CN111676369B

CN111676369B - 一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法

Info

Publication number: CN111676369B
Application number: CN202010564201.XA
Authority: CN
Inventors: 蓝庆滔; 李文波
Original assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Current assignee: Tongling Nonferrous Metals Group Co Ltd
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2020-06-19
Publication date: 2022-04-29
Anticipated expiration: 2040-06-19
Also published as: CN111676369A

Abstract

本发明公开了一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,它包括以下步骤：（1）、硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到15wt%‑20wt%，在原料存储系统中封闭保湿8h以上；（2）、预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的50wt%以上，混合料的平均含水量达到12wt%～13wt%，MgO含量为混合料的1.5wt%以上；（3）、磨矿；（4）、配料；（5）、造球；（6）、干燥；（7）、预热；（8）焙烧；（9）、冷却。本发明的有益效果是球团矿在干燥、焙烧过程中产生的粉末量少；成品球团矿抗压强度达到或超过国家标准，与此同时，回转窑内没有结窑现象；成品球团矿的冶金性能，特别是还原膨胀指数会优于普通铁精矿氧化球团矿。

Description

一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法

技术领域

本发明涉及球团焙烧固结工艺，尤其涉及一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法。

背景技术

硫酸渣是硫铁矿制酸过程中排出的烧渣。近年来，我国每年硫铁矿制酸的量为1500～1600万吨，每年产生的硫酸渣为1200～1400万吨。硫酸渣作为一种化工粉尘，也是一种二次含铁资源。在2010年之前，我国硫酸渣的综合利用率不高，一般只占30%左右。硫铁矿制酸行业每年有大量的硫酸渣堆存，存在很大的环保风险。2010年之后，随着环保要求的日益提高，同时钢铁市场低迷，钢铁行业为了降低铁原料成本，开始把目光转向硫酸渣等二次含铁资源的利用。

硫酸渣因出炉时含水量低、含硫量较高、粒度细，因而钢铁行业在利用硫酸渣时，无法投入高炉直接炼铁，也难以在烧结过程中直接利用。稳妥的处理思路是：使用部分硫酸渣，并配加一定量的铁精矿后，利用“链篦机—回转窑—环冷机”氧化球团矿生产系统，制成氧化球团矿产品，作为高炉炼铁原料。

常规的“链篦机—回转窑—环冷机”氧化球团生产系统的运行过程如附图一所示。

在生产中，链篦机、回转窑、环冷机是该生产系统的三台主机设备。链篦机一般按流程走向，从前至后分为干燥I段、干燥Ⅱ段、地渡预热段、预热段等四段，承担球团的干燥和预热。回转窑承担经链篦机预热后球团的焙烧。环冷机承担焙烧后球团的冷却。

“链篦机—回转窑—环冷机”系统是一套成熟的氧化球团矿生产装置，但该系统的生产人员在试图使用硫酸渣配入普通铁精矿中生产球团矿的时候，遇到的主要问题是：

首先，球团矿的造球，是含水物料在造球设备内滚动过程中喷水，使物料达到最大的分子结合水后，在物料层中形成毛细水，矿粉颗粒在毛细力的连接下粘接成形的。硫酸渣是经高温焙烧后的超细化工粉尘，吸水性强。添加硫酸渣后，因在造球过程中毛细水的形成缓慢，矿粉成球时间会变长，同时成球率低下，设备台时产量无法提高。

其次，添加硫酸渣后，因物料吸水性强。造球后的生球水份与普通铁精矿球团相比，有明显的提高。因而在同样的温度下，球团干燥效果不佳，在干燥段脱水率低，在球团进入过渡预热段及预热段后，预热效果也随之下降。最终是球团焙烧设备内、产品中，出现大量的粉末。

再次，球团矿在焙烧过程中，其固结机理是：球团在高温作用下，通过固体质点扩散的方式，在固体颗粒间形成连接桥及少量液相，让固体颗粒粘结起来，使球团具有足够的机械强度。一般球团矿焙烧固结过程中，液相量为5%～7%。如液相量过低，球团矿固结的强度下降，如液相量过高，球团表面就会有明显的液相生产，这些液相会粘结、包裹料层间的粉末，使球团产品出现结块，回转窑设备内壁上也会出现粉末及球团颗粒烧结形成的窑圈，不光影响球团矿的产质量，而且会影响到生产的稳定性。

球团生产中添加硫酸渣后，一方面，硫酸渣作为高温焙烧后的粉尘，其质点扩散的活性已明显降低，如要确保硫酸渣的固结，就需要更高的焙烧温度。而另一方面，球团的另一部分原料，即普通铁精矿，在更高的温度下，容易出现大量的液相。最终的结果是：硫酸渣配比越高，球团矿的强度越不容易保证，同时回转窑结圈越快，无法保证生产的连续性。

目前在国内“链篦机—回转窑—环冷机”氧化球团矿加工行业中，配用硫酸渣的生产单位约有５～８家。但在实际生产过程中，为了确保产品质量及设备的安全，其硫酸渣在混合料的配比均小于15%。

例如中国发明专利公告号CN106755977A公开了“一种改善硫酸渣球团矿冶金性能的方法与系统”，采用磨细-混料-造球-焙烧的基本流程，将硫酸渣制成球团产品，其特征是将混合料在造球机中制成生球团时,在生球团长大过程中加入0.5％～2.0％硼酸水溶液作为造球用水。该专利要提供了一种改善硫酸渣球团矿冶金性能的方法与系统，目的是降低和抑制球团矿在高温还原过程（即在高炉炼铁过程）中的膨胀现象,提高球团矿的高炉炼铁过程中冶炼利用系数和冶炼强度。但没有解决如何改善硫酸渣成球性、具体热工制度及避免回转窑结圈等问题。另外，该专利主要通过加入0.5％～2.0％硼酸水溶液作为造球用水，而本次所述的专利提供了硫酸渣增湿、加入MgO粉、控制工艺温度等不一样的工艺方法，以达到改善高配比硫酸渣球团焙烧固结性能的目的.

又例如中国发明专利公告号CN102242254B公开了高硫铁矿球团强化焙烧固结工艺，采用链篦机-回转窑-环式冷却机-烟气脱硫工艺生产球团，基本流程为：预配料-混合-高压辊磨-配料-混合-造球-干燥-预热-焙烧-冷却-成品输出-烟气脱硫。该专利要解决的是高硫铁矿的焙烧难题，使成品球团含硫量、球团矿强度达到相关技术要求，基本消除烟气对设备的腐蚀。但没有解决上述回转窑结圈问题。

发明内容

本发明提出的工艺方法，在“链篦机—回转窑—环冷机”氧化球团生产原料中，配入50%以上的硫酸渣后，仍可连续稳定生产，并能生产出高强度、低粉末量的球团矿产品。

本发明的创新点在于：硫酸渣配入球团生产系统前，单独加水增湿，并且单独在封闭的存储空间内堆存保湿一定的时间。确保硫酸渣在使用前，矿粉吸足至最大分子结合水，改善硫酸渣的成球性能，减少成球时间、提高造球过程的成球率及设备的台时产量。而在硫酸渣与普通铁精矿预配料过程中，同步加入MgO作为焙烧固结改性剂。焙烧固结改性剂的主要作用是：其中的MgO与普通精矿中的铁的化合物形成稳定的、高熔点的矿物质，在高温下能确保球团矿有良好的固结效果，又抑制了液相的大量生成。避免了回转窑的结圈。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,它包括以下步骤：（1）、硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到15wt%-20wt%，在原料存储系统中封闭保湿8h以上；（2）、预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的50wt%以上，混合料的平均含水量达到12wt%～13wt%，MgO含量为混合料的1.5wt%；（3）、磨矿；（4）、配料；（5）、造球；（6）、干燥；（7）、预热；（8）焙烧；（9）、冷却。

优选的，所述步骤（6）的干燥在链篦机内进行，干燥Ｉ段的干燥温度控制为250℃～280℃，同时控制干燥时间15min-20min，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上。

优选的，所述步骤（7）的预热在链篦机内进行，链篦机的预热段度控制在1150℃以上。

优选的，所述步骤（8）的焙烧在回转窑内进行，焙烧温度达到1350℃以上。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

球团矿在干燥、焙烧过程中产生的粉末量少，成品中小于5mm的粉尘量控制在2%以内，小于国家标准；成品球团矿抗压强度达到或超过国家标准，与此同时，回转窑内没有结窑现象；成品球团矿的冶金性能，特别是还原膨胀指数会优于普通铁精矿氧化球团矿。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，实施例1：一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,它包括以下步骤：（1）硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到15wt%，在原料存储系统中封闭保湿12h；（2）预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的50wt%，混合料的平均含水量达到12wt%，MgO含量为混合料的1.5wt%；（3）磨矿；（4）配料：加入膨润土混合均匀；（5）造球；（6）干燥：干燥在链篦机内进行，干燥Ｉ段的干燥温度控制为250℃，同时控制干燥时间7min，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上；（7）预热：预热在链篦机内进行，链篦机的预热段度控制在1150℃, 预热后球团矿抗压强度达到800Ｎ；（8）焙烧：焙烧在回转窑内进行，焙烧温度达到1350℃；（9）、冷却得到成品球团。成品中小于5mm的粉尘量在1%左右，回转窑内没有结窑现象，抗压强度达到2950Ｎ,还原膨胀指数按中国国家标准方法(GB/T13240-91) 为20%。

实施例2：一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,它包括以下步骤：（1）硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到17wt%，在原料存储系统中封闭保湿8h；（2）预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的52wt%，混合料的平均含水量达到12.5wt%，MgO含量为混合料的1.7wt%；（3）磨矿；（4）配料：加入膨润土混合均匀；（5）造球；（6）干燥：干燥在链篦机内进行，干燥Ｉ段的干燥温度控制为270℃，同时控制干燥时间8min，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上；（7）预热：预热在链篦机内进行，链篦机的预热段度控制在1180℃, 预热后球团矿抗压强度达到820Ｎ；（8）焙烧：焙烧在回转窑内进行，焙烧温度达到1380℃；（9）冷却得到成品球团。成品中小于5mm的粉尘量控制在1.3%左右，回转窑内没有结窑现象，抗压强度达到2900Ｎ,还原膨胀指数按中国国家标准方法(GB/T13240-91) 检测为20%。

实施例3：一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,它包括以下步骤：（1）、硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到20wt%，在原料存储系统中封闭保湿10h；（2）、预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的53wt%，混合料的平均含水量达到13wt%，MgO含量为混合料的1.6wt%；（3）、磨矿；（4）、配料：加入膨润土混合均匀；（5）、造球；（6）、干燥：干燥在链篦机内进行，干燥Ｉ段的干燥温度控制为280℃，同时控制干燥时间8min，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上；（7）、预热：预热在链篦机内进行，链篦机的预热段度控制在1200℃, 预热后球团矿抗压强度达到850Ｎ；（8）焙烧：焙烧在回转窑内进行，焙烧温度达到1370℃；（9）、冷却得到成品球团。成品中小于5mm的粉尘量控制在1.5%左右，回转窑内没有结窑现象，抗压强度达到2860Ｎ,还原膨胀指数按中国国家标准方法(GB/T13240-91) 检测为20%。

上述实施例中的MgO可以是MgO粉，或含MgO的熔剂。

上述实施例中的预配混料既是将图1中的预配料和混合流程合二为一。

利用了“链—回—环”氧化球团生产系统中链篦机分段、温度可控的特点，提高含水生球在干燥初始阶段的干燥温度和干燥时间。球团在干燥Ｉ段的干燥温度控制为250～280℃，同时控制干燥时间，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上。

硫酸渣需预增湿。硫酸渣配比达到50%以上时，其预增湿需达到含水15～20%，并确保在配入铁精矿后，混合料的平均水份达到12～13%。

预增湿后的硫酸渣，需在原料存储系统中封闭保湿8h以上，才能投入生产。

使用高配比硫酸渣后，需要在配料过程中添加MgO粉，或含MgO的熔剂，用以改善球团在高温焙烧过程中的固结性能。硫酸渣配比达到50%以上时，球团矿中MgO含量应达到1.5%以上。

提高球团在预热段的预热温度和预热时间。使预热温度控制在1150℃以上。预热后球团矿抗压强度达到800Ｎ。

提高球团在回转窑中的焙烧温度。使焙烧温度达到1350℃以上。

Claims

1.一种改善高配比硫酸渣球团矿焙烧固结性能的工艺方法,其特征是：它包括以下步骤：（1）、硫酸渣增湿：将硫酸渣增湿使其含水量达到15wt%-20wt%，在原料存储系统中封闭保湿8h以上；（2）、预配混料：将铁精矿、硫酸渣和MgO混合形成混合料，硫酸渣含量为混合料的50wt%以上，混合料的平均含水量达到12wt%～13wt%，MgO含量为混合料的1.5wt%以上；（3）、磨矿；（4）、配料；（5）、造球；（6）、干燥，所述干燥在链篦机内进行，干燥Ｉ段的干燥温度控制为250℃～280℃，同时控制干燥时间15min-20min，使球团在离开干燥Ｉ段时，脱水率达到65%以上；（7）、预热，所述预热在链篦机内进行，链篦机的预热段度控制在1150℃以上；（8）焙烧，所述焙烧在回转窑内进行，焙烧温度达到1350℃以上；（9）、冷却。