量化指标的配矿现象，而作为对烧结过程透气性起重要作用的混合料的制粒特性，则没有统一的量化指标进行衡量而造成的混合料制粒效果差、烧结矿产质量降低的问题。

发明内容

本发明旨在解决目前烧结配矿过程中长期存在以化学成分作为烧结配矿唯一量化指标，而对烧结物料中不同性质的粒子判定缺失，烧结配矿制粒指标不能量化导致混合料制粒效果差，烧结过程透气性恶化、烧结矿产质量降低的问题，提供一种既能同时满足化学成分指标和混合料制粒特性指标，又能通过同时满足混合料中成核粒子与粘附粒子之比≥1.19，中间粒子与粘附粒子之比≤0.69而实现烧结配矿制粒特性的量化指标进行配矿，且使生产出的烧结矿试样转鼓强度达66％以上，烧结利用系数达1.3t/m²h以上，更准确地指导现场烧结生产的基于混合料制粒特性的烧结配矿方法。

实现上述目的的措施：

一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法，其步骤：

1)首先确定参与配矿的各物料，其确定原则以生产要求为准；

2)对参与配矿的各物料试样分别予以烘干，在烘干温度不低于100℃烘干至含水量≤0.003wt％；

3)进行筛分，分筛出粒度：＞1mm、≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm四个粒级；

4)对各物料分筛出的四个粒级分别进行称重，并计算每个粒级在该物料中所占重量百分比，其计算方法为每个粒级的重量与该物料总重量之比；

5)进行造球：将各物料分筛出的粒度为≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm三个粒级的物料各取不少于2.5kg的量分别置入圆盘造球机中进行造球；并在造球过程中向物料表面喷洒雾化水，造球时间为8～12min，圆盘转速在50～60r/min；

6)观察成球状况，对于不同粒级所属的粒子性质按如下方法进行判定：

粒度＞1mm的作为成核粒子；对于粒度≤1至0.5mm、≤0.5至0.28mm、≤0.28mm三个粒级，其造球后能够自身成球的作为粘附粒子；不能够自身成球的作为中间粒子；

则步骤3)中分筛出的四个粒级所对应的粒子性质确定；

7)确定参与配矿的各物料的配比X_n：

其配比X_n调整的计算依据要同时满足以下两个条件：一是满足配矿后烧结矿的化学成分指标，二是满足配矿后混合料的制粒特性指标；

其中：烧结矿的化学成分以生产要求的指标为准；

混合料的制粒特性指标满足：混合料中成核粒子与粘附粒子含量之比≥1.19，且中间粒子与粘附粒子含量之比≤0.69；

将混合料中成核粒子的含量用A表示；粘附粒子的含量用B表示；中间粒子的含量用C表示；那么混合料的制粒特性指标满足如下公式：

即：且

式中：X_n-表示各物料在混合料中的配比，单位：％

a_n-表示成核粒子在各物料中的重量百分比，单位：％

b_n-表示粘附粒子在各物料中的重量百分比，单位：％

c_n-表示中间粒子在各物料中的重量百分比，单位：％

n-混合料中参与配矿的物料的个数；

其中：a_n的计算方法为：成核粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

b_n的计算方法为：粘附粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

c_n的计算方法为：中间粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

上述各粒级在该物料中的重量百分比在步骤4)中已经测得。

进一步地：所述圆盘造球机中圆盘的安装倾角为44～46°。

进一步地：所述向物料表面喷洒雾化水的量按照各粒级物料重量的5～7％进行。

进一步地：所述参与配矿的各物料系指：各含铁原料，熔剂、燃料。

本发明之所以既满足配矿后烧结矿的化学成分指标，又满足混合料的制粒特性指标，是因为在烧结混合料制粒过程中，细小粉末颗粒粘附在成核粒子的周围或相互聚集，形成所谓的“准颗粒”。对组成“准颗粒”的原始物料粒度分析，不同粒级的物料在制粒过程中的行为可区分为三种类型，一种是成核粒子，一种是粘附粒子，一种是中间粒子。成核粒子的粒度较粗，在制粒过程中主要作为“准颗粒”的核，表面被粘附粒子包裹；粘附粒子的粒度较细，在制粒过程中很容易被成核粒子粘附，并通过机械力的作用与成核粒子一起形成“准颗粒”。中间粒子的粒度处于成核粒子与粘附粒子中间，在制粒过程中即不容易作核也不容易被粘附，因此中间粒子含量越多越不利于制粒。烧结配矿中应尽量减少中间粒子的含量，且成核粒子和粘附粒子的比例适宜，才能达到良好的制粒效果。

本发明之所以将参与配矿的烧结物料按粒度进行分级，并对不同粒级的粒子进行成核粒子、中间粒子和粘附粒子的判定和含量测定，是为了在配矿过程中通过控制混合料中不同粒子的比例范围来保证混合料的原始透气性，避免因制粒特性指标不能量化而引起的混合料制粒效果差，烧结过程透气性恶化导致烧结矿产量和质量降低，且其是经过本申请人大量试验研究，并结合生产中的实际问题，来确定的不同性质粒子适宜的比例范围，即：混合料中成核粒子与粘附粒子之比≥1.19且中间粒子与粘附粒子之比≤0.69，因而其是一种科学有效改善烧结矿产量和质量的烧结配矿方法。

本发明与现有技术相比，对烧结物料中不同性质的粒子进行了判定，并对烧结配矿过程中的制粒特性指标进行了量化，提供了一种同时满足化学成分指标和混合料制粒特性指标，尤其是要同时满足混合料中成核粒子与粘附粒子之比≥1.19，中间粒子与粘附粒子之比≤0.69，能使生产出的烧结矿试样转鼓强度达66％以上，烧结利用系数达1.3t/m²h以上，更准确地指导现场烧结生产的基于混合料制粒特性的烧结配矿方法。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

实施例1

1)首先确定参与配矿的各含铁原料、熔剂和燃料；

本实施例确定的参与配矿的含铁原料、熔剂和燃料共11种，分别为：1-NMF矿，2-NFF矿，3-BNF矿,4-GWF矿,5-JF矿,6-GTF矿,7-返矿,8-石灰石熔剂,9-白云石熔剂,10-生石灰熔剂,11-无烟煤燃料；

2)对参与配矿的11种物料试样分别予以烘干，在烘干温度不低于100℃烘干至含水量≤0.003wt％即可；

3)进行筛分，分筛出粒度＞1mm、≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm四个粒级；

4)对上述11种物料分筛出的四个粒级分别进行称重，并计算每个粒级在该物料中所占重量百分比，计算结果见表1；

5)进行造球：将各物料分筛出的粒度为≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm三个粒级的物料各取不少于2.5kg的量分别置入圆盘造球机中进行造球；并在造球过程中向物料表面喷洒雾化水，其喷洒量根据各参与配矿的物料重量的5～7％内选择即可，以能实现造成球为原则；造球时间为8.5min，圆盘转速在55r/min；圆盘的安装倾角为45°；

6)观察成球状况，对参与配矿的11种物料中不同粒级所属的粒子性质按如下方法进行判定：将粒度>1mm的作为成核粒子；对于粒度≤1至0.5mm、≤0.5至0.28mm和≤0.28mm三个粒级，其造球后能够自身成球的作为粘附粒子；不能够自身成球的作为中间粒子；

判定后参与配矿的11种物料中不同粒级所对应的粒子性质见表1；

表1本实施例参与配矿的11种物料不同粒级的粒子性质及其重量百分比(wt％)

7)确定参与配矿的11种物料的配比X_n：

其配比X_n调整的计算依据：一是满足生产要求的烧结矿化学成分指标：碱度(CaO/SiO₂)在1.85～1.95之间；TFe在57％～58％之间；MgO在1.65％～1.75之间；Al₂O₃,在1.70～1.80之间；二是满足配矿后混合料的制粒特性指标：

即：且

调整后确定的满足要求的各物料的配比(即配矿方案)见表2；

表2本实施例确定的参与配矿的各物料的配比(wt％)

在该配矿方案中：

经代入计算：

该值＞1.19；

该值＜0.69；

说明上述配矿方案符合要求。

本实施例配矿的烧结矿化学成分为：碱度(CaO/SiO₂)为1.92，TFe为57.2％，MgO为1.71％，Al₂O₃,为1.72％；混合料成核粒子与粘附粒子含量之比为2.18，中间粒子与粘附粒子含量之比为0.52，所得烧结矿转鼓强度为67.07％，利用系数为1.462t/m²h。

实施例2

在实施例1所用原料基础上，用一种新的铁矿粉JBB矿代替实施例1中的1-NMF矿，其他熔剂和燃料的品种不变。

按照实施例1中的步骤，对JBB矿进行粒度分级，并对不同粒级所属粒子性质进行判定和重量百分比测定，试验后的结果见表3；

表3 JBB矿不同粒级的粒子性质及其百分含量重量百分比(wt％)

按照实施例1中生产要求的化学成分标准：碱度(CaO/SiO₂)在1.85～1.95之间；TFe在57％～58％之间；MgO在1.65％～1.75之间；Al₂O₃,在1.70～1.80之间和本发明的制粒特性标准：A/B≥1.19且C/B≤0.69，对参与配矿的各物料进行配比调整，调整后的配矿方案见表4；

表4本实施例确定的参与配矿的各物料的配比(wt％)

该配矿方案中：

经代入计算：

该值＞1.19，

该值＜0.69

说明上述配矿方案符合要求。

该配矿方案所得烧结矿化学成分为：碱度(CaO/SiO₂)为1.91，TFe为57.3％，MgO为1.69％，Al₂O₃,为1.75％，满足生产要求；混合料中成核粒子与粘附粒子含量之比为1.90，中间粒子与粘附粒子含量之比为0.58，所得烧结矿转鼓强度为67.60％，利用系数为1.320t/m²h。

实施例3

在实施例1的基础上，改变参与配矿的物料品种和个数，将其中的1-NMF矿去掉，使参与配矿的物料品种变为10种，并使其同样满足实施例1中的化学成分指标，但制粒特性指标超出本发明A/B≥1.19且C/B≤0.69的限定。调整后的参与配矿的各物料的配比(即配矿方案)见表5；

表5本实施例确定的参与配矿的各物料的配比(wt％)

该配矿方案中：

经代入计算：

该值符合本发明的限定指标A/B≥1.19；

该值超出本发明的限定指标C/B≤0.69；

由于上述配矿方案中的两个制粒特性指标A/B≥1.19和C/B≤0.69没能同时满足，故此配矿方案不符合本发明的要求。

该配矿方案烧结矿化学成分为：碱度(CaO/SiO₂)为1.93，TFe为57.5％，MgO为1.70％，Al₂O₃,为1.73％，满足生产要求。该配矿方案所得烧结矿转鼓强度为64.53％，利用系数为1.203t/m²h。

将实施例3与实施例1和2进行对比，可以看出，实施例3中的制粒特性指标由于不符合本发明A/B≥1.19且C/B≤0.69的要求，其配矿方案所得的烧结矿转鼓强度仅为64.53％，利用系数为1.203t/m²h，与实施例1和2相比明显下降。说明本发明能够有效提高烧结矿的产量和质量。

说明：在实施例2及3中，在造球过程中向物料表面喷洒雾化水，其喷洒量根据各参与配矿的物料重量的5～7％内选择即可，以能实现造成球为原则；

其圆盘的安装倾角在44～46°内安装即可。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims (4)

1.一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法，其步骤：

1）按照生产要求确定参与配矿的各物料；

2）对参与配矿的各物料试样分别予以烘干，在烘干温度不低于100℃下烘干至含水量≤0.003wt%；

3）进行筛分，分筛出粒度＞1mm、≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm四个粒级；

4）对各物料分筛出的四个粒级分别进行称重，并计算每个粒级在该物料中所占重量百分比，其计算方法为每个粒级的重量与该物料总重量之比；

5）进行造球：将各物料分筛出的粒度为≤1mm至0.5mm、≤0.5mm至0.28mm、≤0.28mm三个粒级的物料各取不少于2.5kg的量分别置入圆盘造球机中进行造球；并在造球过程中向物料表面喷洒雾化水，造球时间为8～12min，圆盘转速在50～60r/min；

6）观察成球状况，对于不同粒级所属的粒子性质按如下方法进行判定：

粒度＞1mm 的作为成核粒子；对于粒度≤1至0.5mm、≤0.5至0.28mm、≤0.28mm三个粒级，其造球后能够自身成球的作为粘附粒子，不能够自身成球的作为中间粒子；

则步骤3）中分筛出的四个粒级所对应的粒子性质确定；

7）确定参与配矿的各物料的配比X_n：

其配比X_n调整的计算依据要同时满足以下两个条件：一是满足配矿后烧结矿的化学成分指标，二是满足配矿后混合料的制粒特性指标；

其中：烧结矿的化学成分以生产要求的指标为准；

混合料的制粒特性指标满足：混合料中成核粒子与粘附粒子含量之比≥1.19，且中间粒子与粘附粒子含量之比≤0.69；

将混合料中成核粒子的含量用A表示；粘附粒子的含量用B表示；中间粒子的含量用C表示；那么混合料的制粒特性指标满足如下公式：

即：

式中：X_n—表示各物料在混合料中的配比，单位：%

a_n—表示成核粒子在各物料中的重量百分比，单位：%

b_n—表示粘附粒子在各物料中的重量百分比，单位：%

c_n—表示中间粒子在各物料中的重量百分比，单位：%

n—混合料中参与配矿的物料的个数；

其中：a_n的计算方法为：成核粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

b_n的计算方法为：粘附粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

c_n的计算方法为：中间粒子所对应的各粒级在该物料中的重量百分比之和；

上述各粒级在该物料中的重量百分比在步骤4）中已经测得。

2.如权利要求1所述的一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法，其特征在于：所述圆盘造球机中圆盘的安装倾角为44～46°。

3.如权利要求1所述的一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法，其特征在于：所述向物料表面喷洒雾化水的量按照各粒级物料重量的5～7%进行。

4.如权利要求1所述的一种基于混合料制粒特性的烧结配矿方法，其特征在于：所述参与配矿的各物料系指：各含铁原料，熔剂、燃料。