CN110004287B - 一种低粘附粉铁料的烧结方法、烧结系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明针对粉矿为主的烧结原料开发一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结工艺，本发明将高炉外返矿作为分流的对象，改变混合料粒度结构，开发新的强化制粒工艺。在对初始混合料粒度结构进行分析的基础上，将一部分返矿分流不直接参与制粒，使得混合料中大于0.5mm的成核粒子含量与小于0.5mm的黏附粉含量的比例更有利于制粒要求，同时改变物料中水分的分布状态，从而改善物料的制粒效果，改善料层透气性，为低水烧结或厚料层烧结提供技术支撑。

Description

一种低粘附粉铁料的烧结方法、烧结系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种烧结系统，特别涉及一种用于烧结低粘附粉铁料的烧结系统，属于烧结矿烧结领域

背景技术

烧结工序作为钢铁企业的第一道高温工序，其能耗在炼铁系统仅次于高炉炼铁工序能耗。2015年全国重点钢铁企业烧结工序能耗为47.20kgce/t，尽管比2014年下降1.28kgce/t，但与国际清洁生产先进水平≤44kgce/t仍差距较大，烧结过程节能潜力巨大。固体燃料消耗占烧结工序总能耗的70％-80％，降低烧结固体燃料消耗是烧结工序节能降耗的关键。由于烧结过程的自动蓄热作用，厚料层烧结作为一种行之有效的降低固体燃料消耗的技术被国内外各大烧结企业广泛应用。进入21世纪以来，我国多数烧结厂如宝钢、武钢、太钢等相继实现了700～750mm厚料层烧结。虽然厚料层烧结具有一系列的优势，但盲目的加厚料层又存在料层气流阻力增加，风机负压过高，烧结机漏风加重，料面有效风量不足，生产率不增反降等问题。如何改善烧结物料的制粒效果，改善料层透气性、提升烧结速度对厚料层烧结技术的进一步发展具有重要意义。

目前，我国大多数烧结企业含铁原料结构以粗粒级的粉矿为主，混合料中成核粒子和黏附粉粒子的比例不能满足最佳制粒的要求，大于0.5mm的粒级量居多。返矿是烧结过程中不可或缺的原料之一，其粒度大多大于1mm。目前，混匀矿中返矿的比率约为25％-50％，高比例的返矿添加量会对烧结过程和烧结矿质量产生重大影响。返矿的循环减少了新混合料的使用量，另一方面，因其改善了混合制粒和烧结过程，混合料中添加返矿还可以提高烧结过程的效率。但是，随着进口矿粉粒度粗化，返矿充当造粒核心的功能有所弱化。其自身粒度大，在一定程度上会破坏制粒过程中小球的正常长大，造成成分和粒度偏析严重，对烧结矿质量造成较大影响。

烧结返矿分为烧结内返矿和高炉外返矿，烧结内返矿多为细粒级，且夹杂有较多的未烧透的烧结生料，循环烧结时并不能明显促进烧结低熔点液相的产生，若将其进行分流，不但不能改善混合料的制粒效果，还会恶化烧结生产指标。而高炉外返矿是烧结成品矿至高炉矿槽的二次筛分产物，3～5mm的粒级居多，不用参与制粒即可达到烧结制粒小球粒度的要求，且高炉外返矿主要以低熔点物质为主，循环烧结后有助于熔融物的产生，增加了烧结液相，提高烧结矿强度。

此外，烧结工序也是钢铁冶炼过程中高污染的集中环节，排放的废气量占钢铁工业总废气量的一半左右，废气中SO_x、NO_x、持久性有机物等污染物的排放均居钢铁工业首位。随着《大气污染防治行动计划》、“史上最严”新《环保法》、《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》等法律法规和相关政策的颁布和实施，对烧结污染物排放指标控制提出了更高的要求。按现行标准要求，所有烧结机执行SO₂浓度200mg/m³、NO_x浓度300mg/m³的排放限值，部分地方标准更加严格，如上海市工业炉窑NO_x排放限制为200mg/m³。2017年由环保部公开的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》征求意见稿中进一步大幅缩紧了各项污染物的排放量，在烟气中氧含量为16％的基准条件下，要求SO₂的排放浓度低于30mg/m³，NO_x的排放浓度低于100mg/m³。

发展至今，单独的烟气脱硫技术已臻于成熟，脱硫效率达90％以上和排放达标并非难事，所追求的目标只是如何进一步降低投资和运行费用，提高运行可靠性和自动化水平，扩大副产物资源化途径。对NO_x治理而言，国内外应用较多、技术相对成熟的烟气脱硝技术为选择性催化还原法(SCR)，脱硝率可达90％，但烧结烟气的温度仅130-150℃，远低于SCR技术需要的适宜反应温度320～450℃，需要消耗大量能源来加热烟气，运行成本较高，且存在催化剂失效引起二次污染的问题。值得关注的是，可实现多污染物协同治理的活性炭烟气净化技术被业内广泛认可，已在宝钢、湛钢、太钢等大型烧结厂成功应用。不管是单塔式设计还是双塔式设计，二氧化硫脱除率均可达95％，而对于氮氧化物来讲，单塔式设计脱硝率不足60％，双塔式设计尽管脱硝率可进一步提高至85％以上，但投资成本也相应地大幅增加。

我国烧结机烟气中NO_x浓度往往介于200-350mg/m³，处于现行国家排放标准限值的边缘，绝大部分烧结厂基于经济性考虑，只配置了烟气脱硫系统，在环保高压下不得不以限产换取环保达标。若能通过工艺过程控制，使得烟气中NO_x生成浓度降低10％-20％，处于警戒线以内，将彻底解决排放达标与高效生产的根本性矛盾。未来几年，随着新排放标准的正式实施，脱硝系统与脱硫系统一样将成为烧结烟气净化的标配，可实现多污染物协同治理的活性炭烟气净化技术也将被各大烧结厂列为首选。对于目前正在筹划建设活性炭烟气净化装置的烧结厂来说，面临了单塔式设计投资成本低但净化后烟气NO_x排放浓度仍高于100mg/m³和双塔式设计净化后烟气NO_x排放浓度可达标但投资成本高的两难境遇。

发明内容

与申请人合作的中南大学范晓慧等在研究铁矿石制粒体系中颗粒-桥液间相互作用机制的基础上，分析混合料制粒行为，建立制粒小球结构模型，研究表明：制粒小球由成核粒子和粘附粉构成，粘附粉包裹成核粒子形成准颗粒，成核粒子和粘附粉粒子的粒度界限是0.5mm，其中小于0.5mm的黏附粉含量占比在40％-50％时最有利于制粒。

为此，本发明针对粉矿为主的烧结原料开发一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结工艺，本发明将高炉外返矿作为分流的对象，改变混合料粒度结构，开发新的强化制粒工艺。在对初始混合料粒度结构进行分析的基础上，将一部分返矿分流不直接参与制粒，使得混合料中大于0.5mm的成核粒子含量与小于0.5mm的黏附粉含量的比例更有利于制粒要求，同时改变物料中水分的分布状态，从而改善物料的制粒效果，改善料层透气性，为低水烧结或厚料层烧结提供技术支撑。

业内专家学者研究表明：烧结过程烟气中的NO_x主要为燃料型NO_x，NO_x中95％以上的N元素来源于燃料。一方面，改善烧结过程中固体燃料(例如焦粉)的燃烧环境，降低焦粉燃烧时周边气膜中的氧势，有助于降低燃料中N元素到NO_x的转化率；另一方面，烧结过程的产物铁酸钙可作为一种催化剂，促进NO_x到N₂的反向还原，有助于及时处理产生的NO_x，实现抑制NO_x的排放量。若能同时结合过程控制和末端治理的优势，先降低烟气NO_x生成浓度，再辅以单塔式活性炭烟气净化装置，即可解决以上的后顾之忧。综上，从工艺角度入手，开发一种低NO_x的烧结过程控制技术对烧结行业的可持续发展至关重要。

针对上述现有技术的缺陷，本发明的另一个目的在于提供一种改性固体燃料及固体燃料改性方法，利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料进行表面改性，并在固体燃料表面黏附少量铁矿粉，形成一种以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。经改性后的固体燃料再参与烧结混合料混匀和制粒，制粒后小球再进行常规烧结。通过该方法改性后的固体燃料由于外表面裹覆了一层石灰乳和铁矿粉，在燃烧时焦粉不会直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成；另外，固体燃料表面的石灰乳和铁矿粉在烧结时迅速生成铁酸钙系产物，从而促进NO_x转化为N₂，减少NO_x的生成量。同时，开发出一种基于烧结低氮氧化物燃烧的固体燃料改性系统及其改性方法，将经过改性的固体燃料用于烧结形成一种新的烧结工艺。经实验研究，采用该方法后烧结烟气中NO_x的生成量和浓度将降低20％-40％，可实现低氮氧化物过程控制。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法。

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％，优选为k小于等于45％，更优选为k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将M3的高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机；

当k大于40％，优选为k大于45％，更优选为k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒；将初始混合料进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机。

在本发明中，参与制粒的混合料部分的含水率为β，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量。

作为优选，制粒过程中，全部烧结混合料的的实际含水量为Q2，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量。

在本发明中，步骤2)中计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，直接输送至二次圆筒混合机内的中后部。

在本发明中，初始混合料包括铁矿粉、固体燃料、生石灰、水、熔剂和其他含铁原料。

作为优选，固体燃料为经过改性的固体燃料，经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。更优选，经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

在本发明中，所述固体燃料为煤粉或焦粉。

在本发明中，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b)在步骤a)得到的石灰乳中加入固体燃料，混合，搅拌，得到经过改性的固体燃料。该经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。

作为优选，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a1)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b1)在步骤a1)得到的石灰乳中加入铁矿粉，搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

c1)将步骤b1)得到的铁矿粉和石灰乳的混合物与固体燃料进行搅拌混合，得到改性固体燃料。该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

作为优选，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a2)将生石灰、铁矿粉和水混合、搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

b2)将得到的铁矿粉和石灰乳的混合物与固体燃料进行搅拌混合，得到改性固体燃料。该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

在上述改性方法中，步骤a)或步骤a1)或步骤a2)中生石灰和水的重量比为1:0.7-3，优选为1:0.8-2，更优选1:0.9-1.5。

在上述改性方法中，步骤b1)或步骤a2)中加入铁矿粉的量为：生石灰和铁矿粉的重量比为1:0.8-3，优选为1:1-2，进一步优选1:1.2-1.8。

在上述改性方法中，步骤b)中石灰乳的重量与固体燃料的质量之比为1:1-4，优选为1:1.2-3；更优选为1:1.5-2。

在上述改性方法中，步骤c1)或步骤b2)中铁矿粉和石灰乳的混合物的重量总和与固体燃料的质量之比为1:0.5-5，优选为1:0.8-3；更优选为1:1-2。

根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统。

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统，该系统包括物料仓、高炉返矿输送装置、高炉返矿分配装置、分流高炉返矿仓、第一混合装置、第二混合装置、烧结机。物料仓包括未分流高炉返矿仓、其他物料仓。高炉返矿分配装置设置在高炉返矿输送装置卸料口的下方。高炉返矿分配装置一端的下方设有未分流高炉返矿仓，高炉返矿分配装置的另一端下方设有分流高炉返矿仓。未分流高炉返矿仓和其他物料仓的出料口通过第一输送装置连接至第一混合装置。第一混合装置的出料口连接至第二混合装置。分流高炉返矿仓的出料口通过第二输送装置连接至第二混合装置的中后部。第二混合装置的出料口通过第三输送装置连接至烧结机。

作为优选，第二输送装置为可移动式皮带输送机。可移动式皮带输送机包括底座、导轨、支撑座、滚轮、皮带、驱动装置。导轨固定设置在底座上。支撑座设置在导轨上并且能够在导轨上移动。滚轮设置在支撑座上。皮带包裹在滚轮的外侧。驱动装置连接滚轮并驱动滚轮转动。

作为优选，所述高炉返矿分配装置为可逆皮带输送装置。

作为优选，可移动式皮带输送机还包括支撑梁。支撑梁固定在底座靠近可移动式皮带输送机卸料的一端，导轨固定设置在底座和支撑梁上。支撑梁伸入第二混合装置的中后部。

作为优选，可移动式皮带输送机还包括挡料板。挡料板设置在伸入第二混合装置一端的皮带上方。优选的是，挡料板的截面为三角形或者半圆形结构。挡料板的底部固定在支撑梁上。

根据本发明提供的第三种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的烧结系统的使用方法。

使用第二种实施方案中所述一种低粘附粉铁料的烧结系统的方法，该方法包括以下步骤：

1)高炉返矿输送装置内的高炉返矿通过高炉返矿分配装置将一部分高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓，剩余部分高炉返矿输送至分流高炉返矿仓；

2)未分流高炉返矿仓和其他物料仓的物料通过第一输送装置输送至第一混合装置进行混合，经过第一混合装置的物料通过第二混合装置进行混合；

3)将第二输送装置靠近第二混合装置一端的皮带伸入第二混合装置的中后部，分流高炉返矿仓内的高炉返矿通过第二输送装置输送至第二混合装置的中后部，进行混合；

4)经过第二混合装置混合的物料通过第三输送装置输送至烧结机进行烧结。

在本发明中，步骤1)中高炉返矿分配装置将一部分高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓，剩余部分高炉返矿输送至分流高炉返矿仓，按照以下方式进行分流：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％，优选为k小于等于45％，更优选为k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓；将M3的高炉外返矿输送至分流高炉返矿仓；

计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，输送至分流高炉返矿仓；

当k大于40％，优选为k大于45％，更优选为k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部输送至未分流高炉返矿仓。

在本发明中，进行步骤3)时，分流高炉返矿仓内的高炉返矿在第二混合装置内的停留时间t，t为0.1-2min，优选为0.3-1.5min更优选为0.5-1min。

在本发明中，将第二输送装置靠近第二混合装置一端的皮带伸入第二混合装置内的距离为y，y为1-5m，优选为2-4m，更优选为2.5-3.5m。

在本发明中，分流高炉返矿仓内的高炉返矿在第二混合装置内的停留时间通过支撑座在导轨上移动，调整第二输送装置上物料输送至第二混合装置的落料点来进行调整。

在本发明中，第二输送装置上物料输送至第二混合装置落料点的位置与第二混合装置出料口的距离为x，

其中：t为分流高炉返矿仓内的高炉返矿在第二混合装置内的停留时间，t0为经过第一混合装置混合后的物料在第二混合装置内的停留时间，L为第二混合装置的总长。

作为优选，第二输送装置中皮带的运行速度为v，

其中：x为第二输送装置上物料输送至第二混合装置落料点的位置与第二混合装置出料口的距离，y为皮带伸入第二混合装置内的距离，H为第二输送装置中皮带上表面距离第二混合装置底部的高度，g为重力加速度。

在本发明中，高炉返矿输送装置用于输送高炉返矿至高炉返矿分配装置，高炉返矿分配装置将部分返矿分流并输送至分流返矿料仓，将另外一部分高炉返矿输送至未分流的高炉返矿仓。生产时，在保持加水量不变的情况下，部分返矿不直接参与制粒过程，而是分流至分流返矿料仓，并进一步由第二输送装置输送至二次圆筒混合机与剩余混合料制粒颗粒混合。一方面提高了直接用于制粒的混合料中粒度小于0.5mm的黏附粉的占比，更符合制粒要求；另一方面在保持总加水量不便的情况下，提高了参与制粒的混合料部分的含水率，增强了混合料的成球性。

在本发明中，物料仓中设有包括未分流的高炉返矿仓在内的各类烧结原料料仓，在制粒过程中，物料仓用于将未分流的高炉返矿以及其他烧结原料(包括铁矿粉、燃料、熔剂)配制成混合料，一次圆筒混合机的主要作用是将烧结混合料混合均匀并加水润湿，二次圆筒混合机的主要作用是将混匀润湿后的混合料进行制粒，得到混合料颗粒，用于烧结。

在本发明中，第二输送装置的下方连接有导轨，第二输送装置可沿导轨移动至二次圆筒混合机外，便于检修。同时，可以调整第二输送装置伸入二次圆筒混合机内的距离，进一步调整分流出来的高炉返矿在二次圆筒混合机内的落料位置，更进一步调整分流出来的高炉返矿与混合料颗粒的混匀时间。

在本发明中，在第二输送装置的下方设有支撑梁，例如钢结构三角支撑梁，对第二输送装置起支撑作用，防止第二输送装置的悬塌。在第二输送装置的上方设有挡料板，防止因旋转而被带至二次圆筒混合机内顶端的物料下落时损坏输送设备。

一般地，返矿包括烧结内返矿和高炉返矿，在本发明中，所述返矿优选为高炉返矿。这是因为，烧结内返矿多为细粒级，且夹杂有较多的未烧透的烧结生料，循环烧结时并不能明显促进烧结低熔点液相的产生，若将其进行分流，不但不能改善混合料的制粒效果，还会恶化烧结生产指标。而高炉返矿是烧结成品矿至高炉矿槽的二次筛分产物，3～5mm的粒级居多，不用参与制粒即可达到烧结制粒小球粒度的要求，且高炉返矿主要以低熔点物质为主，循环烧结后有助于熔融物的产生，增加了烧结液相，提高烧结矿强度。

在本发明中，相比传统制粒工艺，在二次圆筒尾部增设高炉外返矿分流矿仓，来自高炉槽下的高炉外返矿通过一可逆皮带，即可进入配料室原有的高炉外返矿矿仓，也可进入新增的高炉外返矿分流矿仓。

在本发明中，可移动式皮带下方设有轨道，在皮带检修时可移动式皮带可完全退至二次圆筒外，正常情况由二次圆筒尾部伸入y m。在靠近二次圆筒端的可移动式皮带下方设有钢结构的支撑梁，防止可移动式皮带的悬塌。另外在靠近二次圆筒端的可移动式皮带上方设有挡料板，防止因旋转而被带至二次圆筒内顶端的物料落下时损坏可移动式皮带。

在本发明中，石灰乳浆液的制备是将消石灰加入到适量的水中，并不断搅拌，形成悬浮液，采用管道将石灰乳添加到固体燃料中。

在本发明中，通过检测初始混合料的粒度，可以清楚的知道初始混合料内小于0.5mm的粒子的含量，如果小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料的40％-50％，则是最适宜制粒的比例值。如果将高炉返矿全部加入初始混合料后，小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料超过50％，则将高炉返矿全部加入初始混合料参与制粒。如果小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料低于40％占比，则将一部分高炉返矿分流出来，不参与制粒；分出高炉返矿的比例，使得分出部分高炉返矿后，剩余的初始混合料内小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料的40％-50％为准。这就保证了参与第一次混合、第二次混合制粒的初始混合料中小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料的40％-50％，为最适宜的制粒比例；分流出来的高炉返矿输送至第二次混合装置的中后部，与制粒完成初始混合料进行混合后，一起输送至烧结机。由于本发明能够获得最有的制粒情况，使得烧结混合料粒径更加均匀。通过本发明方法制备的烧结混合料，细粒级物料含量减少，粒径均匀，在烧结时，透气性更好。布料厚度相比常规的烧结提高100～200mm，达到800～900mm厚度，并减少固体燃料配加量6％～10％。

在本发明中，通过控制制粒过程中的加水量，优化制粒效果。如果按照现有技术中的加水量，全部烧结混合料的含水量为Q1，物料总量为(M1+M2)，现有技术中烧结混合料的含水率为

采用本发明的技术方案后，由于将一部分(M3)高炉返矿分流出来，该部分高炉返矿不参与前期的制粒过程；也就是说Q1的水用于(M1+M2-M3)部分物料的制粒；即分流部分的高炉返矿不使用和消耗该部分水，使得剩余的参与制粒的混合料部分的含水率变大；采用本发明技术方案，参与制粒的混合料部分的含水率为

显然，采用本发明技术方案后，参与制粒的混合料部分的含水率大于现有技术方案中全部烧结混合料的含水率。本领域技术人员清楚，适当提高制粒混合料的含水量，增强混匀效果，有助于改善制粒效果。但是，制粒混合料的含水量过高后，不但会出现制粒小球的泥化现象，还会使烧结过程过湿带加厚，从而影响整个烧结生产。本发明的技术方案，将一部分高炉返矿分流出来，由于高炉外返矿是烧结成品矿至高炉矿槽的二次筛分产物，大部分高炉返矿的粒径处于3-5mm之间，不用参与制粒即可达到烧结制粒小球粒度的要求。在制粒过程中，如果总烧结混合料的含水量与现有技术中相同，则相当于增加了参与制粒的混合料部分的含水率，有利于制粒。此外，在烧结过程中，没有参与制粒的干燥的高炉返矿周边均是参与制粒的潮湿的初始混合料，在烧结机抽风系统的作用下，干燥的高炉返矿有助于吸收初始混合料过剩的水分，减轻过湿带对料层透气性的恶化效应。

在本发明中，如果按照现有技术中的加水量，全部烧结混合料的含水量为Q1，物料总量为(M1+M2)，现有技术中烧结混合料的含水率为

采用本发明的技术方案后，由于将一部分(M3)高炉返矿分流出来，该部分高炉返矿不参与前期的制粒过程，也就是说分流部分的高炉返矿不使用和消耗该部分水。如果继续采用现有技术中烧结混合料的含水率，则采用本发明方法后，全部烧结混合料的含水量

本发明的技术方案与现有技术方案相对比，全部烧结混合料的含水量明显减少，本领域技术人员清楚，烧结混合料的水分含量越少，烧结时消耗的能量越少。本发明方法中，参与制粒的混合料含水率与现有技术中总混合料的含水率相同，正是由于将部分高炉返矿分流出来，不参与混合制粒，从而减少了总的用水量；因此，进行烧结工序时，可降低烧结混合料中的固体燃料配加量，在不影响烧结矿质量的前提下，实现低水低碳烧结。

在本发明中，通过对固体燃料(例如焦粉或煤粉)的改性，利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料(例如焦粉或煤粉)进行表面改性，并在固体燃料(例如焦粉或煤粉)表面黏附少量铁矿粉，形成一种以固体燃料(例如焦粉或煤粉)为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。经改性后的固体燃料(例如焦粉或煤粉)再参与烧结混合料混匀和制粒，制粒后小球再进行常规烧结。通过该方法改性后的固体燃料(例如焦粉或煤粉)由于外表面裹覆了一层石灰乳和铁矿粉，在燃烧时固体燃料(例如焦粉或煤粉)不会直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成；另外，固体燃料(例如焦粉或煤粉)表面的石灰乳和铁矿粉在烧结时迅速生成铁酸钙系产物，从而促进NO_x转化为N₂，减少NO_x的生成量。

将研发的改性固体燃料(例如焦粉或煤粉)用于烧结，形成新的烧结工艺，具体如下：首先用定量的生石灰和自来水在制浆罐内充分搅拌制备石灰乳，并在石灰乳中添加定量的铁矿粉，通过搅拌保证铁精粉均匀弥散于整个石灰乳中；其次将含铁矿粉的石灰乳通过浆液缓冲罐和浆液循环泵，连续稳定的输入至裹覆筒内，与定量的固体燃料(例如焦粉或煤粉)在裹覆筒内充分搅拌；最终，利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料(例如焦粉或煤粉)进行表面改性，并在固体燃料(例如焦粉或煤粉)表面黏附少量铁矿粉，形成一种以固体燃料(例如焦粉或煤粉)为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的新型燃料结构。经改性后的固体燃料(例如焦粉或煤粉)与剩余烧结混合料(包括烧结用剩余的生石灰、剩余的水、其它熔剂、含铁原料)一并进入一次滚筒或强力混合机(优选强力混合机)进行混匀，而后与常规烧结工艺类似进入二次滚筒进行制粒，制粒后小球布置于烧结机台车上进行烧结。

新工艺中将烧结用全部固体燃料(例如焦粉或煤粉)进行表面改性。为了考虑改性后固体燃料至下一工序(与其余烧结混合料混匀)的运输问题，要求含铁矿粉的石灰乳量与固体燃料量配比不可过高，否则改性后固体燃料在皮带运输过程中可能会出现过湿淌水的现象；同时为了保证固体燃料改性对降低烧结氮氧化物生成量的效果，要求含铁矿粉的石灰乳量与固体燃料量配比又不能太低。经实验研究，固体燃料表面改性系统中初步优选生石灰量+水量+铁矿粉量与固体燃料量比例为1:0.5-5，优选为1:0.8-3；更优选为1:1-2，进一步优选1:1.2-1.8。其中，生石灰量与水量的适宜配比主要是在保证石灰乳流动性为前提的条件下而确定的，加水量过少，石灰乳制备系统、运输系统可能会出现堵塞或固体燃料表面改性无效果等严重问题；而加水量过多，一方面可能会出现上述改性后固体燃料过湿淌水问题，另一方面，可能会出现后续混匀、制粒过程无水可用现象，破坏原有的物料水平衡。经实验研究，对于制备同样流动性的石灰乳，不同活性度的石灰需水量不一，初步优选的生石灰量与水量比例为1:0.7-3，优选为1:0.8-2，更优选1:0.9-1.5；例如1:1。其中，初步优选的生石灰量与铁矿粉量为1:0.8-3，优选为1:1-2，进一步优选1:1.2-1.，铁矿粉量不宜过多，应尽可能保证裹覆于固体燃料表面的物质中钙铁摩尔比大于1:1，烧结时易于形成铁酸钙系物质；另一方面铁粉量过多会降低石灰乳的黏性，影响固体燃料表面改性的效果。

在本发明中，将用于焦粉经过改性，使得焦粉的外周包裹一层生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳，从而保证在燃烧时焦粉不会直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成。同时，在外周包围的石灰乳中加入铁精矿，使得铁精矿也附着在焦粉表面，形成一种以焦粉为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构；焦粉表面的石灰乳和铁矿粉在烧结时迅速生成铁酸钙系产物，铁酸钙系产物可以使得焦粉在燃烧是产生的NO_x转化为N₂，进一步减少NO_x的生成量。本发明通过两部改性，石灰乳包裹在焦粉外周达到减少NO_x的生成的目的，石灰乳中加入铁精矿，生成铁酸钙系产物，促使产生的NO_x转化为N₂；可实现低氮氧化物过程控制。

在本发明中，改性焦粉用的石灰乳是生石灰经过过渡消化后获得的，通过生石灰的过渡消化，能够形成黏度极强的石灰乳，石灰乳为乳液状的粘稠物。本发明的第一步骤中生石灰和水的比例控制在1:0.7-3，优选为1:0.8-2，更优选1:0.9-1.5的范围内，改变现有技术中加入润湿量的水分，增加水的用量，使得生石灰完全消化，形成乳液状的石灰乳。本发明这一特征带来极强的效果：通过石灰乳包裹在焦粉的外侧，避免焦粉直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成。此外，由于焦粉是疏水性的小颗粒，在现有的技术中，焦粉极难与其他烧结原料混合成粒状，焦粉往往都是独立存在于烧结原料中，这就使得焦粉和其他原料混合很难达到均匀的状态。本发明经过改性后的焦粉，外周包裹一层石灰乳，石灰乳具有极强的黏度，在后续加入其他烧结原料时，使得焦粉能够与其他烧结原料粘接在一起，从而通过制粒时，焦粉也作为其中的一部分，实现焦粉与其他烧结原料的混合制粒，焦粉和其他烧结原料混合均匀，提高烧结球团的混匀度，从而在烧结过程中，混合均匀的烧结球团能够更好、更均匀的实现烧结效果，提高烧结球团的品质。

在本发明中，用于烧结用的燃料(例如焦粉或煤粉)，全部进行改性，然后再加入到其他剩余烧结料中去，剩余烧结料中没有焦粉。通过对全部焦粉的改性，使得烧结烟气中的氮氧化物浓度大大降低，从而在源头上减少了氮氧化物的产生。经实验研究，采用该方法进行烧结后，烧结烟气中NO_x的生成量和浓度将降低20％-40％，极大的减少了氮氧化物的排放，保护了环境。

在本发明中，生石灰提前消化结合强力混合，使得起粘结作用的消石灰充分分散，进一步改善主体物料的制粒效果。

在本发明中，通过粗粒物料分流还带来以下有益技术效果：①使主体物料满足制粒最佳的粘附粉含量要求，改善制粒混合料的透气性；布料厚度相比常规的烧结提高100～200mm，达到800～900mm厚度；②使主体物料中不含粗糙、坚硬而对强力混合机桨叶磨损大的物料，从而提高桨叶使用寿命；③生石灰提前消化结合强力混合，使得起粘结作用的消石灰充分分散，进一步改善主体物料的制粒效果；④主体物料的粒度分布变窄，制粒过程利于获得粒度分布较为集中的制粒小球，加之粗粒物料在料层中起骨架作用，有利于改善料层透气性；⑤可以降低制粒所需的水分，减少烧结过程的过湿现象，提高烧结过程的透气性；因此，粗粒物料分流有机结合强力混合和生石灰消化技术，可以大幅改善透气性，提高烧结料层厚度，实现低粘附粉铁料的厚料层烧结。

此外，采用本发明的技术方案，粗粒物料分流技术的实施，一方面大幅提高了烧结料层厚度，利用厚料层的蓄热作用减少固体燃料的消耗，另一方面可以采用低水分烧结，减少水分蒸发的的热量消耗，进一步减少固体燃料消耗。因此，通过粗粒物料的合理分流和相应配合措施，实现了低粘附粉铁料的低水、厚料层烧结，最大程度的降低了固体燃料的消耗。

在发明中，通过石灰乳对燃料进行处理：①由于消石灰良好的亲水性能，其粘附在燃料的表面，使得疏水的燃料改变为亲水性，从而燃料可以在制粒过程中被其他烧结物料所粘附，有利于降低燃料过程的氧化性气氛，抑制NOx的生成，同时由于CaO具有催化燃烧的作用，不会影响燃料的燃烧速度；②通过控制CaO和固体燃料的比例，使得在燃料表面形成薄层CaO膜，在制粒过程铁矿粉继续在燃料表面CaO膜上粘附，高温过程CaO和铁矿石接触的界面迅速生成铁酸钙矿物，可以起抑制NOx生成的作用。

与现有技术相比较，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：

1、通过将部分高炉返矿分流，不参与混合制粒过程，控制了初始混合料中小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料的40％-50％，则是最适宜制粒的比例值；制得的烧结混合料粒径均匀，提高烧结矿的品质；

2、通过将部分高炉返矿分流，在使用同样水分的情况下，提高了混合制粒过程中混合料的含水率，使得制粒效果更加优越；在保证相同加水率的情况下，减少了水分的总用量，降低燃料消耗；

3、本发明利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料进行表面改性，形成一种以固体燃料为核、石灰乳挂浆的新型燃料结构；表面改性后的固体燃料在燃烧时不会直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成；

4、本发明利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料进行表面改性，并在固体燃料表面黏附少量铁矿粉，形成一种以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的新型燃料结构；采用本发明方法改性后的固体燃料，其表面的石灰和铁矿粉在烧结时迅速生成铁酸钙系产物，从而抑制NO_x的生成。

采用本发明技术改性后的焦粉再参与烧结的过程中，针对现行国家污染物排放标准(≤300mg/m³)，烧结烟气只需经脱硫系统净化后即可外排；针对未来新国家污染物排放标准(≤100mg/m³)，烧结烟气只需配置单塔式活性炭烟气净化装置即可达标。

附图说明

图1为本发明一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统的结构示意图；

图2为本发明烧结系统中第二输送装置的结构示意图；

图3为图2中A-A部位本剖视图。

附图标记：1：物料仓；2：高炉返矿输送装置；3：高炉返矿分配装置；4：分流高炉返矿仓；5：第一混合装置；6：第二混合装置；7：烧结机；101：未分流高炉返矿仓；102：其他物料仓；L1：第一输送装置；L2：第二输送装置；L201：底座；L202：导轨；L203：支撑座；L204：滚轮；L205：皮带；L206：驱动装置；L207：支撑梁；L208：挡料板；L3：第三输送装置。

具体实施方式

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法。

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％，优选为k小于等于45％，更优选为k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将M3的高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机；

当k大于40％，优选为k大于45％，更优选为k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒；将初始混合料进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机。

在本发明中，参与制粒的混合料部分的含水率为β，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量。

作为优选，制粒过程中，全部烧结混合料的的实际含水量为Q2，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量。

在本发明中，步骤2)中计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，直接输送至二次圆筒混合机内的中后部。

在本发明中，初始混合料包括铁矿粉、固体燃料、生石灰、水、熔剂和其他含铁原料。

作为优选，固体燃料为经过改性的固体燃料，经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。更优选，经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

在本发明中，所述固体燃料为煤粉或焦粉。

在本发明中，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b)在步骤a)得到的石灰乳中加入固体燃料，混合，搅拌，得到经过改性的固体燃料。该经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。

作为优选，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a1)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b1)在步骤a1)得到的石灰乳中加入铁矿粉，搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

c1)将步骤b1)得到的铁矿粉和石灰乳的混合物、固体燃料混合，搅拌，得到改性固体燃料。该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

作为优选，所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a2)将生石灰、铁矿粉和水混合、搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

b2)将得到的铁矿粉和石灰乳的混合物、固体燃料混合，搅拌，得到改性固体燃料。该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

在上述改性方法中，步骤a)或步骤a1)或步骤a2)中生石灰和水的重量比为1:0.7-3，优选为1:0.8-2，更优选1:0.9-1.5。

在上述改性方法中，步骤b1)或步骤a2)中加入铁矿粉的量为：生石灰和铁矿粉的重量比为1:0.8-3，优选为1:1-2，进一步优选1:1.2-1.8。

在上述改性方法中，步骤b)中石灰乳的重量与固体燃料的质量之比为1:1-4，优选为1:1.2-3；更优选为1:1.5-2。

在上述改性方法中，步骤c1)或步骤b2)中铁矿粉和石灰乳的混合物的重量总和与固体燃料的质量之比为1:0.5-5，优选为1:0.8-3；更优选为1:1-2，进一步优选1:1.2-1.8。

根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统。

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统，该系统包括物料仓1、高炉返矿输送装置2、高炉返矿分配装置3、分流高炉返矿仓4、第一混合装置5、第二混合装置6、烧结机7。物料仓1包括未分流高炉返矿仓101、其他物料仓102。高炉返矿分配装置3设置在高炉返矿输送装置2卸料口的下方。高炉返矿分配装置3一端的下方设有未分流高炉返矿仓101，高炉返矿分配装置3的另一端下方设有分流高炉返矿仓4。未分流高炉返矿仓101和其他物料仓102的出料口通过第一输送装置L1连接至第一混合装置5。第一混合装置5的出料口连接至第二混合装置6。分流高炉返矿仓4的出料口通过第二输送装置L2连接至第二混合装置6的中后部。第二混合装置6的出料口通过第三输送装置L3连接至烧结机7。

作为优选，第二输送装置L2为可移动式皮带输送机。可移动式皮带输送机包括底座L201、导轨L202、支撑座L203、滚轮L204、皮带L205、驱动装置L206。导轨L202固定设置在底座L201上。支撑座L203设置在导轨L202上并且能够在导轨L202上移动。滚轮L204设置在支撑座L203上。皮带L205包裹在滚轮L204的外侧。驱动装置L206连接滚轮L204并驱动滚轮L204转动。

作为优选，所述高炉返矿分配装置3为可逆皮带输送装置。

作为优选，可移动式皮带输送机还包括支撑梁L207。支撑梁L207固定在底座L201靠近可移动式皮带输送机卸料的一端，导轨L202固定设置在底座L201和支撑梁L207上。支撑梁L207伸入第二混合装置6的中后部。

作为优选，可移动式皮带输送机还包括挡料板L208。挡料板L208设置在伸入第二混合装置6一端的皮带L205上方。优选的是，挡料板L208的截面为三角形或者半圆形结构。挡料板L208的底部固定在支撑梁L207上。

根据本发明提供的第三种实施方案，提供一种低粘附粉铁料的烧结系统的使用方法。

使用第二种实施方案中所述一种低粘附粉铁料的烧结系统的方法，该方法包括以下步骤：

1)高炉返矿输送装置2内的高炉返矿通过高炉返矿分配装置3将一部分高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓101，剩余部分高炉返矿输送至分流高炉返矿仓4；

2)未分流高炉返矿仓101和其他物料仓102的物料通过第一输送装置L1输送至第一混合装置5进行混合，经过第一混合装置5的物料通过第二混合装置6进行混合；

3)将第二输送装置L2靠近第二混合装置6一端的皮带L205伸入第二混合装置6的中后部，分流高炉返矿仓4内的高炉返矿通过第二输送装置L2输送至第二混合装置6的中后部，进行混合；

4)经过第二混合装置6混合的物料通过第三输送装置L3输送至烧结机7进行烧结。

在本发明中，步骤1)中高炉返矿分配装置3将一部分高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓101，剩余部分高炉返矿输送至分流高炉返矿仓4，按照以下方式进行分流：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％，优选为k小于等于45％，更优选为k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓101；将M3的高炉外返矿输送至分流高炉返矿仓4；

计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，输送至分流高炉返矿仓4；

当k大于40％，优选为k大于45％，更优选为k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部输送至未分流高炉返矿仓101。

在本发明中，进行步骤3)时，分流高炉返矿仓4内的高炉返矿在第二混合装置6内的停留时间t，t为0.1-2min，优选为0.3-1.5min更优选为0.5-1min。

在本发明中，将第二输送装置L2靠近第二混合装置6一端的皮带L205伸入第二混合装置6内的距离为y，y为1-5m，优选为2-4m，更优选为2.5-3.5m。

在本发明中，分流高炉返矿仓4内的高炉返矿在第二混合装置6内的停留时间通过支撑座L203在导轨L202上移动，调整第二输送装置L2上物料输送至第二混合装置6的落料点来进行调整。

在本发明中，第二输送装置L2上物料输送至第二混合装置6落料点的位置与第二混合装置6出料口的距离为x，

其中：t为分流高炉返矿仓4内的高炉返矿在第二混合装置6内的停留时间，t0为经过第一混合装置5混合后的物料在第二混合装置6内的停留时间，L为第二混合装置6的总长。

作为优选，第二输送装置L2中皮带L205的运行速度为v，

其中：x为第二输送装置L2上物料输送至第二混合装置6落料点的位置与第二混合装置6出料口的距离，y为皮带L205伸入第二混合装置6内的距离，H为第二输送装置L2中皮带L205上表面距离第二混合装置6底部的高度，g为重力加速度。

实施例1

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量M1为970kg，小于0.5mm的粒子含量M2为630kg；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量M0为240kg；初始混合料的总量M1+M2为1600kg；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k为39.38％，

k小于40％，

α为分流系数，α为0.45；计算的M3为200kg；将M0-M3＝40kg的高炉外返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将200kg的高炉外返矿进行分流，直接输送至二次圆筒混合机内的中后部。

实施例2

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量M1为780kg，小于0.5mm的粒子含量M2为820kg；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量M0为240kg；初始混合料的总量M1+M2为1600kg；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k为51.25％，

k大于50％，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒；将初始混合料进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒。

实施例3

一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量M1为1000kg，小于0.5mm的粒子含量M2为600kg；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量M0为240kg；初始混合料的总量M1+M2为1600kg；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k为37.50％，

k小于40％，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.45；计算得到M3为267kg；由于M3大于M0，故将所有的240kg高炉外返矿进行分流，在二次圆筒混合机内的中后部与其余已制粒的混合料进行短时间混匀后送至烧结机。

对比例1

重复实施例1，只是20kg的高炉返矿分流；分流后初始混合料中小于0.5mm的粒子的占比为39.87％；将(M0-M3)220kg的高炉返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将20kg的高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机。

对比例2

重复实施例1，将全部的高炉不参与返矿分流；初始混合料中小于0.5mm的粒子的占比为39.38％；将240kg的高炉返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；获得烧结混合料送往烧结机。

检测实施例1，对比例1、2，最终烧结混合料中小于3mm的细粒级物料含量，及不同料层厚度下烧结矿的成品率如下表：

	实施例1	对比例1	对比例2
				烧结混合料中<3mm的含量，％	25	40	42
烧结机料层为700mm时，烧结矿成品率，％	81	79	75
				烧结机料层为850mm时，烧结矿成品率，％	82	78	76

注：以一台600m²烧结机为例，成品率每提高1％，年增产烧结矿量达6.5万t。

通过将部分高炉返矿分流，不参与混合制粒过程，控制了初始混合料中小于0.5mm的粒子的含量占整个初始混合料的45％左右，则是最适宜制粒的比例值；制得的烧结混合料粒径均匀，提高烧结矿的品质。通过控制初始混合料中小于0.5mm的粒子的含量占比，使得获得的烧结混合料的粒度分布变窄，制粒过程利于获得粒度分布较为集中的制粒小球，烧结混合料中的粒径更加均匀。加之粗粒物料在料层中起骨架作用，有利于改善料层透气性；在烧结机料层加厚时，效果更加明显。由于制粒效果均匀，也更加节省燃料的用量。

实施例4

重复实施例1，按照现有技术的烧结混合料的含水率为7.5％，加入等量的水；在制粒过程中，由于有M₃的返矿分流，因此，实际参与制粒的混合料中的含水率为β，

经计算为8.6％。其中，Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量，120kg。

实施例5

重复实施例1，按照现有技术中实际参与制粒的混合料含水率7.5％，按照此含水率，在制粒过程中，由于有M₃的返矿分流，因此，需要加入的水更少，烧结混合料(整个原料，包括初始混合料和返矿分流的矿料)的实际含水量为Q2，

经计算为105kg；其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量，为120kg。

对比例3

重复实施例1，按照现有技术进行制粒，全部烧结混合料的含水率β为7.5％，加水量为120kg。

	实施例4	实施例5	对比例3
				全部烧结混合料的含水量，kg	Q1(120)	Q2(105)	Q1(120)
含水率(实际参与制粒的烧结混合料的含水率)β，％	8.6	7.5	7.5
				燃料配比，％	5.6	5.3	5.6

实施例4与对比例3相比，加入等量的水，由于实施例4中有M₃的返矿分流，该返矿粉料的物料不参与制粒过程，相当于加入的水只用于(M1+M2-M3)的物料的制粒，因此，在实际制粒过程中，烧结混合料的实际含水率更高。

实施例5与对比例3相比，按照现有技术在制粒过程中烧结混合料的含水率(也就是含水比例)，由于实施例4中有M₃的返矿分流，该返矿粉料的物料不参与制粒过程，在同样含水率的情况下，由于参与制粒的物料减少，所以总的用水量更少。

通过将部分高炉返矿分流，在使用同样水分的情况下，提高了混合制粒过程中混合料的含水率，使得制粒效果更加优越、制粒更加均匀。在保证相同含水率的情况下，减少了水分的总用量，降低了燃料消耗。

实施例6

重复实施例1，只是固体燃料采用焦粉，焦粉经过以下方法进行改性：

a)将5t/h生石灰和5t/h水混合、搅拌，得到石灰乳；

b)在步骤1)得到的石灰乳中加入30t/h焦粉混合，搅拌，得到改性焦粉，该改性焦粉为以焦粉为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。

实施例7

重复实施例1，只是固体燃料采用焦粉，焦粉经过以下方法进行改性：

a1)将5t/h生石灰和5t/h水混合、搅拌，得到石灰乳；

b1)在步骤a1)得到的石灰乳中加入10t/h铁矿粉，搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

c1)将步骤b1)得到的铁矿粉和石灰乳的混合物、30t/h焦粉混合，搅拌，得到改性焦粉。该改性焦粉为以焦粉为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

实施例8

重复实施例1，只是固体燃料采用焦粉，焦粉经过以下方法进行改性：

a2)将6t/h生石灰、6t/h铁矿粉和5t/h水混合、搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

b2)将得到的铁矿粉和石灰乳的混合物、30t/h焦粉混合，搅拌，得到改性焦粉。该改性焦粉为以焦粉为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

对比例4

一种烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)将9t/h的焦粉与180t/h铁精矿、8t/h生石灰、15t/h水混合、搅拌，获得预混合料；

2)将步骤1)获得的预混合料；作为小于0.5mm的粒子，然后按照实施例1的方法进行，

其中：剩余烧结料包括21t/h的焦粉和其余的生石灰、水、熔剂、含铁原料。

对比例5

1)采用现有技术将全部烧结料直接经混匀制粒，获得预混合料；

2)将步骤1)获得的预混合料；作为小于0.5mm的粒子，然后按照实施例1的方法进行，

其中：全部烧结料是指30t/h的焦粉和诸如生石灰、水、熔剂、含铁原料等烧结物料。

检测实施例6、7、8，对比例4、5，进行烧结后，从烧结机引出的烧结烟气中氮氧化物的浓度，情况如下表：

原燃料条件1是指现有技术中，烧结工艺排放烟气中氮氧化物浓度高于300mg/m³的工艺条件。原燃料条件2是指现有技术中，烧结工艺排放烟气中氮氧化物浓度高于200mg/m³、低于300mg/m³的工艺条件。现有技术中，采用的是两套标准；按现行标准要求，所有烧结机执行SO₂浓度200mg/m³、NO_x浓度300mg/m³的排放限值；部分地方标准更加严格，如上海市工业炉窑NO_x排放限制为200mg/m³。

实施例6中将生石灰和水按照2.5:1的重量比进行混合，将生石灰充分乳化，形成石灰乳，然后再与焦粉进行混合，形成石灰乳包裹焦粉的改性固体燃料。实施例7中将生石灰和水按照1:1的重量比进行混合，将生石灰充分乳化，形成石灰乳，再在石灰乳中加入铁矿粉，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；然后加入焦粉，形成以焦粉为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构的改性固体燃料。实施例8中直接将生石灰、铁矿粉和水混合、搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；然后加入焦粉，同样形成以焦粉为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构的改性固体燃料。

对比例4中干燥的混合料(9t/h的焦粉、180t/h铁精矿、8t/h生石灰)和15t/h的水按照13:1的重量比进行混合，这过程中所有混合料在水的作用下形成相对干燥的粉状物料。对比例5采用现有技术的方案进行烧结。

本发明利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料进行表面改性，形成一种以固体燃料为核、石灰乳挂浆的新型燃料结构；表面改性后的固体燃料在燃烧时不会直接暴露于含氧烧结气流介质中，降低了NO_x的生成；本发明利用生石灰过量消化而产生的黏度极强的石灰乳对疏水性较差的固体燃料进行表面改性，并在固体燃料表面黏附少量铁矿粉，形成一种以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的新型燃料结构；采用本发明方法改性后的固体燃料，其表面的石灰和铁矿粉在烧结时迅速生成铁酸钙系产物，从而抑制NO_x的生成。

采用本发明提供的改性焦粉采用现有的烧结机用于烧结，针对现行国家污染物排放标准(氮氧化物浓度≤300mg/m³)，烧结烟气只需经脱硫系统净化后即可外排；针对未来新国家污染物排放标准(氮氧化物浓度≤100mg/m³)，烧结烟气只需配置单塔式活性炭烟气净化装置即可达标。

Claims (26)

1.一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结方法，该方法包括以下步骤：

1)对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

2)计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿与其他初始混合料一起进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将M3的高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机；

当k大于40％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒；将初始混合料进入一次圆筒混匀，而后进入二次圆筒混合机制粒；将高炉外返矿在二次圆筒混合机内的中后部进行短时间混匀后，获得烧结混合料送往烧结机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中步骤2)中，当k小于等于45％时，称取M3的高炉返矿分流；当k大于45％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：其中步骤2)中，当k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；当k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：参与制粒的混合料部分的含水率为β，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量；或者

制粒过程中，全部烧结混合料的实际含水量为Q2，

其中：Q1为现有技术中全部烧结混合料的含水量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，直接输送至二次圆筒混合机内的中后部。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：初始混合料包括铁矿粉、固体燃料、生石灰、水、熔剂和其他含铁原料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：固体燃料为经过改性的固体燃料，经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆包裹的燃料结构。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：经过改性的固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述固体燃料为煤粉或焦粉。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b)在步骤a)得到的石灰乳中加入固体燃料，混合，搅拌，得到经过改性的固体燃料。

11.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于：所述经过改性的固体燃料按照以下方式进行改性：

a1)将生石灰和水混合、搅拌，得到石灰乳；

b1)在步骤a1)得到的石灰乳中加入铁矿粉，搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

c1)将步骤b1)得到的铁矿粉和石灰乳的混合物与固体燃料进行搅拌混合，得到改性固体燃料，该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构；或者

a2)将生石灰、铁矿粉和水混合、搅拌，得到铁矿粉和石灰乳的混合物；

b2)将得到的铁矿粉和石灰乳的混合物与固体燃料进行搅拌混合，得到改性固体燃料，该改性固体燃料为以固体燃料为核、石灰乳挂浆、铁矿粉裹覆的燃料结构。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤a)中生石灰和水的重量比为1:0.7-3；和/或

步骤b)中石灰乳的重量与固体燃料的质量之比为1:1-4。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤a)中生石灰和水的重量比为1:0.8-2；和/或

步骤b)中石灰乳的重量与固体燃料的质量之比为1:1.2-3。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：步骤a)中生石灰和水的重量比为1:0.9-1.5；和/或

步骤b)中石灰乳的重量与固体燃料的质量之比为1:1.5-2。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：步骤a1)或步骤a2)中生石灰和水的重量比为1:0.7-3；和/或

步骤b1)或步骤a2)中加入铁矿粉的量为：生石灰和铁矿粉的重量比为1:0.8-3；和/或

步骤c1)或步骤b2)中铁矿粉和石灰乳的混合物的重量总和与固体燃料的质量之比为1:0.5-5。

16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：步骤a1)或步骤a2)中生石灰和水的重量比为1:0.8-2；和/或

步骤b1)或步骤a2)中加入铁矿粉的量为：生石灰和铁矿粉的重量比为1:1-2；和/或

步骤c1)或步骤b2)中铁矿粉和石灰乳的混合物的重量总和与固体燃料的质量之比为1:0.8-3。

17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：步骤a1)或步骤a2)中生石灰和水的重量比为1:0.9-1.5；和/或

步骤b1)或步骤a2)中加入铁矿粉的量为：生石灰和铁矿粉的重量比为1:1.2-1.8；和/或

步骤c1)或步骤b2)中铁矿粉和石灰乳的混合物的重量总和与固体燃料的质量之比为1:1-2。

18.一种低粘附粉铁料的强化制粒烧结系统的使用方法，该系统包括物料仓(1)、高炉返矿输送装置(2)、高炉返矿分配装置(3)、分流高炉返矿仓(4)、第一混合装置(5)、第二混合装置(6)、烧结机(7)；物料仓(1)包括未分流高炉返矿仓(101)、其他物料仓(102)；高炉返矿分配装置(3)设置在高炉返矿输送装置(2)卸料口的下方；高炉返矿分配装置(3)一端的下方设有未分流高炉返矿仓(101)，高炉返矿分配装置(3)的另一端下方设有分流高炉返矿仓(4)；未分流高炉返矿仓(101)和其他物料仓(102)的出料口通过第一输送装置(L1)连接至第一混合装置(5)，第一混合装置(5)的出料口连接至第二混合装置(6)；分流高炉返矿仓(4)的出料口通过第二输送装置(L2)连接至第二混合装置(6)的中后部；第二混合装置(6)的出料口通过第三输送装置(L3)连接至烧结机(7)；第二输送装置(L2)为可移动式皮带输送机；可移动式皮带输送机包括底座(L201)、导轨(L202)、支撑座(L203)、滚轮(L204)、皮带(L205)、驱动装置(L206)；导轨(L202)固定设置在底座(L201)上，支撑座(L203)设置在导轨(L202)上并且能够在导轨(L202)上移动；滚轮(L204)设置在支撑座(L203)上，皮带(L205)包裹在滚轮(L204)的外侧；驱动装置(L206)连接滚轮(L204)并驱动滚轮(L204)转动；该方法包括以下步骤：

1)高炉返矿输送装置(2)内的高炉返矿通过高炉返矿分配装置(3)将一部分高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓(101)，剩余部分高炉返矿输送至分流高炉返矿仓(4)；具体为：

对初始混合料的粒度进行检测，测得大于0.5mm的粒子含量为M1，小于0.5mm的粒子含量为M2；其中，含量为M1的大于0.5mm的粒子和含量为M2的小于0.5mm的粒子中包括高炉外返矿，高炉外返矿的总量为M0；初始混合料的总量为M1+M2；

计算小于0.5mm的粒子的占比k，

当k小于等于40％时，称取M3的高炉返矿分流；其中：

α为分流系数，α为0.4-0.5；将M0-M3的高炉返矿输送至未分流高炉返矿仓(101)；将M3的高炉外返矿输送至分流高炉返矿仓(4)；

计算的M3的值大于高炉外返矿的总量为M0时，取M3＝M0，将全部的高炉外返矿进行分流，输送至分流高炉返矿仓(4)；

当k大于40％时，取M3为0，高炉返矿全部输送至未分流高炉返矿仓(101)

2)未分流高炉返矿仓(101)和其他物料仓(102)的物料通过第一输送装置(L1)输送至第一混合装置(5)进行混合，经过第一混合装置(5)的物料通过第二混合装置(6)进行混合；

3)将第二输送装置(L2)靠近第二混合装置(6)一端的皮带(L205)伸入第二混合装置(6)的中后部，分流高炉返矿仓(4)内的高炉返矿通过第二输送装置(L2)输送至第二混合装置(6)的中后部，进行混合；

4)经过第二混合装置(6)混合的物料通过第三输送装置(L3)输送至烧结机(7)进行烧结。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：其中步骤1)中，当k小于等于45％时，称取M3的高炉返矿分流；当k大于45％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒。

20.根据权利要求18所述的方法，其特征在于：其中步骤1)中，当k小于等于50％时，称取M3的高炉返矿分流；当k大于50％时，取M3为0，高炉返矿全部参与制粒。

21.根据权利要求18-20中任一项所述的方法，其特征在于：进行步骤3)时，分流高炉返矿仓(4)内的高炉返矿在第二混合装置(6)内的停留时间t，t为0.1-2min；和/或

将第二输送装置(L2)靠近第二混合装置(6)一端的皮带(L205)伸入第二混合装置(6)内的距离为y，y为1-5m。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：t为0.3-1.5min；y为2-4m。

23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：t为0.5-1min；y为2.5-3.5m。

24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于：分流高炉返矿仓(4)内的高炉返矿在第二混合装置(6)内的停留时间通过支撑座(L203)在导轨(L202)上移动，调整第二输送装置(L2)上物料输送至第二混合装置(6)的落料点来进行调整。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：第二输送装置(L2)上物料输送至第二混合装置(6)落料点的位置与第二混合装置(6)出料口的距离为x，

其中：t为分流高炉返矿仓(4)内的高炉返矿在第二混合装置(6)内的停留时间，t0为经过第一混合装置(5)混合后的物料在第二混合装置(6)内的停留时间，L为第二混合装置(6)的总长。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于：第二输送装置(L2)中皮带(L205)的运行速度为v，

其中：x为第二输送装置(L2)上物料输送至第二混合装置(6)落料点的位置与第二混合装置(6)出料口的距离，y为皮带(L205)伸入第二混合装置(6)内的距离，H为第二输送装置(L2)中皮带(L205)上表面距离第二混合装置(6)底部的高度，g为重力加速度。

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