CN109852788A - 一种用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，该方法包括如下步骤：将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，风选得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰；将消石灰、精矿粉、粘结剂和含镁添加剂进行混合，混匀后得到中间混合物；将中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到碱性球团矿。本发明提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，制备的碱性球团矿中SiO₂含量低、碱度高、抗压强度高，SiO₂含量最低可到1.26％、碱度为0.6～1.6、抗压强度>2700N/个。

Description

一种用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置

技术领域

本申请属于高炉冶金技术领域，具体涉及一种用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置。

背景技术

球团矿是高炉炼铁的主要炉料之一。球团矿的种类有酸性球团矿和碱性球团矿，酸性球团矿的SiO₂含量一般在3.5％以上。碱性球团矿的生产一般都是配加石灰石提高CaO含量，提高碱度，其SiO₂含量在2.0～4.5％，碱度在0.5～1.15。石灰石是碳酸盐，焙烧过程分解吸热量大，增加球团矿生产过程的能耗，另外石灰石的CaO含量低，生产高碱度球团矿时，配加量大，尤其如果精矿粉的SiO₂含量高，粒度粗，则石灰石的配加量不仅大，同时需要大量的粘结剂，球团矿的SiO₂含量升高，达不到高炉精料，降低燃料消耗的需求。

高含铁量，低SiO₂含量的炉料是高炉降低燃料消耗，低碳炼铁的关键。目前大部分高炉中的球团矿的使用比例在5～20％，部分高炉能达到50％以上。随着全球环保要求的日益严峻，提高球团矿入炉比例成为趋势。而提高球团矿使用量需要提高其碱度。同时降低球团矿的SiO₂含量和自身生产过程的工序能耗意义重大，是钢铁流程绿色化发展的关键技术之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，其使用消石灰生产碱性球团矿，有利于降低球团SiO₂含量和降低焙烧过程的能耗，得到低硅高碱度球团矿有利于高炉降低燃料消耗，降低碳排放。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种用消石灰制备碱性球团矿的方法，包括如下步骤：

(1)将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰；

(2)将消石灰、精矿粉、粘结剂和含镁添加剂进行混合，混匀后得到中间混合物，所述中间混合物中各组分的质量百分比为：

消石灰1％～8％；精矿粉88％～98％；粘结剂0.03％～1.0％；含镁添加剂0～3％；

(3)将所述中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到所述碱性球团矿。

进一步地，制备的所述碱性球团矿中包含TFe、FeO、SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，上述各组分的质量百分含量如下：

TFe：59.1％～65.6％；FeO：0.4％～0.8％；SiO₂：1.26％～6.0％；CaO：2.2％～5.50％；MgO：0.38％～1.62％；Al₂O₃：0.3％～0.8％。

进一步地，制备的所述碱性球团矿中，CaO与SiO₂的质量比为CaO：SiO₂＝0.6：1～1.60：1。

进一步地，步骤(2)中，所述粘结剂为膨润土或有机粘结剂。

进一步地，步骤(2)中，所述含镁添加剂中MgO的质量百分含量为35％～85％。

进一步地，步骤(2)中，所述精矿粉为单品种精矿粉，或者所述精矿粉为2种以上精矿粉料按任意质量比进行预配料得到的混合精矿粉。

进一步地，步骤(3)中，所述造球工艺包括：

将所述中间混合物制备生球，造球时间为8～12分钟。

进一步地，步骤(3)中，所述筛分工艺包括：

对所述生球进行筛分，筛取粒径范围为8mm～16mm的生球。

进一步地，步骤(3)中，所述焙烧工艺包括依次进行的鼓风干燥、抽风干燥、预预热、预热、焙烧、均热和冷却，其中：

鼓风干燥：温度为280℃～360℃，时间为3～5分钟；

抽风干燥：温度为350℃～500℃，时间为4～7分钟；

预预热：温度为500℃～700℃，时间为4～6分钟；

预热：温度为700℃～1130℃，时间为4～8分钟；

焙烧：温度为1200℃～1280℃，时间为6～15分钟；

均热：温度为1100℃～1150℃，时间为2～4分钟；

冷却：用常温风将球团温度冷却到150℃以下。

基于同样的发明构思，本发明还提供了一种用于实施上述用消石灰制备碱性球团矿的方法的装置，包括按制备工艺依次设置的破碎装置、消化装置、风选装置、混匀装置、造球装置、筛分装置和焙烧装置，其中：

所述破碎装置用于将生石灰破碎至粒径在3mm以下；

所述消化装置用于对破碎后的生石灰加水消化，在所述消化装置中进行第一级消化、第二级消化和第三级消化；

所述风选装置用于对三级消化后的产物进行风选，得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰；

所述混匀装置用于将所述消石灰、所述精矿粉、所述粘结剂和所述含镁添加剂进行混合，得到所述中间混合物；

所述造球装置用于对所述中间混合物进行造球，得到生球；

所述筛分装置用于对所述生球进行筛分，筛取粒径范围为8mm～16mm的生球；

所述焙烧装置用于对所述生球进行焙烧工艺，得到所述碱性球团矿。

由上述技术方案可知，本发明提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，其制备的碱性球团矿是通过精矿粉配加消石灰制得的，所使用的消石灰是将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到的，其中Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³，精矿粉配加该消石灰制备碱性球团矿时，非常有利于降低粘结剂使用量，粘结剂的使用比例可降低至小于0.05％；并且非常有利于降低球团矿中SiO₂含量，该碱性球团矿中SiO₂含量最低可到1.26％；该碱性球团矿的碱度较高，碱度为0.6～1.6，为高炉提供低杂质炉料。

通过本发明提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，能够制得低硅高碱度球团矿，有利于高炉多使用球团矿，降低燃料消耗，降低碳排放。

附图说明

图1为本发明实施例中用消石灰制备碱性球团矿的方法的工艺流程图。

图2为本发明实施例中用消石灰制备碱性球团矿的装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

实施例1：

在本发明实施例中，一种用消石灰制备碱性球团矿的方法，包括如下步骤：

(1)将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到Ca(OH)₂含量为89％、水分含量为1.0％且比表面积为16500cm²/cm³的消石灰；

(2)称取100kg精矿粉，向其中加入0.2kg膨润土作为粘结剂，加入2.7kg消石灰，水作为液态介质，混匀后得到中间混合物，在该中间混合物中，水分质量百分含量为7.5％；

(3)将中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到碱性球团矿。

本实施例中，将该中间混合物置于圆盘造球机内进行造球，造球时间持续10min，筛取其中粒径处于8mm～16mm的生球，如8mm、9mm、10mm、11.5mm、12mm、14mm、15mm、16mm，于焙烧杯内完成焙烧过程，得到碱性球团矿。

焙烧过程包括：生球先进行鼓风干燥，温度是300℃，持续时间为3分钟；接着抽风干燥，温度390℃，持续时间为4分钟；接着预预热，温度590℃，持续时间为5分钟；接着预热，温度900℃，持续时间6分钟；接着焙烧，温度1260℃，持续时间为8分钟；接着均热，温度1145℃，持续时间为3分钟；均热后的球团用(常温)空气冷却到150℃。

经检测，制备的碱性球团矿中包含TFe、FeO、SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，上述各组分的质量百分含量如下：TFe：65.43％；FeO：0.51％；SiO₂：1.9％；CaO：2.5％；MgO：0.45％；Al₂O₃：0.32％。其中，CaO与SiO₂的质量比为CaO：SiO₂＝1.31：1。制备的碱性球团矿的抗压强度为2862N/p。

实施例2：

参见图1，在本发明实施例中，一种用消石灰制备碱性球团矿的方法，包括如下步骤：

(1)将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到Ca(OH)₂含量为86％、水分含量为1.0％且比表面积为18800cm²/cm³的消石灰；

(2)称取60kg精矿粉料①和40kg精矿粉料②，进行预配料得到混合精矿粉，向混合精矿粉中加入0.05kg有机粘结剂作为粘结剂，加入5kg消石灰，加入0.8kg含镁添加剂，含镁添加剂中MgO的质量百分含量约为80％，水作为液态介质，混匀后得到中间混合物，在该中间混合物中，水分质量百分含量为7.0％；

(3)将中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到碱性球团矿。

本实施例中，将该中间混合物置于圆盘造球机内进行造球，造球时间持续12min，筛取其中粒径处于8mm～16mm的生球，如8mm、9mm、10mm、11.5mm、12mm、14mm、15mm、16mm，于焙烧杯内完成焙烧过程，得到碱性球团矿。

焙烧过程包括：生球先进行鼓风干燥，温度是300℃，持续时间为4分钟；接着抽风干燥，温度430℃，持续时间为5分钟；接着预预热，温度610℃，持续时间为6分钟；接着预热，温度1050℃，持续时间6分钟；接着焙烧，温度1255℃，持续时间为9分钟；接着均热，温度1130℃，持续时间为3分钟；均热后的球团用(常温)空气冷却到150℃。

经检测，制备的碱性球团矿中包含TFe、FeO、SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，上述各组分的质量百分含量如下：TFe：62.83％；FeO：0.71％；SiO₂：4.78％；CaO：3.83％；MgO：0.65％；Al₂O₃：0.52％。其中，CaO与SiO₂的质量比为CaO：SiO₂＝0.80：1。制备的碱性球团矿的抗压强度为2754N/p。

实施例3：

参见图1，在本发明实施例中，一种用消石灰制备碱性球团矿的方法，包括如下步骤：

(1)将生石灰破碎至粒径在2mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到Ca(OH)₂含量为88％、水分含量为1.1％且比表面积为15630cm²/cm³的消石灰；

(2)称取30kg精矿粉料①、40kg精矿粉料②和30kg精矿粉料③，进行预配料得到混合精矿粉，向混合精矿粉中加入0.1kg膨润土作为粘结剂，加入6kg消石灰，加入1kg含镁添加剂，含镁添加剂中MgO的质量百分含量为43％，水作为液态介质，混匀后得到中间混合物，在该中间混合物中，水分质量百分含量为7.0％；

(3)将中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到碱性球团矿。

本实施例中，将该中间混合物置于圆盘造球机内进行造球，造球时间持续12min，筛取其中粒径处于8mm～16mm的生球，如8mm、9mm、10mm、11.5mm、12mm、14mm、15mm、16mm，于焙烧杯内完成焙烧过程，得到碱性球团矿。

焙烧过程包括：生球先进行鼓风干燥，温度是280℃，持续时间为5分钟；接着抽风干燥，温度420℃，持续时间为6分钟；接着预预热，温度650℃，持续时间为7分钟；接着预热，温度1100℃，持续时间7分钟；接着焙烧，温度1250℃，持续时间为10分钟；接着均热，温度1120℃，持续时间为3分钟；均热后的球团用(常温)空气冷却到150℃。

经检测，制备的碱性球团矿中包含TFe、FeO、SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，上述各组分的质量百分含量如下：TFe：63.13％；FeO：0.64％；SiO₂：3.75％；CaO：4.49％；MgO：0.43％；Al₂O₃：0.46％。其中，CaO与SiO₂的质量比为CaO：SiO₂＝1.20：1。制备的碱性球团矿的抗压强度为2658N/p。

其他实施例提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法的焙烧工艺参数见表1，中间混合物组分配比见表2，制备得到的碱性球团矿组分含量及抗压强度见表3。

表1实施例4～13提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法的焙烧工艺参数

表2实施例4～13提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法的中间混合物组分配比

表3碱性球团矿组分含量及抗压强度

实施例14：

基于同样的发明构思，本实施例提供了一种用于实施上述实施例2和实施例3的用消石灰制备碱性球团矿的方法的装置，参见图2，该装置包括按制备工艺依次设置的破碎装置、消化装置、风选装置、配料装置、混匀装置、造球装置、筛分装置和焙烧装置，其中：

破碎装置用于将生石灰破碎至粒径在3mm以下，本实施例中破碎装置采用普通破碎机；

消化装置用于对破碎后的生石灰加水消化，在消化装置中进行第一级消化、第二级消化和第三级消化，本实施例中消化装置采用水泥池；

风选装置用于对三级消化后的产物进行风选，得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰，本实施例中风选装置采用普通风选机；

配料装置用于进行预配料，得到精矿粉，本实施例中配料装置采用普通滚筒混料装置；若精矿粉采用单品种精矿粉，则不需要使用配料装置；

混匀装置用于将消石灰、精矿粉、粘结剂和含镁添加剂进行混合，得到中间混合物，本实施例中混匀装置采用普通滚筒混料装置；

造球装置用于对中间混合物进行造球，得到生球，本实施例中造球装置采用圆盘造球机；

筛分装置用于对生球进行筛分，筛取粒径范围为8mm～16mm的生球，本实施例中筛分装置采用普通筛网；

焙烧装置用于对生球进行焙烧工艺，得到碱性球团矿，本实施例中焙烧装置采用焙烧杯。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

本发明提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，粘结剂使用量低，使用比例可降低至0.05％；制备的碱性球团矿中SiO₂含量低，该碱性球团矿中SiO₂含量最低可到1.26％；该碱性球团矿的碱度较高，碱度为0.6～1.6；该碱性球团矿的抗压强度高，抗压强度>2700N/个。通过本发明提供的用消石灰制备碱性球团矿的方法及装置，能够制得低硅高碱度球团矿，为高炉提供低杂质炉料，有利于高炉多使用球团矿，降低燃料消耗，降低碳排放。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将生石灰破碎至粒径在3mm以下，然后加水进行三级消化，三级消化后风选得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰；

(2)将消石灰、精矿粉、粘结剂和含镁添加剂进行混合，混匀后得到中间混合物，所述中间混合物中各组分的质量百分比为：

消石灰1％～8％；精矿粉88％～98％；粘结剂0.03％～1.0％；含镁添加剂0～3％；

(3)将所述中间混合物依次经过造球、筛分和焙烧工艺，得到所述碱性球团矿。

2.如权利要求1所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：制备的所述碱性球团矿中包含TFe、FeO、SiO₂、CaO、MgO和Al₂O₃，上述各组分的质量百分含量如下：

TFe：59.1％～65.6％；FeO：0.4％～0.8％；SiO₂：1.26％～6.0％；CaO：2.2％～5.50％；MgO：0.38％～1.62％；Al₂O₃：0.3％～0.8％。

3.如权利要求2所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：制备的所述碱性球团矿中，CaO与SiO₂的质量比为CaO：SiO₂＝0.6：1～1.60：1。

4.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述粘结剂为膨润土或有机粘结剂。

5.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述含镁添加剂中MgO的质量百分含量为35％～85％。

6.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述精矿粉为单品种精矿粉，或者所述精矿粉为2种以上精矿粉料按任意质量比进行预配料得到的混合精矿粉。

7.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述造球工艺包括：

将所述中间混合物制备生球，造球时间为8～12分钟。

8.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述筛分工艺包括：

对所述生球进行筛分，筛取粒径范围为8mm～16mm的生球。

9.如权利要求1至3中任一项所述的用消石灰制备碱性球团矿的方法，其特征在于：步骤(3)中，所述焙烧工艺包括依次进行的鼓风干燥、抽风干燥、预预热、预热、焙烧、均热和冷却，其中：

鼓风干燥：温度为280℃～360℃，时间为3～5分钟；

抽风干燥：温度为350℃～500℃，时间为4～7分钟；

预预热：温度为500℃～700℃，时间为4～6分钟；

预热：温度为700℃～1130℃，时间为4～8分钟；

焙烧：温度为1200℃～1280℃，时间为6～15分钟；

均热：温度为1100℃～1150℃，时间为2～4分钟；

冷却：用常温风将球团温度冷却到150℃以下。

10.一种用于实施权利要求1所述用消石灰制备碱性球团矿的方法的装置，其特征在于：包括按制备工艺依次设置的破碎装置、消化装置、风选装置、混匀装置、造球装置、筛分装置和焙烧装置，其中：

所述破碎装置用于将生石灰破碎至粒径在3mm以下；

所述消化装置用于对破碎后的生石灰加水消化，在所述消化装置中进行第一级消化、第二级消化和第三级消化；

所述风选装置用于对三级消化后的产物进行风选，得到Ca(OH)₂含量不小于86％、水分含量小于1.5％且比表面积大于13000cm²/cm³的消石灰；

所述混匀装置用于将所述消石灰、所述精矿粉、所述粘结剂和所述含镁添加剂进行混合，得到所述中间混合物；

所述造球装置用于对所述中间混合物进行造球，得到生球；

所述筛分装置用于对所述生球进行筛分，筛取粒径范围为8mm～16mm的生球；

所述焙烧装置用于对所述生球进行焙烧工艺，得到所述碱性球团矿。