CN112626335A - 一种清洁铁矿石造块方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种清洁铁矿石造块方法及系统，该方法包括(1)按照设定的重量比例将铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；(2)对所述混合料进行压块，得到目标尺寸的压团块；(3)对所述压团块进行焙烧，其中，焙烧所用燃料为清洁煤气或天然气；(4)对焙烧所得产品进行冷却，冷却后再对其进行分级，得到目标产品。本发明不改变现有铁矿石造块所用原料体系，但改变了现有铁矿石造块所用的燃料体系，不再采用焦粉、煤粉(如无烟煤)等固体燃料，转而采用更为清洁的高热值的煤气或者天然气，显著减少了造块过程中的污染物的排放；并且该方法能耗低，管理方便，产量高，由该方法所制备得到的产品适用于高炉冶炼，更加满足炉料结构要求。

Description

一种清洁铁矿石造块方法及系统

技术领域

本发明涉及一种清洁铁矿石造块方法及系统，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

钢铁行业是国家重要的基础产业，也是高能耗、高排放、增加环境负荷的源头行业。进入21世纪以来，随着钢铁产量的高速增长，由此带来的环境问题日益显著，特别是含SO₂、CO₂等废气对大气的污染更是引起了广泛关注。

加强科技创新，减少环境污染，推行能源高效利用是人类社会发展的必然选择。在长流程钢铁联合企业中，70％的污染来自铁前环节，原料中90％以上的S是在铁矿石造块工序，即烧结球团环节中被脱除而进入烟气中的。因此，烧结球团工序是钢铁厂污染的重要来源之一。

研究表明，烧结烟气排放的碳氧化物主要来自于烧结固体燃料，约占60％以上。而烟气中的硫氧化物也有25％来自于固体燃料的燃烧，同时氮氧化物和固体燃料有着较大的关系。此外固体燃耗在工序能耗上更是贡献了约80％。因此，如何减少烧结过程中的能耗和污染关键在于如何减少烧结中固体燃料的消耗。

基于以上问题，提出一种新型清洁铁矿石造块方法及系统已经成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种清洁铁矿石造块方法及系统。

为了实现以上目的，一方面，本发明提供了一种清洁铁矿石造块方法，其中，所述清洁铁矿石造块方法包括：

(1)按照设定的重量比例将铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

(2)对所述混合料进行压块，得到目标尺寸的压团块；

(3)对所述压团块进行焙烧，其中，焙烧所用燃料为清洁煤气或天然气；

(4)对焙烧所得产品进行冷却，冷却后再对其进行分级，得到目标产品。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法步骤(1)中，本发明对添加剂的具体组分不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择添加剂的组分；如在本发明一具体实施方式中，该添加剂可包括粘结剂及熔剂等；

此外，本发明对步骤(1)中所用铁矿石、粘结剂及熔剂等的具体用量也不做具体要求，本领域技术人员也可以根据现场作业需要合理设置该些原料组分的用量范围；如在本发明一具体实施方式中，以所用原料的总重量为100％计，所用铁矿石的质量比例约为80％-95％，熔剂的质量比例为5％-10％，粘结剂的质量比例为0-5％。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(2)中，所述目标尺寸的压团块是尺寸(粒度)为8mm-16mm的压团块，所述压团块的抗压强度范围为5N/个-10N/个，落下强度>3次/0.5m。

在本发明具体实施方式中，所述压团块的粒度范围可为8mm-12mm。

此外，本申请对所述压团块的形状不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理设置其形状，只要保证可以实现本发明的目的即可；例如，在本发明具体实施方式中，所述压团块的形状可为圆球型、圆柱形或方形。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(3)中，所述焙烧的温度范围为1100℃-1300℃，焙烧时间范围为5min-20min。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法步骤(3)中，本发明对所用清洁煤气不做具体要求，本领域技术人员可以根据现场实际作业需要选用合适的清洁煤气，只要保证可实现本发明的目的即可；如在本发明一具体实施方式中，所述清洁煤气可为焦炉煤气或者混合煤气。

根据本发明具体实施方案，在所述的方法中，优选地，步骤(4)中，所述目标产品的尺寸大于等于5mm，小于16mm。

根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括：将步骤(2)所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括：将步骤(3)焙烧过程中所落下的散料及灰与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括：将步骤(3)焙烧过程中所得生产废气进行除尘，再将除尘后所得到的除尘灰与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；再将除尘后所得到的气体排入大气。

其中，在本发明具体实施方式中，所述除尘可为电除尘。

根据本发明具体实施方案，优选地，该方法还包括：将整粒后所得到的尺寸<5mm的物料(返矿)与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

将整粒后所得到的尺寸为10mm-16mm的物料用作焙烧过程铺底料。

本发明所提供的该清洁铁矿石造块方法适用于不同粒度的铁矿石，无论是粒度为0-1mm的铁精矿，还是粒度为0-8mm的铁矿粉，只是针对不同粒度的铁矿石，需要选用不同的添加剂并设置不同的压块压力。

另一方面，本发明还提供了一种用于实现以上所述清洁铁矿石造块方法的清洁铁矿石造块系统，其中，所述清洁铁矿石造块系统包括：配料装置、混合装置、压块装置、筛分装置、焙烧装置及整粒装置；

所述配料装置用于按照设定的重量比例称量铁矿石及添加剂，以进行配料；所述混合装置用于接收配料装置所配置的物料并对物料进行混合；所述压块装置用于接收混合装置中的混合料并对所述混合料进行压块；所述筛分装置用于接收压块装置中的压块并对其进行筛分，以得到目标尺寸的压团块；所述焙烧装置用于对目标尺寸的压团块进行焙烧并对焙烧后所得产物进行冷却；所述整粒装置用于接收经焙烧装置焙烧后冷却的产品并对其进行分级，以得到目标产品。

根据本发明具体实施方案，优选地，该系统还包括除尘装置，用于接收焙烧装置于焙烧过程中产生的生产废气并对所述生产废气进行除尘。

其中，所述除尘装置还用于将除尘后所得到的除尘灰送至混合装置，所述混合装置还用于接收该除尘灰，并将其与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料。

根据本发明具体实施方案，该系统还包括主引风机及烟囱，除尘后所得到的气体经由主引风机及烟囱排入大气。

其中，在本发明具体实施方式中，所述除尘装置可为电除尘装置。

根据本发明具体实施方案，在所述的系统中，所述筛分装置还用于接收压块装置中的压块并对其进行筛分，再将所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块送至压块装置，所述压块装置还用于接收该尺寸不在目标尺寸范围内的压团块，并对其与混合料同时进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

根据本发明具体实施方案，在所述的系统中，所述焙烧装置还用于将焙烧过程中所落下的散料及灰送至压块装置，所述压块装置还用于接收该散料及灰，并对其与混合料同时进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

根据本发明具体实施方案，在所述的系统中，所述整粒装置还用于将整粒后所得到的尺寸<5mm的物料送至混合装置，该混合装置还用于接收该尺寸<5mm的物料后再将其与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

所述整粒装置还用于将整粒后所得到的尺寸为10mm-16mm的物料送至焙烧装置，以用作焙烧过程铺底料。

根据本发明具体实施方案，在所述的系统中，所述配料装置、混合装置、压块装置、筛分装置、焙烧装置、整粒装置及除尘装置均为本领域使用的常规装置；如在本发明具体实施方式中，所述配料装置可为称重配料设备(包括皮带秤、螺旋称等称量装置)；所述混合装置可为混匀设备(包括圆筒混合机、立式混合机等)；所述压块装置可为高压压块机或水压压块机。

本发明不改变现有铁矿石造块所用原料体系，但改变了现有铁矿石造块所用的燃料体系，不再采用硫氮含量较高且会造成大量污染的焦粉、煤粉(如无烟煤)等固体燃料，转而采用更为清洁的高热值的煤气或者天然气，显著减少了造块过程中的污染物的排放；并且本发明所提供的该铁矿石造块方法能耗低，管理方便，产量高，由该方法所制备得到的产品适用于高炉冶炼，更加满足炉料结构要求；具体而言，与传统烧结工艺相比，采用本发明所提供的该清洁铁矿石造块方法可将能耗降低约10％-30％，减排SO₂约20％，还可以大幅降低NO_X、二噁英的排放，同时还可生产出合格的高炉入炉原料，避免了高炉中烧结矿和球团矿的搭配使用带来的问题，也可实现全熟料炼铁。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的清洁铁矿石造块系统的结构示意图。

图2为本发明实施例所提供的清洁铁矿石造块方法的具体工艺流程图。

主要附图标号说明：

1、配料装置；

2、混合装置；

3、压块装置；

4、筛分装置；

5、焙烧装置；

6、整粒装置；

7、电除尘装置；

8、主引风机；

9、烟囱。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现结合以下具体实施例对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种清洁铁矿石造块系统，其中，所述系统的结构示意图如图1所示，从图1中可以看出，其包括配料装置1、混合装置2、压块装置3、筛分装置4、焙烧装置5、整粒装置6及电除尘装置7；

所述配料装置1包括铁矿石配料单元、熔剂配料单元和粘结剂配料单元，具体用于按照设定的重量比例称量铁矿石、熔剂及粘结剂，以进行配料；

所述混合装置2用于接收配料装置所配置的物料并对物料进行混合；

所述压块装置3用于接收混合装置中的混合料并对所述混合料进行压块；

所述筛分装置4用于接收压块装置中的压块，并对其进行筛分，以得到目标尺寸的压团块；所述筛分装置4还用于将所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块送至压块装置3，所述压块装置3还用于接收该尺寸不在目标尺寸范围内的压团块，并对其与混合料同时进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

所述焙烧装置5包括布料单元、焙烧单元、冷却单元；用于对目标尺寸的压团块进行焙烧并对焙烧后所得产物进行冷却；所述焙烧装置5还用于将焙烧过程中所落下的散料及灰送至压块装置3，所述压块装置3还用于接收该散料及灰，并对其与混合料同时进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

其中，焙烧单元采用煤气燃烧器进行加热，冷却单元采用风冷设施进行冷却；

所述整粒装置6用于接收经焙烧装置5焙烧后冷却的产品并对其进行分级，以得到目标产品；所述整粒装置6还用于将整粒后所得到的尺寸<5mm的物料送至混合装置2，该混合装置2还用于接收该尺寸<5mm的物料后再将其与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

所述整粒装置6还用于将整粒后所得到的尺寸为10mm-16mm的物料送至焙烧装置5，以用作焙烧过程铺底料；

所述电除尘装置7用于接收焙烧装置5于焙烧过程中产生的生产废气并对该生产废气进行电除尘；

此外，本实施例中，该系统还包括主引风机8及烟囱9，电除尘后所得到的气体经由主引风机8及烟囱9排入大气。

实施例2

本实施例提供了一种清洁铁矿石造块方法，该方法利用实施例1提供的清洁铁矿石造块系统，其中，所述方法的工艺流程图如图2所示，从图2中可以看出，其包括以下步骤：

配料：选用粒度为1mm-8mm占90％(质量分数)的铁矿粉为主要原料进行生产，熔剂采用细粒级石灰石和生石灰粉，其粒度小于0.074mm占80％(质量分数)；其中，以铁矿粉、石灰石和生石灰的总质量为100％计，三者的质量配比分别为88％、5％、7％；

混合：将铁矿粉、石灰石和生石灰混合均匀，得到混合料；

压块：对所述混合料进行压块，得到目标尺寸(尺寸为8mm-16mm)的压团块；将所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

焙烧：将压团块运送至焙烧装置的布料单元，经过布料单元，压团块被装至已经铺装铺底料的台车上，台车运行至焙烧系统的焙烧单元进行焙烧，焙烧过程中采用焦炉煤气燃烧提供热源(热值为4000kcal/Nm³，煤气用量为75.6m³/t_目标产品)，焦炉煤气燃烧保证炉膛温度为1150℃，物料停留时间为15分钟，焙烧完成后，台车运行至冷却单元，通过风冷进行冷却，冷却高温废气对焙烧后的物料进行保温；

将焙烧过程中所落下的散料及灰与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

将焙烧过程中所得生产废气进行电除尘，再将电除尘后所得到的除尘灰与铁矿粉、石灰石和生石灰混合均匀，得到混合料；再将电除尘后所得到的气体排入大气；

整粒：冷却后再对所得产品进行分级，其中，分级后所得尺寸<5mm的物料返回配料装置重新参与配料；尺寸为10mm-16mm的物料进入铺底料运输系统，返回布料单元，用作焙烧过程铺底料，其他粒度(尺寸大于等于5mm，小于10mm)物料均为成品，进入成品系统。

本实施例中，最终产品成品率为85.2％，转鼓强度为68.5％，成品碱度(Ca/Si)为1.85；吨矿成品能耗47.10kgce/t(不含余热利用)，吨成品矿SO₂排放量约为79kg。

实施例3

本实施例提供了一种清洁铁矿石造块方法，该方法利用实施例1提供的清洁铁矿石造块系统，其中，所述方法的工艺流程图如图2所示，从图2中可以看出，其包括以下步骤：

配料：选用粒度为小于0.1mm占70％(质量分数)的铁精矿为主要原料进行生产，熔剂采用细粒级石灰石和生石灰粉，其粒度小于0.074mm占80％(质量分数)；其中，以铁精矿、石灰石和生石灰的总质量为100％计，铁精矿、石灰石和生石灰的质量配比分别为95％、2％、3％；

混合：将铁矿粉、石灰石和生石灰混合均匀，得到混合料；

压块：对所述混合料进行压块，得到目标尺寸(尺寸为8mm-16mm)的压团块；将所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

焙烧：将压团块运送至焙烧装置的布料单元，经过布料单元，压团块被装至已经铺装铺底料的台车上，台车运行至焙烧系统的焙烧单元进行焙烧，焙烧过程中采用焦炉煤气燃烧提供热源(热值为4000kcal/Nm³，煤气用量为57.2m³/t_目标产品)，焦炉煤气燃烧保证炉膛温度为1150℃，物料停留时间为15分钟，焙烧完成后，台车运行至冷却单元，通过风冷进行冷却，冷却高温废气对焙烧后的物料进行保温；

将焙烧过程中所落下的散料及灰与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块；

将焙烧过程中所得生产废气进行电除尘，再将电除尘后所得到的除尘灰与铁矿粉、石灰石和生石灰混合均匀，得到混合料；再将电除尘后所得到的气体排入大气；

整粒：冷却后再对所得产品进行分级，其中，分级后所得尺寸<5mm的物料返回配料装置重新参与配料；尺寸为10mm-16mm的物料进入铺底料运输系统，返回布料单元，用作焙烧过程铺底料，其他粒度(尺寸大于等于5mm，小于10mm)物料均为成品，进入成品系统。

本实施例中，最终产品成品率为80.4％，转鼓强度为62.3％，成品碱度(Ca/Si)为1.3；吨矿成品能耗38.62kgce/t(不含余热利用)，吨成品矿SO₂排放量约为106kg。

对比例1

本对比例中选用与实施例2中相同的原料，采用传统烧结工艺生产，即使用焦粉作为固体燃料进行生产，焦粉用量为44.5kg/t_目标产品，采用焦炉煤气点火，热值为4000kcal/Nm³，煤气用量为5.05m³/t_目标产品，焙烧温度为1150℃，焙烧结束经过冷却筛分后，得到目标产品。

本对比例中，最终产品成品率为77.6％，转鼓强度为74.3％，成品碱度(Ca/Si)为1.85；吨矿成品能耗为52.43kgce/t(不含余热利用)，吨成品烧结矿SO₂排放量为92kg。

将实施例2与对比例1进行对比可知，采用本发明所提供的该清洁铁矿石造块方法进行造块，能耗减少10.17％，SO₂减排量为16.46％。

对比例2

由于实施例3中所用铁精粉比例过高，无法进行正常生产。本对比例中将铁精矿质量比例(以铁精矿和铁矿粉的总质量为100％计)调整为50％，同时加入50wt％(以铁精矿和铁矿粉的总质量为100％计)粒度为1mm-8mm的铁矿粉，采用传统烧结工艺生产，即使用焦粉作为固体燃耗进行生产，焦粉用量为47.8kg/t_目标产品，采用焦炉煤气点火，热值为4000kcal/Nm3，煤气用量5.05m³/t_目标产品，焙烧温度为1150℃，焙烧结束经过冷却筛分后，得到目标产品。

本对比例中，最终产品成品率为74.2％，转鼓强度为65.7％，成品碱度(Ca/Si)为1.85；吨矿成品能耗55.6kgce/t(不含余热利用)，吨成品矿SO₂排放量约为132kg。

将实施例3与对比例2进行对比可知，采用本发明所提供的该清洁铁矿石造块方法进行造块，能耗减少30.6％，SO₂减排量为19.7％。

由实施例2-实施例3及对比例1-对比例2可知，在得到相同产品的前提下，本发明所提供的清洁铁矿石造块方法得能源消耗更低，污染物排放量更少，该方法是一种切实有效的铁矿石造块清洁生产的新方法。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术发明之间、技术发明与技术发明之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种清洁铁矿石造块方法，其特征在于，所述清洁铁矿石造块方法包括：

(1)按照设定的重量比例将铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

(2)对所述混合料进行压块，得到目标尺寸的压团块；

(3)对所述压团块进行焙烧，其中，焙烧所用燃料为清洁煤气或天然气；

(4)对焙烧所得产品进行冷却，冷却后再对其进行分级，得到目标产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述目标尺寸的压团块是尺寸为8mm-16mm的压团块，所述压团块的抗压强度范围为5N/个-10N/个，落下强度>3次/0.5m。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧的温度范围为1100℃-1300℃，焙烧时间范围为5min-20min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述目标产品的尺寸大于等于5mm，小于16mm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤(2)所得尺寸不在目标尺寸范围内的压团块与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤(3)焙烧过程中所落下的散料及灰与混合料混合后再进行压块，以得到目标尺寸的压团块。

7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将步骤(3)焙烧过程中所得生产废气进行除尘，再将除尘后所得到的除尘灰与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；再将除尘后所得到的气体排入大气。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将整粒后所得到的尺寸<5mm的物料与铁矿石及添加剂混合均匀，得到混合料；

将整粒后所得到的尺寸为10mm-16mm的物料用作焙烧过程铺底料。

9.一种用于实现权利要求1-8任一项所述清洁铁矿石造块方法的清洁铁矿石造块系统，其特征在于，所述清洁铁矿石造块系统包括：配料装置、混合装置、压块装置、筛分装置、焙烧装置及整粒装置；

所述配料装置用于按照设定的重量比例称量铁矿石及添加剂，以进行配料；所述混合装置用于接收配料装置所配置的物料并对物料进行混合；所述压块装置用于接收混合装置中的混合料并对所述混合料进行压块；所述筛分装置用于接收压块装置中的压块并对其进行筛分，以得到目标尺寸的压团块；所述焙烧装置用于对目标尺寸的压团块进行焙烧并对焙烧后所得产物进行冷却；所述整粒装置用于接收经焙烧装置焙烧后冷却的产品并对其进行分级，以得到目标产品。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括除尘装置，用于接收焙烧装置于焙烧过程中产生的生产废气并对所述生产废气进行除尘。

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