CN114934173A

CN114934173A - 一种燃料分级分加的强化烧结方法

Info

Publication number: CN114934173A
Application number: CN202210567622.7A
Authority: CN
Inventors: 卢金伟; 罗英杰; 虎荣波; 高云祥; 王亚力; 胡兴康; 夏海英; 杨华; 李吉能; 杨正林; 葛居娜; 苏宁; 李轶; 汪勤峰
Original assignee: Wugang Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wugang Group Kunming Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2022-08-23

Abstract

本发明公开一种燃料分级分加的强化烧结方法。所述烧结方法包括将焦粉用1mm筛子筛分，得到>1mm的第一燃料及≤1mm的第二燃料；将铁矿粉、返矿、溶剂、第一燃料配料；将配料好的物料投入一次混合机中混合，然后加水混合得一次混合料；将一次混合料倒入二次混合机中混合，然后加入第二燃料混合得烧结混合料。本发明先添加粗燃料，制粒后再添加细燃料，使细燃料均匀包裹在颗粒表面，即改善固体碳的燃烧动力学条件、燃料燃烧条件和传热速度，使燃烧趋于完全，且减少以固体燃料为核心外裹矿粉的数量，改善了燃料燃烧机理，为低温燃烧创造了条件，基本消除还原气氛，为铁酸钙的形成创造了条件。

Description

一种燃料分级分加的强化烧结方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种燃料分级分加的强化烧结方法。

背景技术

烧结工艺是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和溶剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒粘结成块的过程。其中配入的燃料存在粒度不均匀，小于1mm燃料占比较高，造成细粒燃料利用率低，而且还会降低烧结料层的透气性和导致碳分布不均匀，从而影响烧结矿的质量和产量。

经过发明人多年的研究和生产实践表明，改变固体燃料在混合料中的分布状态，可以改善燃料在烧结过程中的燃烧条件，提高燃料的利用率。在常规工艺中，通常燃料采用一次添加工艺，也有将固体燃料分两次及多次添加，但由于不对燃料粒度进行处理，因此混合时大颗粒固体燃料容易成为细粒燃料的核心，使得燃料在不同料球之间容易出现过偏析，并且还会减少燃烧过程中需要消耗更多氧气的大颗粒以“孤立”状态存在的机率，导致燃料与空气的接触条件劣化而降低燃烧速度，从而降低垂直烧结的速度，最终降低烧结的生产效率；而且小于1mm的燃料由于粒径较小，如果直接作为燃料进行燃烧，还会恶化烧结料层的透气性，增加燃耗以及影响烧结质量。其次，未经筛选的固体燃料与矿粉混合后，矿粉容易附着在颗粒燃料上并形成包裹，会进一步阻碍燃料与空气的接触，从而劣化烧结过程中的热态透气性，导致烧结的生产效率和质量降低。另外，在烧结过程中由于存在自动蓄热作用，烧结料层的下部往往热量较高，通常需要将燃料偏析分布以降低下层物料的碳含量，但固体燃料经现有工艺处理后容易形成较大的燃料颗粒，经布料偏析容易分布到烧结料层的底部，造成下层碳含量高，从而会使烧结料层的温度差异变大。

现有技术中，为了解决上述问题，有先对固体燃料进行筛分，然后将筛下的小粒径燃料进一步研磨后与铁矿粉制成混合料球，并且将筛上的大粒径燃料与其它物料制成第一混合料，随后将第一混合料与混合料球混匀，得到最终烧结混合料，从而降低烧结时的偏析以提高烧结矿的质量，同时使得小粒径燃料得到充分应用；但是，由于燃料筛分后小粒径燃料还需要进一步的研磨，因此成本较高；而且混合料球中由于研磨后燃料的粒径更小，而小粒径燃料在烧结时燃烧速度快，烧结料传热性不好时，会导致燃料的燃烧速度达不到料层熔融所需的高温和高温保持的时间，使得高温反应来不及进行，造成烧结温度降低，烧结矿粘结相随之减少，转鼓强度变低，粉末多而使返矿量增加，同时细颗粒燃料还易堵塞混合料球的空隙而阻碍空气流动，使烧结矿产量降低；此外，大粒径燃料与其它物料混合制球时，由于大粒径燃料容易成为其它物料的核心，制粒后大粒径燃料周围容易形成较厚的粘附层，从而阻碍燃料与空气的接触，导致烧结过程中热态透气性劣化，而且还会导致烧结矿中熔融形磁铁矿含量增加，铁酸钙含量减少，还原性能下降。为此，也有先对固体燃料进行筛分，然后将筛分出的小颗粒燃料和大颗粒燃料分别与物料进行混合，随后采用分层布料的方式来调整烧结料层中的燃料粒度分布，从而改善烧结布料过程产生的燃料粒度偏析问题，有效提高燃烧效率，提升烧结矿产量和质量；虽然无需研磨而降低了成本，但并不能解决小颗粒燃料及大粒径燃料与物料混合后存在的上述问题。当然，现有技术中还有先对固体燃料进行筛分得到>3mm的第一燃料和<3mm的第二燃料，然后将第二燃料与烧结物料混匀得到物料M1，随后将第一燃料与物料M1进行混合制粒，得到烧结物料；虽然能够避免大颗粒燃料成为细粒燃料的核心而出现不同料球之间的过偏析，同时还能提高细粒燃料作为混合制粒核心的机率，形成矿粉包裹在细粒燃料周围的粒度适宜的混合料小球，改善和提高空气由外向内的扩散的条件和速率，改善烧结过程热态透气性；但也应看到，细粒燃料单独与物料混合后存在的问题任然存在，而且大颗粒燃料由于制粒效果较差，会降低制粒后的粒度和强度，使得分层布料时大颗粒燃料容易脱落而影响烧结质量和产量。

因此，如何提高烧结成球效率及避免不同料球之间的过偏析，从而提高烧结的生产效率和质量以及降低燃耗，是目前烧结过程中急需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明结合现有的技术和原燃料条件，另辟蹊径的提供了一种燃料分级分加的强化烧结方法。

本发明是这样实现的：燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于括燃料筛分、配料、一次混匀、二次混匀实现，具体工艺步骤为：

A、燃料筛分：将烧结焦粉用孔径1mm的筛子进行筛分，得到>1mm的第一燃料及≤1mm的第二燃料；

B、配料：将铁矿粉、返矿、溶剂、第一燃料按照设定的烧结矿成分和产质量指标分别进行称重，然后按比例进行配料；

C、一次混匀：将配料好的物料投入一次混合机中进行干混合，然后加水继续混合，得到一次混合料；

D、二次混匀：将一次混合料倒入二次混合机中混合一段时间，然后加入第二燃料继续混合，制得烧结混合料。

本发明的有益效果为：

1、本发明通过把小颗粒的燃料二次添加到一次混合料中，可减少沙散性较大的小颗粒燃料阻碍烧结造球过程，提高成球效率，而且还可避免细粒燃料包裹大颗粒燃料造成不同料球之间的过偏析；前述大颗粒燃料与物料混匀制粒后，再把≤1mm的第二燃料加入混匀，从而形成以较大颗粒的燃料裹杂着烧结物料形成矿粉球粒且表层粘附细粒燃料的混合球状结构，后加入的第二燃料可发挥作为细粒粘附粉的作用，即可使第二燃料粘附在矿粉球粒不易脱落而作为烧结过程中热量的重要来源，而且可有效避免沙散性大的第二燃料对其它烧结物料在成球过程中的阻碍作用，从而显著改善烧结混合料的制粒效果，达到改善烧结料层的原始透气性的目的，有效提高烧结的生产效率和质量及降低燃耗。

2、本发明通过燃料分加，可减少烧结混合料中以固体燃料为核心外裹矿粉的数量，且细颗粒的第二燃料分布于烧结物料的表面，有效改善了烧结物料中的燃料分布状态，使得烧结物料具有较大的活性反应面，燃料颗粒与氧接触机会增大，从而改善和提高空气在混合球状结构及料层内的扩散条件和速率，提高燃料的燃烧速度和料层内的垂直烧结速度，且燃料的燃烧比较完全，提高了烧结生产率。

3、本发明以大颗粒燃料作为核心形成外裹细粒燃料的混合球状结构，外裹的细粒燃料可快速燃烧点燃包裹的大颗粒燃料，使混合球状结构的烧结混合料形成低温燃烧以延长燃烧时间，从而能使烧结高温带的高温保持较长的时间，有利于烧结矿液相的生成和成矿过程，基本消除还原气氛，为铁酸钙的形成创造了条件，而且还能提高烧结矿强度，降低返矿率与固体燃耗，在降低成本的同时改善了烧结矿的冶金性能。

4、本发明还可用于钒钛矿烧结，可提高钒钛矿的使用比例，从而降低烧结混合料成本。

实施例表明，本发明同比成品率可提高2.61%，转鼓指数提高4.67%，提升了烧结矿的质量。按年产800万吨烧结矿，150元加工费计算，成品率提高2.61%，每年可节约成本3132万元。同时，转鼓指数提高4.67%，将为高炉降低燃料比提供有利条件，按烧结矿转鼓每提高1%，燃料比下降0.5%，燃料比540kg/t，单价2200元计算，吨铁成本可降低27.74元。

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更或改进，均属于本发明的保护范围。

本发明包括燃料筛分、配料、一次混匀、二次混匀实现，具体工艺步骤为：

所述B步骤中的第一燃料占制得的烧结混合料中所用烧结焦粉的40～50wt%。

所述熔剂为生石灰、白云石、石灰石中的一种或任意组合；所述铁矿为精矿和/或粉矿。

所述C步骤中，配料好的物料投入一次混合机中进行干混合1～3min，然后加水继续混合4～6min，出料得到一次混合料。

所述D工序中一次混合料倒入二次混合机中混合2～4min，然后加入第二燃料继续混合4～6min，出料制得烧结混合料。

所述烧结混合料的含水率为6～11wt％。

本发明还包括烧结过程参数控制，所述烧结步骤是将烧结混合料在点火温度1100℃±50.00，点火负压6.50±0.50kPa，烧结负压12.00±1.00kPa的条件下进行烧结。

所述烧结步骤中以烧结混合料进行烧结时，料层厚度控制在600～7000mm，铺底料厚度控制在20.00～40.00mm。

实施例1

1、按照相同的配比，相同的烧结条件下进行烧结，制得的烧结混合料送入烧结杯进行烧结试验，其中一杯为基准样，一杯为燃料分级分加的烧结混合料，配比如表1所示。

表1 烧结矿配比

2、烧结过程：

2.1 从生产原料堆取来的燃料（焦粉）用1mm的筛子进行筛分，>1mm的为第一燃料，≤1mm的为第二燃料。

2.2 将烧结物料按照设定的烧结矿成分和产质量指标分别进行称重，然后按比例将精矿、粉矿、返矿、熔剂和>1mm的第一燃料进行配料。

2.3 将配料后的物料放入一次混合机（其中第一燃料占制得的烧结混合料中所用焦粉的40wt%）中混匀1min，完成后加水继续混匀6min，出料得到一次混合料。

2.4 将一次混合料倒入二次混合机中混匀2min，完成后加入第二燃料继续混匀6min，出料得到烧结混合料。

2.5 称量烧结混合料，然后送入烧结杯进行烧结试验。

3、烧结混合料粒级如表2所示。燃料分级分加得到的烧结混合料粒级和基准相比较，烧结混合料的水分降低0.3个点，<3mm粒级降低7.1个点，烧结混合料的粒级改善明显。这是因为燃料分级分加改善了沙散性大的细粒燃料对其它物料在成球过程中的阻碍作用，因此烧结混合料的制粒效果变好。

表2 烧结混合料粒级组成

4、烧结试验后得到的烧结矿粒级组成如表3所示。燃料分级分加和基准相比较，烧结矿粒级组成中<5mm粒级减少2.56个百分点，表明返矿率减少，成品率增加。平均粒度增加0.88个百分点。

表3 烧结矿粒级组成

5、烧结相关指标如表4所示。燃料分级分加和基准相比，利用系数降低0.17t/m2h，这与烧结时间增加有关。成品率提高了2.56个百分点，转鼓指数提高了4.67个百分点，燃料分级分加对烧结矿的质量还是有比较明显的改进。

表4 烧结指标

实施例2

1、按照相同的配比，相同的烧结条件下进行烧结，制得的烧结混合料送入烧结杯进行烧结试验，其中一杯为基准样，一杯为燃料分级分加的烧结混合料，配比如表5所示。

表5 烧结矿配比

2、烧结过程：

2.3 将配料后的物料放入一次混合机（其中第一燃料占制得的烧结混合料中所用焦粉的50wt%）中混匀3min，完成后加水继续混匀4min，出料得到一次混合料。

2.4 将一次混合料倒入二次混合机中混匀4min，完成后加入第二燃料继续混匀4min，出料得到烧结混合料。

2.5 称量烧结混合料，然后送入烧结杯进行烧结试验。

3、烧结混合料粒级如表6所示。燃料分级分加得到的烧结混合料粒级和基准相比较，烧结混合料的水分降低0.7个点，<3mm粒级降低13.04个点，烧结混合料的粒级改善明显。

表6 烧结混合料粒级组成

4、烧结试验后得到的烧结矿粒级组成如表7所示。燃料分级分加和基准相比较，烧结矿粒级组成中<5mm粒级减少2.67个百分点，表明返矿率减少，成品率增加。平均粒度增加1.76个百分点。

表7 烧结矿粒级组成

5、烧结相关指标如表8所示。燃料分级分加和基准相比，垂烧速度降低0.68mm/min，这与烧结时间增加有关。成品率提高了2.66个百分点，转鼓指数提高了4.67个百分点，燃料分级分加对烧结矿的质量还是有比较明显的改进。

表8 烧结指标

Claims

1.一种燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于包括燃料筛分、配料、一次混匀、二次混匀实现，具体工艺步骤为：

2.根据权利要求1所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述B步骤中的第一燃料占制得的烧结混合料中所用烧结焦粉的40～50wt%。

3.根据权利要求2所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述熔剂为生石灰、白云石、石灰石中的一种或任意组合；所述铁矿为精矿和/或粉矿。

4.根据权利要求1、2或3所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述C步骤中，配料好的物料投入一次混合机中进行干混合1～3min，然后加水继续混合4～6min，出料得到一次混合料。

5.根据权利要求4所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述D工序中一次混合料倒入二次混合机中混合2～4min，然后加入第二燃料继续混合4～6min，出料制得烧结混合料。

6.根据权利要求5所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述烧结混合料的含水率为6～11wt％。

7.根据权利要6所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于还包括烧结步骤，所述烧结步骤是将烧结混合料在点火温度1100℃±50.00，点火负压6.50±0.50kPa，烧结负压12.00±1.00kPa的条件下进行烧结。

8.根据权利要求7所述燃料分级分加的强化烧结方法，其特征在于所述烧结步骤中以烧结混合料进行烧结时，料层厚度控制在600～7000mm，铺底料厚度控制在20.00～40.00mm。