CN111041195B

CN111041195B - 一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法

Info

Publication number: CN111041195B
Application number: CN202010005431.2A
Authority: CN
Inventors: 范晓慧; 季志云; 甘敏; 李强; 吴明; 黄斌斌; 张一雄; 陈许玲; 黄晓贤; 袁礼顺; 武钰丰
Original assignee: Central South University
Current assignee: Central South University
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-01-29
Anticipated expiration: 2040-01-03
Also published as: CN111041195A

Abstract

本发明公开了一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀‑制粒方法。该方法是将包括铁精矿、铁矿粉及细粒级返矿等在内的物料Ⅰ通过圆筒混合机进行一段混合，得到一段混合物料；一段混合物料与粘结剂溶液处理的含铁粉尘物料Ⅱ通过强力混合机进行二段混合，得到二段混合物料；二段混合物料与经过加湿处理的粗粒级返矿物料Ⅲ通过圆筒混合机进行制粒；该方法调控三段混合、制粒阶段的水分分加比例以及喷加水珠的粒径范围，来强化不同物料分散的均匀性，并增加细粒物料颗粒间及其与其他物料表面的粘结性能，可有效改善制粒效果，实现高比例微细物料烧结的强化。

Description

一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法

技术领域

本发明涉及一种微细粒原料制粒方法，特别涉及一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，属于钢铁冶金领域的烧结行业。

背景技术

我国粗钢产量持续位居世界第一位，2018年粗钢产量更是超过9亿吨。巨大的钢铁产量消耗了数量更为庞大的铁矿石。由于我国优质铁矿资源短缺，为了满足钢铁生产的需求，长期高比例从澳大利亚、巴西、南非等地区进口铁矿石组织生产。对于沿海、沿江港口钢铁企业而言，因运输成本较低，其可以大量采用进口矿，而对于内陆地区的钢铁企业，如太钢、鞍钢、本钢、攀钢等更倾向于采用自产细粒铁精矿，从而使得烧结精矿配比均较高。

我国钢铁冶炼以长流程为主，包括烧结、炼铁、炼钢、轧钢等多重工序，大量统计数据表明，每生产1吨钢，会产生100公斤左右的细粒级含铁尘泥，据此估算我国当前含铁尘泥年产量超过9000万吨。为了实现二次资源的综合利用以及降低生产成本，钢铁企业通常会将这些细粒级物料回用到烧结工序，这会进一步增加细粒精矿配比较高企业烧结原料中微细粒组分的比例。

传统的烧结原料粗颗粒料都是通过圆筒混合机来进行混合的，但以细粒精矿为原料时利用圆筒混合机很难使水分和原料分散均匀，制粒效果差，导致烧结过程透气性差，烧结速度变慢，烧结矿产质量下降等诸多问题。而配加亲水性、制粒性能差的细粒级含铁粉尘会进一步加剧这种不利影响。与传统的圆筒混合机相比，强力混合机具有混合效率高，混合效果优异的特点，具备改善混合制粒效果的潜力。但当前将强力混合机用于烧结矿制粒过程均是将其配置在圆筒混合机前或直接取代现有圆筒混合机的工艺路线，且并没有针对微细粒物料制粒采取针对性的强化措施，因此针对微细粒物料制粒过程是亟需解决的难题。

发明内容

针对现有技术中采用高比例微细粒物料(铁精矿、含铁粉尘)组织烧结生产时存在混匀、制粒难度大，从而影响烧结矿产量、质量指标的问题，本发明的主要目的在于提供一种有效改善微细粒物料混匀、制粒效果的方法，通过优化混合、制粒工艺流程以及调控混合、制粒过程物料的润湿方式，起到改善混合、制粒效果，强化高比例微细粒原料烧结的目的。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，该方法包括以下步骤：

1)将物料I通过圆筒混合机进行一段混合，得到一段混合物料；

2)一段混合物料与物料Ⅱ通过强力混合机进行二段混合，得到二段混合物料；

3)二段混合物料与物料III通过圆筒混合机进行制粒；

其中，一段混合、二段混合及制粒过程中均通过喷雾方式向混合物料中添加水分；

所述物料I包括铁精矿、铁矿粉、燃料、熔剂及细粒级返矿；

所述物料Ⅱ包括粘结剂溶液处理的含铁粉尘；

所述物料III包括经过加湿处理的粗粒级返矿。

优选的方案，铁精矿与含铁粉尘含量占铁精矿、铁矿粉及含铁粉尘总质量的60％以上。

优选的方案，所述细粒返矿的粒度≤3mm。

本发明的燃料如焦粉、无烟煤中至少一种。

本发明的熔剂如生石灰、石灰石以及白云石。

优选的方案，所述粗粒级返矿的粒度>3mm。本发明将细粒返矿和粗粒级返矿在混合-制粒过程中分开加入，将细粒级返矿在圆筒混合过程中正常加入，而将在制粒过程起核颗粒作用的粗颗粒返矿预先分出，直接进入圆筒制粒阶段，能够有效防止这些重要颗粒在强力混合过程破碎成微细粒子，从而进一步加剧高比例精矿烧结时核颗粒比例不足对制粒效果的不利影响。

优选的方案，所述粘结剂溶液质量百分比浓度为0.1～1.0％。

优选的方案，所述粘结剂溶液包含羧甲基纤维素钠、黄原胶、果胶、海藻酸钠中至少一种有机粘结剂。

优选的方案，所述粘结剂溶液通过喷雾方式添加在含铁粉尘中，粘结剂溶液占含铁粉尘质量的1～5％，粘结剂溶液的雾化液珠粒径范围为0.05～0.15mm。对于亲水性、制粒性能差的含铁粉尘，本发明技术方案通过化学粘结剂对其进行单独预处理，通过向含铁粉尘颗粒表面喷加雾状有机粘结剂溶液，可以起到改变粉尘颗粒表面亲水性能、粘附性能的作用，有利于改善其与其他物料颗粒间的粘结性能，有利于提高整体物料的制粒效果。

优选的方案，所述加湿处理是通过喷雾方式向粗粒级返矿表面喷加水分，水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的10～25％。

优选的方案，喷雾水珠粒径范围为0.05～0.2mm。

优选的方案，一段混合过程中水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的40～60％。

优选的方案，二段混合过程中水分添加量占混合制粒过程中水分添加总质量的15～30％。

优选的方案，制粒过程中水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的10～25％。

本发明依据混合制粒各阶段水分的功效，严格控制混合-制粒过程中水分的添加比例，有利于实现水分在各阶段高效利用，在强化混合、制粒效果的同时，实现低水分制粒。

优选的方案，一段混合过程中，控制水分以粒径范围为0.3～0.8mm的小水滴形式加入。在一段混合出中通过调控圆筒混合加水比例和添加方式在保证物料颗粒具有一定程度润湿，控制水分对颗粒的浸润程度，减少无效水。

优选的方案，二段混合过程中，控制水分以粒径范围为0.1～0.3mm的小水珠形式加入。在二段强力混合过程中，在强力搅拌的快速分散作用下，能够使得圆筒混合过程没有润湿的表面充分暴露，并且通过调整水珠粒径使其能够快速的附着并润湿颗粒表面。

优选的方案，制粒过程中，控制水分以粒径范围为0.05～0.15mm的雾化水形式加入。在制粒过程时，进一步减少水珠粒度有助于使其全方位附着在颗粒表面，增加颗粒结合后快速形成毛细力强化制粒过程。

与现有技术相比，本发明技术方案带来的有益效果为：

(1)常规强力混合-制粒流程均将强力混合机配置在圆筒混合机前，本发明技术方案将强力混合机配置在圆筒混合后，可以使得熔剂在预先圆筒混合过程得到充足的消化时间，避免其进入制粒过程继续消化对制粒小球粒度、强度带来的不利影响；将强力混合机配置在圆筒混合后，有利于充分消化生成的消石灰在强力混合机桨叶的快速搅拌作用下均匀分散在铁矿颗粒表面或周围，改善颗粒的表面粘结性能，提升制粒效果。

(2)依据混合制粒各阶段水分的功效，控制加水比例，且调控水分喷加方式，有利于实现水分在各阶段高效利用，在强化混合、制粒效果的同时，实现低水分制粒：通过调控圆筒混合加水比例和方式实现物料颗粒有一定程度润湿，但控制水分对颗粒的浸润程度，减少无效水；强力混合的快速分散作用一方面使得圆筒混合过程没有润湿的表面充分暴露，并且通过调整水珠粒径使其能够快速的附着并润湿颗粒表面；进入制粒过程时，进一步减少水珠粒度有助于使其全方位附着在颗粒表面，增加颗粒结合后快速形成毛细力强化制粒过程。

(3)本发明将亲水性、制粒性能差的含铁粉尘单独分出，然后向颗粒表面喷加雾状有机粘结剂溶液，可以起到改变粉尘颗粒表面亲水性能、粘附性能的作用，有利于改善其与其他物料颗粒间的粘结性能，有利于提高整体物料的制粒效果；添加的有机粘结剂可在烧结高温过程中分解为H₂O、CO₂，不会在烧结矿产品中残留，且也不会增加后续烟气净化过程的负荷。

(4)本发明将在制粒过程起核颗粒作用的粗颗粒返矿预先分出，直接进入圆筒制粒阶段，在防止强力混合机搅拌桨叶磨损过快的同时，也避免了这些重要颗粒在强力混合过程破碎成微细粒子，从而进一步加剧高比例精矿烧结时核颗粒比例不足对制粒效果的不利影响。

(5)本发明在进入制粒阶段前，将部分水以雾状小水珠形式喷加到粗粒返矿颗粒表面，使其表面形成水膜，有利于细粒铁矿颗粒在其表面粘附成球，改善制粒效果。

通过应用本发明提供的方法，有效改善了高比例微细粒原料的混匀、制粒效果，提高了烧结矿产量、质量指标，制粒小球中+3mm粒级含量比例提高了10～20％，烧结矿成品率提高1～3％、转鼓强度提高0.5～2％、利用系数提高5～10％，实现了高比例微细粒原料烧结的强化。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专利术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

实施例1

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级返矿(粒度≤3mm)、粗粒级返矿(粒度>3mm)按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将铁精矿、铁矿粉、燃料、熔剂、细粒级返矿经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比50％的水分，水滴粒径范围控制在0.3～0.5mm；向含铁粉尘中喷加占其质量百分为1.5％的羧甲基纤维素钠溶液，浓度控制为0.2％，雾化液珠粒径范围为0.1～0.15mm，然后将其与圆筒混合后的物料一起送入强力混合机，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，水滴粒径范围控制在0.2～0.3mm。向粗粒返矿颗粒表面喷加占总添加水质量百分比10％的水分，水滴粒径范围控制在0.1～0.2mm，然后将其与经过强力混合后的物料一起送入圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，控制雾化水粒径范围为0.1～0.15mm。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒(对比例-1)的对比分别如表3、表4所示。

实施例2

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级、粗粒级返矿按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将铁精矿、铁矿粉、燃料、熔剂、细粒级返矿经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比50％的水分，水滴粒径范围控制在0.3～0.5mm；向含铁粉尘中喷加占其质量百分为2.0％的羧甲基纤维素钠溶液，浓度控制为0.3％，雾化液珠粒径范围为0.05～0.10mm，然后将其与圆筒混合后的物料一起送入强力混合机，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，水滴粒径范围控制在0.1～0.3mm。向粗粒返矿颗粒表面喷加占总添加水质量百分比10％的水分，水滴粒径范围控制在0.1～0.2mm，然后将其与经过强力混合后的物料一起送入圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，控制雾化水粒径范围为0.05～0.15mm。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒(对比例-1)的对比分别如表3、表4所示。

对比例1

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级返矿(粒度≤3mm)、粗粒级返矿(粒度>3mm)按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将所有物料经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比80％的水分；然后将经过混合后的物料一起圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒的对比分别如表3、表4所示。

对比例2

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级返矿(粒度≤3mm)、粗粒级返矿(粒度>3mm)按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、燃料、熔剂、细粒级返矿、粗粒级经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比60％的水分；将圆筒混合后的物料一起送入强力混合机，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分；然后将经过强力混合后的物料一起送入圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒(对比例-1)的对比分别如表3、表4所示。

对比例3

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级返矿(粒度≤3mm)、粗粒级返矿(粒度>3mm)按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将铁精矿、铁矿粉、燃料、熔剂、细粒级返矿经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比50％的水分；向含铁粉尘中喷加占其质量百分为1.5％的羧甲基纤维素钠溶液，浓度控制为0.2％，然后将其与圆筒混合后的物料一起送入强力混合机，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分。向粗粒返矿颗粒表面喷加占总添加水质量百分比10％的水分，然后将其与经过强力混合后的物料一起送入圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒(对比例-1)的对比分别如表3、表4所示。

对比例4

将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、焦粉、生石灰、石灰石、白云石、细粒级返矿(粒度≤3mm)、粗粒级返矿(粒度>3mm)按质量百分比称量，如表1所示，其中铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘的相对比例如表2所示。将铁精矿、铁矿粉、含铁粉尘、燃料、熔剂、细粒级返矿经过第一段圆筒混合，并喷加占总添加水质量百分比50％的水分，水滴粒径范围控制在0.3～0.5mm；然后将圆筒混合后的物料一起送入强力混合机，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，水滴粒径范围控制在0.2～0.3mm。向粗粒返矿颗粒表面喷加占总添加水质量百分比10％的水分，水滴粒径范围控制在0.1～0.2mm，然后将其与经过强力混合后的物料一起送入圆筒制粒，并喷加占总添加水质量百分比20％的水分，控制雾化水粒径范围为0.1～0.15mm。将制粒后的混合料布到烧结台车，在温度1050±50℃的条件下点火1min、保温1min，然后在负压15kPa条件下进行烧结。采用本发明制粒后混合料的粒度、透气性以及烧结指标与常规的圆筒混合、制粒(对比例-1)的对比分别如表3、表4所示。

表1烧结原料质量百分比

烧结原料	质量百分比/％
		铁精矿	28.50
铁矿粉	20.00
		含铁粉尘	8.6
焦粉	4.00
		生石灰	5.00
石灰石	1.20
		白云石	2.80
细粒返矿	12.30
		粗粒返矿	17.60
总计	100.00

表2铁矿和含铁粉尘质量百分比

烧结原料	铁精矿	铁矿粉	含铁粉尘
				比例/％	50	35	15

表3混合料粒度组成

表4烧结矿产量、质量指标

Claims

1.一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将物料Ⅰ通过圆筒混合机进行一段混合，得到一段混合物料；

3)二段混合物料与物料Ⅲ通过圆筒混合机进行制粒；

所述物料Ⅰ包括铁精矿、铁矿粉、燃料、熔剂及细粒级返矿；

所述物料Ⅱ包括粘结剂溶液处理的含铁粉尘；

所述物料Ⅲ包括经过加湿处理的粗粒级返矿；

一段混合过程中，控制水分以粒径范围为0.3～0.8mm的小水滴形式加入；

二段混合过程中，控制水分以粒径范围为0.1～0.3mm的小水珠形式加入；

制粒过程中，控制水分以粒径范围为0.05～0.15mm的雾化水形式加入。

2.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：铁精矿与含铁粉尘含量占铁精矿、铁矿粉及含铁粉尘总质量的60％以上。

3.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：所述细粒级返矿的粒度≤3mm。

4.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：所述粗粒级返矿的粒度>3mm。

5.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：所述粘结剂溶液质量百分比浓度为0.1～1.0％；所述粘结剂溶液包含羧甲基纤维素钠、黄原胶、果胶、海藻酸钠中至少一种有机粘结剂。

6.根据权利要求1或5所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：所述粘结剂溶液通过喷雾方式添加在含铁粉尘中，粘结剂溶液占含铁粉尘质量的1～5％，粘结剂溶液的雾化液珠粒径范围为0.05～0.15mm。

7.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：所述加湿处理是通过喷雾方式向粗粒级返矿表面喷加水分，水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的10～25％。

8.根据权利要求7所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：喷雾水珠粒径范围为0.05～0.2mm。

9.根据权利要求1所述的一种强化高比例微细粒原料烧结的强力混匀-制粒方法，其特征在于：

一段混合过程中水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的40～60％；

二段混合过程中水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的15～30％；

制粒过程中水分添加量占混合-制粒过程中水分添加总质量的10～25％。