CN110283994A - 一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，包括以下步骤：步骤（1）将3~10种含有有害金属元素的铁矿石和高炉返矿混合进行配矿；步骤（2）配矿完成后，进行预混、造堆得到混匀矿；步骤（3）在烧结配料车间将混匀矿、白云石、石灰石、生石灰、燃料和SYP增效剂送入混合机中混匀制粒，得到烧结混合料；步骤（4）烧结混合料通过皮带运输进入烧结机进行点火烧结得到烧结矿，抽风系统将烧结过程产生的烧结含灰烟气抽进烟道，经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰。本发明降低了烧结矿中有害元素含量，又可变废品为宝，为企业降低生产成本，为提高社会经济效益做贡献。

Description

一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法

技术领域

本发明属于烧结矿技术领域，具体涉及一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法。

背景技术

铁矿石烧结是铁矿石造块的主要方法之一。将贫铁矿经过选矿得到的铁精矿，富铁矿在破碎和筛分过程中产生的粉矿，生产中回收的含铁粉料、熔剂和燃料(焦粉和无烟煤)等，按要求比例配合，加水混合制成颗粒状烧结混合料，平铺在烧结台车上，经点火抽风烧结成块。

我国有些地方的铁矿石多为锰、钛、铅、锌、钾、钠、铜、锡等金属元素的伴生矿，烧结时其他金属进入高炉冶炼会导致各种危害。钛进入高炉冶炼时影响高炉渣流动性，导致高炉金属收得率降低，钾钠在高炉内将侵蚀焦炭，恶化料柱透气性，循环富集引起结瘤及损坏炉墙，铅锌沉积导致炉底上涨，减短炉寿。铜、锡对钢材的力学性能、工艺性能带来极为不利的影响，若能在钢铁生产工序中将部分有色金属脱除并收集利用，对提升铁矿质量，降低生产成本有着重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法。

本发明的目的是这样实现的，一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，包括以下步骤：

步骤（1）配矿：烧结配料模型利用Excel软件迭代计算功能和Excel宏程序对矿石中的有害金属含量进行约束提示，将3~10种含有有害金属元素的铁矿石和高炉返矿混合进行配矿，含有有害金属元素的铁矿石与高炉返矿的质量比为80~85：15~20；

所述的高炉返矿是经CaCl₂溶液均匀喷洒过、粒径≤5mm的烧结矿，喷洒量为0.5~0.7kg/吨；

步骤（2）造堆得到混匀矿：配矿完成后，进行预混、造堆得到混匀矿；

步骤（3）烧结料配制：在烧结配料车间将混匀矿、白云石、石灰石、生石灰、燃料和SYP增效剂送入混合机中混匀制粒，得到烧结混合料；

步骤（4）烧结并收集多金属灰：烧结混合料通过皮带运输进入烧结机进行点火烧结得到烧结矿，抽风系统将烧结过程产生的烧结含灰烟气抽进烟道，然后经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰；

将≤5mm的烧结矿表面喷洒CaCl₂溶液后，作为高炉返矿再进入步骤（1）中进行配矿。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过技术研发及生产实践，得出配加含有有害金属元素矿生产多金属灰及烧结矿的生产工艺控制技术，在烧结矿表面喷洒CaCl₂溶液，将多管除尘系统改造为电除尘系统，有利于有色金属的富集，可收得含有多种金属的除尘灰，其价格为普通混匀矿或烧结矿的5-8倍，这样，既降低了烧结矿中有害元素含量，又可变废品为宝，为企业降低生产成本，为提高社会经济效益做贡献。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明使用多种部分含有色金属Mn、Ti、Pb、Zn、K、Na、Cu、Sn的铁矿石和喷洒CaCl₂溶液的高炉返矿进行配矿得到混合料，混合料在烧结机上点火烧结后，混合料中的Pb、Zn、K、Na、Cu、Sn化合物等在烧结高温区域与CaCl₂发生化学反应，并以气态的方式进入烧结机主抽风烟道，含有多金属的烧结废气进入电除尘系统后富集，得到多金属灰。

步骤（1）将铁品位含量不同、有害金属含量不同的多种铁矿石进行配矿，目的在于测算出混匀矿的化学分析，优化矿石配比，根据矿石元素组成及混匀矿烧结性能制定合理的烧结工艺控制参数。

配矿采用的烧结配料模型的原理如下：

烧结配料计算就是根据已知的原料化学成分、原料供运量及对烧结矿的要求，确定原料配比，其基本原则是根据“物质不灭”原理，按不同化学成分的平衡，列出一系列方程式，然后求解。

按铁平衡可列出方程式（以单位质量烧结矿计算）：

Fe烧=∑Fei

按碱度平衡可列方程式：

∑CaOi×i/∑SiO_2i×i=R

按MgO平衡可列方程式：

MgO烧=∑MgOi×i

同理，其它元素平衡可列方程式：

Element烧=∑Element_i×i

式中：Fe烧、MgO烧——分别为烧结矿中Fe、MgO的含量，R为烧结矿碱度。

单位质量烧结矿有关原料用量（如矿粉、石灰石、白云石及燃料等）。

Fei、SiO2i、CaOi、MgOi、Element_i各种原料中相应成分的含量（%）。

列出的方程数目同求解的未知数相等。为使计算简化，有些原料用理可根据生产实际确定，如燃料、石灰石等。根据以上原理，利用Excel表格计算功能，通过以下步骤制作配料模型：a、对电子表格的行和列表格分别作设计：纵向设为所用原料（包括含铁原料、熔剂和燃料）；横向各列设为所用原料的主要化学成分和烧损。b、原料的化学成分包括H₂O、TFe（总铁量）、FeO、SiO₂、CaO、MgO、S、P、Al₂O₃、M₂O、TiO₂、Pb、Zn、K₂O、NaO₂、As、Cu、Sn、V₂O₅。c、横向在化学成分和配入量之右，列出湿配比、干配比。

根据所列出的化学成分扣除水分和烧损，计算成品烧结矿的化学成分，并计算出碱度。d、通过适当调整各种原料的配比调节成品矿的品位、SiO₂、MgO、Al₂O₃含量和碱度，并约束Pb、Zn、As、K₂O和TiO₂的含量。e、横向表格的右方继续列出各种原料的价格、计算吨烧结矿的成本。f、通过改变矿种和比例调整烧结矿的成分和成本及有害元素的配入量，追求烧结矿的高质量和低成本。g、联列代数方程（根据目标值和约束条件），求解方程得出在设定条件下的合理值。

本发明所述的有害金属元素为Ti、Pb、Zn、K、Na、Mg、Cu、Sn和V中的一种或几种，有害金属在铁矿石中以化合物形式存在。

所述的含有有害金属元素的铁矿石既有低品位铁矿石也有中高品位铁矿石，铁含量（品位）为40~65%；有害金属元素总含量为1.0~15%。

所述的CaCl₂溶液pH值为4~7，质量分数为2~3%，所述的CaCl₂溶液可以自行配制，也可以由购买的高浓度CaCl₂溶液稀释得到。

氯离子的存在会对设备产生腐蚀，为解决这一问题，CaCl₂溶液的存储设备及喷洒管道全用耐腐蚀材料，喷洒过程采用计算机集中控制，通过计算机控制系统根据烧结厂投料量控制CaCl₂溶液喷洒量。

步骤（2）进行3~5次预混，造堆流量550~650吨/h，造堆层数150~250层/堆，造堆完成后切除堆端头和堆端尾送入下一堆混匀，得到堆中部的混匀矿。

步骤（3）中混匀矿含量为78~82%、白云石含量为7～12%、石灰石含量为1.5～6.5%、生石灰含量为3～5%、燃料含量为5～6.5%、SYP增效剂（烧结增效剂）含量为0.025～0.03%。

步骤（4）烧结混合料层厚度为650~700mm，烧结机速度为0.90~1.20m/min，烧结点火温度为1150~1350℃，抽风负压为15~17KPa，选择合理的烧结工艺控制参数，保证有害金属具有较高的脱除率。

烧结过程(烧结温度1150～1350℃,负压△P=15～17KPa)中发生的部分化学反应如下：

Na₂SiO₃+CaCl₂ =CaSiO₃＋2NaCl↑

K₂SiO₃+CaCl₂ =CaSiO₃＋2KCl↑

Na₂SiO₃+ CaCl₂＋CaO=CaSiO₄＋2NaCl↑

K₂SiO₃+ CaCl₂＋CaO=KSiO₄＋2NaCl↑

ZnS+CaCl₂=CaS+ZnCl₂↑

PS+CaCl₂=CaS+PbCl₂↑

2CuFeS₂+O₂=Cu₂S+2FeS+SO₂ ↑

4FeS+7O₂ =2Fe₂O₃+4SO₂ ↑

2Cu₂S＋3O₂＝2Cu₂O+2SO₂ ↑

CuO+CaCl₂=CaO+CuCl₂↑

在烧结生产过程中，大部分Cl^-随抽气进入抽风烟道，为保证抽风烟道主体不受Cl^-腐蚀，抽风烟道内喷涂耐高温耐腐蚀涂层。电除尘器对多金属灰有较强的选择性，在选择烧结机机头除尘器时，选择电除尘系统，便于有害金属更好地富集。

步骤（4）烧结矿≤5mm的部分作为高炉返矿进入步骤（1）配矿中的高炉返矿率为15~20%，保证混匀矿中氯离子含量稳定。

下面结合红河钢铁有限公司生产多金属灰的具体实施例对本发明作进一步说明。

红河钢铁有限公司（简称红钢）地处红河州蒙自市，周边无大型铁矿，本地铁矿石多为锰、钛、铅、锌、钾、钠、铜、锡伴生矿。红钢采用本地铁矿石进行生产多金属灰，采用的铁矿石成分分析如表1所示。

表1 铁矿石成分分析

实施例1

步骤（1）配矿：利用红钢烧结配料模型，根据红钢资源情况得到以下配比配矿，如表2所示。

表2

将采购进厂的浓度为35~40%，pH为3~7的CaCl₂溶液，经过加水稀释，得到浓度为3%，pH值为4的CaCl₂稀释液，按0.7kg/t均匀地喷洒在高炉返矿表面；

步骤（2）造堆得到混匀矿：配矿完成后造成一个3万t的混匀堆料，料堆层为200层/堆，混匀造堆过程采用3次预混，预混堆作业全物料参与，造堆流量为600吨/h，然后切除堆端头和堆端尾送入下一堆混匀，得到堆中部的混匀矿；

步骤（3）烧结料配制：在烧结配料车间按质量百分比78%的混匀矿、8%的白云石、5%的石灰石、3%的生石灰、5.97%的燃料和0.03%的SYP增效剂送入混合搅拌机中搅拌制粒，得到烧结混合料；

步骤（4）烧结并收集多金属灰：烧结混合料通过皮带运输进入烧结机后，烧结混合料层厚度为680mm，烧结机速度为1.10m/min，烧结点火温度为1150℃，抽风负压为16KPa，得到多金属灰和烧结矿，烧结矿<5mm的部分作为高炉返矿进入步骤（1）配矿中，高炉返矿率为18%；

多金属灰的收集：烧结过程产生的烧结含灰烟气随着抽风系统进人烟道后，进入电除尘系统经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰，成分分析如表3所示。

表3 多金属灰的成分分析

成分	Tfe	CaO	MgO	AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MnO	TiO<sub>2</sub>	Pb	Zn	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cu	Sn	V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
														比例%	26.58	6.29	1.95	2.23	3.68	0.64	12.71	1.64	12.06	0.988	0.126	0.198	0.115

实施例2

步骤（1）配矿：利用红钢烧结配料模型，根据红钢资源情况得到以下配比配矿，如表4所示。

表4

将采购进厂的浓度为35~40%，pH为3~7的CaCl₂溶液，经过加水稀释，得到浓度为3%，pH值为5的CaCl₂稀释液，按0.7kg/t均匀地喷洒在高炉返矿表面；

步骤（2）造堆得到混匀矿：配矿完成后造成一个3万吨的混匀堆料，料堆层为250层/堆，混匀造堆过程采用4次预混，预混堆作业采全物料参与，造堆流量650t/h，然后切除堆端头和堆端尾送入下一堆混匀，得到堆中部的混匀矿；

步骤（3）烧结料配制：在烧结配料车间按质量百分比80%的混匀矿、7%的白云石、3%的石灰石、3.5%的生石灰、6.47%的燃料和0.03%的SYP增效剂送入混合搅拌机中搅拌制粒，得到烧结混合料；

步骤（4）烧结并收集多金属灰：烧结混合料通过皮带运输进入烧结机后，烧结料层厚度为700mm，烧结机机速度为1.20m/min，烧结点火温度为1200℃，抽风负压为17KPa，得到多金属灰和烧结矿，烧结矿<5mm部分作为高炉返矿进入步骤（1）配矿中，高炉返矿率为20%；

多金属灰的收集：烧结过程产生的烧结含灰烟气随着抽风系统进人烟道后，进入电除尘系统经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰，成分分析如表5所示。

表5 多金属灰的成分分析

实施例3

步骤（1）配矿：利用红钢烧结配料模型，根据红钢资源情况得到以下配比配矿，如表6所示。

表6

将采购进厂的浓度为35~40%，pH为3~7的CaCl₂溶液，经过加水稀释，得到浓度为3%，pH值为4的CaCl₂稀释液，按0.7kg/t均匀地喷洒在高炉返矿表面；

步骤（2）造堆得到混匀矿：配矿完成后造成一个3万吨的混匀堆料，料堆层为250层/堆，混匀造堆过程采用5次预混，预混堆作业采全物料参与，造堆流量控制在600吨/h，然后切除堆端头和堆端尾送入下一堆混匀，得到堆中部的混匀矿；

步骤（3）烧结料配制：在烧结配料车间按质量百分比82%的混匀矿、8%的白云石、1.5%的石灰石、3.475%的生石灰、5.0%的燃料和0.025%的SYP增效剂送入混合搅拌机中搅拌制粒，得到烧结混合料；

步骤（4）烧结及收集金属灰：烧结混合料通过皮带运输进入烧结机后，烧结混合料层厚度位750mm，烧结机机速度为1.10m/min。烧结点火温度为1100℃，抽风负压为15KPa，得到多金属灰和烧结矿，烧结矿<5mm部分作为高炉返矿进入步骤（1）配矿中，高炉返矿率为16%；

多金属灰的收集：烧结过程产生的烧结含灰烟气随着抽风系统进人烟道后，进入电除尘系统经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰，成分分析如表7所示。

表7多金属灰的成分分析

成分	Tfe	CaO	MgO	AL<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	MnO	TiO<sub>2</sub>	Pb	Zn	K<sub>2</sub>O	Na<sub>2</sub>O	Cu	Sn	V<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
														比例%	25.76	6.46	2.00	2.20	3.60	0.60	13.30	1.70	13.03	1.000	0.130	0.191	0.113

Claims (8)

1.一种基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤（1）配矿：烧结配料模型利用Excel软件迭代计算功能和Excel宏程序对矿石中的有害金属含量进行约束提示，将3~10种含有有害金属元素的铁矿石和高炉返矿混合进行配矿，含有有害金属元素的铁矿石与高炉返矿的质量比为80~85：15~20；

所述的高炉返矿是经CaCl₂溶液均匀喷洒过、粒径≤5mm的烧结矿，喷洒量为0.5~0.7kg/吨；

步骤（2）造堆得到混匀矿：配矿完成后，进行预混、造堆得到混匀矿；

步骤（3）烧结料配制：在烧结配料车间将混匀矿、白云石、石灰石、生石灰、燃料和SYP增效剂送入混合机中混匀制粒，得到烧结混合料；

步骤（4）烧结并收集多金属灰：烧结混合料通过皮带运输进入烧结机进行点火烧结得到烧结矿，抽风系统将烧结过程产生的烧结含灰烟气抽进烟道，然后经过电除尘系统富降并沉降，通过双层卸灰阀进入灰斗后，采用气力输送系统转运至灰仓，得到多金属灰；

将≤5mm的烧结矿表面喷洒CaCl₂溶液后，作为高炉返矿再进入步骤（1）中进行配矿。

2.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，所述的有害金属元素为Ti、Pb、Zn、K、Na、Mg、Cu、Sn和V中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，所述的含有有害金属元素的铁矿石中铁含量为40~65%；有害金属元素总含量为1~15%。

4.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，所述的CaCl₂溶液pH值为4~7，质量分数为2~3%。

5.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，步骤（2）进行3~5次预混，造堆流量550~650吨/h，造堆层数150~250层/堆，造堆完成后切除堆端头和堆端尾得到混匀矿。

6.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，步骤（3）中混匀矿含量为78~82%、白云石含量为7～12%、石灰石含量为1.5～6.5%、生石灰含量为3～5%、燃料含量为5～6.5%、SYP增效剂含量为0.025～0.03%。

7.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，步骤（4）烧结混合料层厚度为650~700mm，烧结机速度为0.90~1.20m/min，烧结点火温度为1150~1350℃，抽风负压为15~17KPa。

8.如权利要求1所述的基于铁矿石烧结的多金属灰生产方法，其特征在于，步骤（4）烧结矿≤5mm的部分作为高炉返矿进入步骤（1）配矿中的高炉返矿率为15~20%。