CN110618161A - 一种确定带式焙烧机预热制度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，将制备好的合格生球烘干后分别放入管炉试验设备和小杯试验设备中，所述的管炉试验设备包括预热段1和球团焙烧段，所述的小杯试验设备包括小杯，设置在小杯上部的小杯烧嘴，设置在小杯上的热电偶和设置在小杯下部的抽风管道、气体流量计及阀门；利用管炉试验设备和小杯试验设备试验结果，确定带式焙烧机预热制度，根据管炉试验确定球团矿指标满足要求时的预热球最佳抗压强度和FeO含量，并确定预热的最佳温度范围，再通过小杯试验设备获得预热球最佳抗压强度和FeO含量时的最小预热风速和最短预热时间。

Description

一种确定带式焙烧机预热制度的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体地涉及一种确定带式焙烧机预热制度的方法。

背景技术

随着钢铁工艺向着节能、高效的方向发展，由于带式焙烧机在生产熔剂性球团方面存在优势，带式焙烧机工艺受到了重视。在带式焙烧机球团生产工艺中，球团要经过干燥、预热、焙烧、均热和冷却五个阶段，这五个工艺环节均在同一设备上进行，各工艺环节是相互影响的有机整体。现在带式焙烧机球团生产工艺中关于预热制度及预热球指标对球团矿性能的影响机理及规律不清晰，工艺调整相对困难。所以有必要对带式焙烧机上生球的预热制度对焙烧制度的影响进行研究，使带式焙烧机上球团的预热制度和焙烧制度衔接的更合理，降低预热制度和焙烧制度搭配不当对球团矿质量带来的影响，同时也促进球团矿生产向节能、高效的方向发展。

在工艺设计前，如果没有经过带式焙烧机预热和焙烧试验探索，往往设计出的生产系统与实际生产存在一定的差距，造成产品质量差，系统运行不顺利，产能不易达标，系统能耗也相对偏高等问题。同时也影响了球团矿生产向节能、高效的方向发展。

铁精矿球团生产预热段是生产的关键阶段，直接影响球团矿的质量，生球预热不当，预热球形成围观裂纹或内外层氧化不充分，即使优化焙烧制度也不能消除预热造成的球团缺陷。现有的用于球团生产工艺实验室试验的系统，预热和焙烧均在同一设备中进行，时间长、试验规模大、试验结果准确性低，而且费用也高。如申请号为201310289328.5公开的一种气团矿预热干燥装置，提到的工艺参数探索试验均在一个设备中进行，这就增加了试验的数量和试验的时间。如申请号为201520168939.9，公开的一种球团矿的生球干燥预热的试验装置和申请号为201720406295.1公开的一种球团矿预热干燥模拟装置中均提到预热工艺探索试验在统一设备中进行，而且以上三个专利提到的方法也不是完全针对带式焙烧机的预热试验。这些专利中提到的预热方法要想准确的找出预热球的最佳抗压强度和FeO含量方位及相应的预热温度和预热时间区间，试验工作量将比较大，试验操作复杂，时间会比较长。

发明内容

鉴于以上问题，本发明的目的是提供一种简单准确地确定带式焙烧机预热制度的方法，以解决现有技术中预热制度探索试验时间长，试验过程复杂，试验结果准确率低的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，将制备好的合格生球烘干后分别放入管炉试验设备和小杯试验设备中，所述的管炉试验设备包括预热段和球团焙烧段，利用管炉试验设备和小杯试验设备试验结果，确定带式焙烧机预热制度，根据管炉试验确定球团矿指标满足要求时的预热球最佳抗压强度和FeO含量，并确定预热的最佳温度范围，再通过小杯试验设备获得预热球最佳抗压强度和FeO含量时的最小预热风速和最短预热时间，具体步骤如下：

步骤一：将制备好的合格生球先用烘箱烘干至含量水率为零的干球，将干球团冷却至室温备用；

步骤二：在管炉试验设备中进行预热试验：

从干球团中随机取出至少8个干球进行管炉预热试验，将至少8个干球放入刚玉瓷舟中，并将盛有干球的刚玉瓷舟送入管炉试验设备预热段中，在预热段将烘干的生球在800℃～1050℃的温度下进行预热，每相差50℃作为一个温度点，预热时间为10min，每个温度点为至少8个干球，预热结束后，氮气冷却至室温，得到不同预热温度的预热球，分别对这些预热球进行抗压强度和FeO含量检测，得到不同温度点的预热球的抗压强度和FeO含量；

步骤三：在管炉试验设备中进行预热-焙烧连续试验：

从干球团中再随机取出至少8个干球进行管炉预热，将至少8个干球放入刚玉瓷舟中，并将盛有干球的刚玉瓷舟送入管炉试验设备预热段中，在预热段将烘干的生球在800℃～1050℃的温度下进行预热，每相差50℃作为一个温度点，预热时间为10min，每个温度点预热结束后，将预热后的球直接移至球团焙烧段进行焙烧试验：其焙烧温度为1200℃～1250℃，经过10min的焙烧后，得到具有不同预热温度的球团矿，对这些球团矿进行抗压强度和FeO含量检测，并对球团矿内部结构进行分析，剔除具有核壳双层结构的球团矿，根据球团矿强度、FeO含量和内部结构选择出各项指标最佳的球团矿，再结合步骤二得到的不同温度点的预热球的抗压强度和FeO含量的结果，确定最佳的预热球强度范围、最佳的FeO含量区间和最佳预热温度区间；

步骤四：采用小杯试验设备进行试验:

随机取若干个干球装入小杯试验设备中，使干球的料层厚度与实际生产要求的料层厚度一致，设定预热温度为管炉试验设备的最佳预热温度区间的中间温度，以1.8m/s～2.2m/s的风速，预热，，8min～15min，进行预热试验，预热结束后将预热球从小杯中取出，对料层的上中下部预热球分别取样，并对样品分别进行抗压强度和FeO含量检测，比较上中下层预热球指标的差异，并分别与管炉试验设备试验确定的最佳的预热球强度范围上下限值和最佳的FeO含量区间上下限值进行比较，看小杯试验设备的上中下层预热球抗压强度和FeO含量是否均在管炉预热球的最佳指标区间内；从而确定出使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的预热温度、最小风速和最短时间。

作为本发明的进一步优化，所述的确定使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间是：如果步骤四的上中下层预热球抗压强度和FeO含量均在管炉预热球最佳抗压强度和最佳FeO含量范围内，则缩短预热的时间或降低预热风速，继续进行预热试验，每次试验的料层厚度保持不变，预热结束后将预热球从小杯中取出，对小杯料层的上中下部预热球分别取样，并对样品分别进行抗压强度和FeO含量检测，比较上中下层预热球指标的差异，并与管炉预热确定的最佳的预热球强度范围上下限值和最佳的FeO含量区间上下限值进行比较，找出使预热球抗压强度和FeO含量均在在管炉预热球最佳抗压强度和最佳FeO含量范围内的最低风速和最短预热时间，并根据试验过程中的各项记录确定使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间。

作为本发明的进一步优化，所述的确定使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间是：如果第四步的上中下部预热球的抗压强度和FeO含量不全在管炉预热球最佳抗压强度和FeO含量范围，则根据试验结果提高小杯预热的风速或延长预热时间进行试验，每次试验料层厚度保持不变，预热温度不变，分别对每次实验的预热球进行取样，比较上中下层预热球指标的差异，并与管炉预热球最佳指标范围进行比较，确定使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间。

作为本发明的进一步优化，所述的管炉试验设备包括用于生球预热的预热段和通过管路与生球预热段连接的球团焙烧段。

作为本发明的进一步优化，所述的小杯试验设备包括小杯，设置在小杯上部的小杯烧嘴，设置在小杯上的热电偶和设置在小杯下部的抽风管道、气体流量计及阀门。

作为本发明的进一步优化，所述的小杯直径必须≥Φ150mm，小杯深度必须≥400mm。

作为本发明的进一步优化，所述球团矿原料为磁铁精矿、赤铁矿或磁铁矿和赤铁矿的混合铁精矿。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1.本方法的第一部分为管炉试验设备试验，管炉试验设备时间短，操作简单，仅需要一个人员就可以轻松操作。由于管炉试验设备规模小，温度可以准确控制，调整灵活，可以对试验条件进行全面的探索。试验原料用量少，能耗低，可以快速进行多个预热球团指标的研究，提高了试验结果的准确性。

2.本方法的第二部分为小杯试验设备的预热试验，在管炉试验的基础上进行小杯预热试验，在预热球最佳指标已确定的情况进行试验，试验的目的性更强，影响条件也更加明确，这样就减少了试验的工作量。

3.试验中通过取样分析小杯中不同部位预热球指标与管炉探索出的最佳预热指标的差异，可以更准确的调整小杯预热的时间和风速，大大降低了试验的工作量，而且提高了试验的参数的准确性。

4.本发明所述的试验方法试验周期短，效率高，设备操作简单，易于推广.

5.本发明所述的试验方法得到的试验数据和结论，可为大型氧化装置提供适宜的参数。

附图说明

图1是本发明方法中管炉试验中所用管炉结构示意图。

图2是本发明方法中所述小杯试验设备结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图1、附图2和实施例对本发明做详细的说明。

本发明的一种确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，

将制备好的合格生球烘干后分别放入管炉试验设备和小杯试验设备中，所述的管炉试验设备包括预热段1和球团焙烧段2，所述的小杯试验设备包括小杯4，设置在小杯4上部的小杯烧嘴3，设置在小杯4上的热电偶5和设置在小杯下部的抽风管道8、气体流量计6及阀门7；利用管炉试验设备和小杯试验设备试验结果，确定带式焙烧机预热制度，根据管炉试验确定球团矿指标满足要求时的预热球最佳抗压强度和FeO含量，并确定预热的最佳温度范围，再通过小杯试验设备获得预热球最佳抗压强度和FeO含量时的最小预热风速和最短预热时间。

实施例1

本发明对一种铁精矿进行带式焙烧机预热制度探索，铁精矿的特性如下：

经成球试验得到合格的生球，烘干后，选8个干球团，首先在管炉试验设备上进行预热制度试验，将烘干的生球在800℃～1050℃的温度下进行预热，每相差50℃作为一个温度点，预热时间为10min，每个温度点为至少8个球，预热结束后，氮气冷却至室温，得到适宜的预热制度为预热温度1000℃，预热时间8～10min。此时预热球抗压强度﹥500N，FeO<1.0％。

再采用小杯试验设备进行试验:

随机取若干个干球团装入小杯试验设备中，使干球团的料层厚度与实际生产要求的料层厚度一致，设定预热温度为管炉试验设备的最佳预热温度区间的中间温度，以1.8m/s～2.2m/s的风速，预热8min～15min，进行预热试验，预热结束后将预热球从小杯中取出，对料层的上中下部预热球分别取样，并对样品分别进行抗压强度和FeO含量检测，比较上中下层预热球指标的差异，并分别与管炉试验设备试验确定的最佳的预热球强度范围上下限值和最佳的FeO含量区间上下限值进行比较，经过小杯试验后得到适宜的预热制度为：预热温度温度1000℃，预热时间10min。预热风速均为2.1m/s。该预热制度在带式焙烧机扩大连续试验中进行验证，得到的球团矿性能指标如下。

试验结果满足生产要求。

实施例2

本发明对一种铁精矿进行带式焙烧机预热制度试验，铁精矿的只要特性如下：

试验方法与实施例1相同，经成球试验得到合格的生球，烘干后再首先在管炉上进行预热制度探索试验，得到适宜的预热制度为：预热温度850℃～950℃，预热时间≥8min，此时预热球抗压强度>550N/个球，FeO含量＜6.0％。经过小杯试验后得到适宜的预热制度为预热温度900℃，预热时间10min，风速为2.0m/s。该预热制度在带式焙烧机扩大连续试验中进行验证，得到的球团矿性能指标如下：

试验结果满足生产要求。

实施例3

本发明对一种铁精矿进行带式焙烧机预热制度试验，铁精矿的只要特性如下

试验方法与实施例1相同，经成球试验得到合格的生球，烘干后再首先在管炉上进行预热制度探索试验，得到，适宜的预热制度为：预热温度为950℃时，预热8～10min适宜，此时预热球强度在531N以上，FeO为3.11％以下。经过小杯试验后得到适宜的预热制度为，预热温度950～1000℃，预热时间10min，风速为2m/s。该预热制度在带式焙烧机扩大连续试验中进行验证，得到的球团矿性能指标如下：

试验结果满足生产要求。

实施例4

本发明对一种铁精矿进行带式焙烧机预热制度探索，铁精矿的只要特性如下：

试验方法与实施例1相同，经成球试验得到合格的生球，烘干后再首先在管炉上进行预热制度探索试验，得到适宜预热制度为预热温度950℃，预热时间8～10min，预热球抗压强度均大于648N，FeO含量均在4.67％以下，经过小杯试验后得到适宜预热制度为，预热温度为950℃，预热时间为12min；干燥预热风速均以2.0m/s为宜。该预热制度在带式焙烧机扩大连续试验中进行验证，得到的球团矿性能指标如下。

试验结果满足生产要求。

Claims (7)

1.一种确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，将制备好的合格生球烘干后分别放入管炉试验设备和小杯试验设备中，所述的管炉试验设备包括预热段和球团焙烧段，利用管炉试验设备和小杯试验设备试验结果，确定带式焙烧机预热制度，根据管炉试验确定球团矿指标满足要求时的预热球最佳抗压强度和FeO含量，并确定预热的最佳温度范围，再通过小杯试验设备获得预热球最佳抗压强度和FeO含量时的最小预热风速和最短预热时间，具体步骤如下：

步骤一：将制备好的合格生球先用烘箱烘干至含量水率为零的干球团，将干球团冷却至室温备用；

步骤二：在管炉试验设备中进行预热试验：

从干球团中随机取出至少8个干球进行管炉预热试验，将至少8个干球放入刚玉瓷舟中，并将盛有干球的刚玉瓷舟送入管炉试验设备预热段中，在预热段将烘干的生球在800℃～1050℃的温度下进行预热，每相差50℃作为一个温度点，预热时间为10min，每个温度点为至少8个干球，预热结束后，氮气冷却至室温，得到不同预热温度的预热球，分别对这些预热球进行抗压强度和FeO含量检测，得到不同温度点的预热球的抗压强度和FeO含量；

步骤三：在管炉试验设备中进行预热-焙烧连续试验：

从干球团中再随机取出至少8个干球进行管炉预热，将至少8个干球放入刚玉瓷舟中，并将盛有干球的刚玉瓷舟送入管炉试验设备预热段中，在预热段将烘干的生球在800℃～1050℃的温度下进行预热，每相差50℃作为一个温度点，预热时间为10min，每个温度点预热结束后，将预热后的球直接移至球团焙烧段进行焙烧试验：其焙烧温度为1200℃～1250℃，经过10min的焙烧后，得到具有不同预热温度的球团矿，对这些球团矿进行抗压强度和FeO含量检测，并对球团矿内部结构进行分析，剔除具有核壳双层结构的球团矿，根据球团矿强度、FeO含量和内部结构选择出各项指标最佳的球团矿，再结合步骤二得到的不同温度点的预热球的抗压强度和FeO含量的结果，确定最佳的预热球强度范围、最佳的FeO含量区间和最佳预热温度区间；

步骤四：采用小杯试验设备进行试验:

随机取取若干个干球装入小杯试验设备中，使干球的料层厚度与实际生产要求的料层厚度一致，设定预热温度为管炉试验设备的最佳预热温度区间的中间温度，以1.8m/s～2.2m/s的风速，预热8min～15min，进行预热试验，预热结束后将预热球从小杯中取出，对料层的上中下部预热球分别取样，并对样品分别进行抗压强度和FeO含量检测，比较上中下层预热球指标的差异，并分别与管炉试验设备试验确定的最佳的预热球强度范围上下限值和最佳的FeO含量区间上下限值进行比较，看小杯试验设备的上中下层预热球抗压强度和FeO含量是否均在管炉预热球的最佳指标区间内；从而确定出使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的预热温度、最小风速和最短时间。

2.根据权利要求1所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，所述的确定出使小杯上中下层预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间是：如果步骤四的上中下层预热球抗压强度和FeO含量均在管炉预热球最佳抗压强度和最佳FeO含量范围内，则降低预热温度或缩短预热的时间或降低预热风速，继续进行预热试验，每次试验的料层厚度保持不变，预热结束后将预热球从小杯中取出，对小杯的上中下部预热球分别取样，并对样品分别进行抗压强度和FeO含量检测，比较上中下层预热球指标的差异，并与管炉预热试验确定的最佳的预热球强度范围上下限值和最佳的FeO含量区间上下限值进行比较，找出使预热球抗压强度和FeO含量均在在管炉预热球最佳抗压强度和最佳FeO含量范围内的最低风速和最短预热时间，并根据试验过程中的各项记录确定使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间。

3.根据权利要求1所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于所述的确定出使小杯上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的最小风速和最短时间是：

如果预热球的强度和FeO含量不全在管炉试验确定的最佳的预热球强度范围和最佳的FeO含量区间内，则根据上中下层预热球的强度和FeO含量检测结果，提高或降低小杯的预热温度，或调节预热时间和风速，再进行试验，反复调整预热温度或预热时间或风速，直至使小杯料层的上中下层预热球强度值和FeO含量值均落在管炉试验确定的最佳的预热球强度范围和最佳的FeO含量区间之内，从而确定出使上中下预热球指标均在管炉预热球最佳指标范围的预热温度、最小风速和最短时间。

4.根据权利要求1所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，所述的管炉试验设备包括用于生球预热的预热段和通过管路与生球预热段连接的球团焙烧段。

5.根据权利要求1所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，所述的小杯试验设备包括小杯，设置在小杯上部的小杯烧嘴，设置在小杯上的热电偶和设置在小杯下部的抽风管道、气体流量计及阀门。

6.根据权利要求5所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，所述的小杯直径必须≥Φ150mm，小杯深度必须≥400mm。

7.根据权利要求5所述的确定带式焙烧机预热制度的方法，其特征在于，所述球团矿原料为磁铁精矿、赤铁矿或磁铁矿和赤铁矿的混合铁精矿。