CN115821034A - 一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，包括：控制生球粒度8～16mm部分比例；设置适宜的链篦机机速及链篦机各干燥段温度，使生球中水分充分脱出；控制回转窑窑速，延长干球高温停留时间，使其充分发生固相反应、液相反应及晶型变化；减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生。本发明方法在无脱销设施且全焦气生产情况下，在确保NOx达标排放的情况下控制成品球团矿FeO含量及抗压强度较适宜。

Description

一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼烧结球团领域，尤其是一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法。

背景技术

现有钢铁冶炼烧工艺中，入炉原料中FeO含量对高炉冶炼过程中燃料消耗影响较大，统计表明，入炉铁矿石中FeO降低1%，焦比降低1～5kg。昆钢本部两条年产120万吨链篦机-回转窑-环冷机氧化球团生产线2018～2021年1-9月球团矿中FeO含量分别为1.11%、0.98%、0.96%、1.15%，高炉入炉原料中烧结矿配比为75%左右，球团矿配比为25%左右，工序能耗分别为30.17kgce/t、28.69kgce/t、30.01kgce/t、28.80 kgce/t，指标与先进企业相比还有一定差距。

烧结矿因转运过程中容易跌落粉化，随着近几年降低烧结矿中FeO工作的开展，在保障入炉粉末的低于3%前提下，继续降低烧结矿中FeO难度较大，而经过焙烧后的球团矿，转运过程中不容易发生跌落粉化现象，降低球团矿中FeO含量也能为降低高炉入炉原料中FeO含量做出一定贡献。

昆钢本部两条年产120万吨链篦机-回转窑-环冷机氧化球团生产线建设时，使用全焦气作为燃料，当时NOx环保排放要求为<600mg/Nm3，无需配置脱销装置即可控制；2012年后因燃料供应及内部价格定价机制，通过对回转窑中央烧嘴进行改造，燃料使用焦炉煤气及高炉煤气的混合气体，2015年，环保控制指标要求提高，NOx环保排放标准调整为<300mg/Nm3，通过调整高气、焦气使用比例，可控制NOx达标排放。2021年9月，因环保搬迁转型，本部高炉停产，调整为全焦气生产，原本通过控制高气、焦气使用比例控制NOx达标排放的主要调剂手段消失，致使生产过程中NOx控制困难，经常大幅减产或者降低焙烧温度维持生产，所生产的球团矿抗压强度大幅降低。2021年10月～2022年1月成品球抗压强度＞2000N比例分别完成为：48.29%、55.43%、61.19%、85.15%，未达到昆钢高炉对优质球团矿的质量要求（抗压强度要求＞2000N，FeO要求＜1.0%）。

可见，现有生产工艺存在如下问题：

1、无脱销装置情况下如何确保烟气中NOx达标排放；

2、如何在无脱销装置且使用全焦气情况下实现确保球团矿抗压强度；

3、如何降低球团矿中FeO含量的适宜艺工热工控制参数。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，链篦机-回转窑-环冷机球团生产工艺中影响球团矿FeO的因素有生球水分、粒度；链篦机料层厚度、布料平整度、干燥制度；焙烧、冷却制度。

通过以下措施实现：

1.控制生球粒度8～16mm部分比例；

2.适宜的链篦机机速及链篦机各干燥段温度，使生球中水分充分脱出；

3.控制回转窑窑速，延长干球高温停留时间，使其充分发生固相反应、液相反应及晶型变化；

4.减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生。

本发明中：

2.1控制生球中8～16mm粒度比例≥90%。

2.2 链篦机料层厚度控制在140mm（链篦机侧板高度），保持布料平整；链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在320～350℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

料层厚度是根据链篦机侧板高度而定。料层厚度确定为140mm是因为：

01、链篦机的主要作用是生球的干燥，而干燥效果与生球水分、粒度有关，水分越大需要脱出水分越多，所需干燥时间越长；粒度越大需要干燥时间越长。

02、造好的生球经胶带机转运到链篦机上进行布料，需要承受一定的压力，料层越厚，中下部生球承受的压力越大，生球越容易被挤压碎裂，而碎裂的生球形成粉末后，影响链篦机干燥气流的通过，影响干燥效果，且碎裂粉末进入回转窑高温焙烧时，容易造成回转窑结圈，对生产造成影响；

03、昆钢链篦机-回转窑-环冷机氧化球团生产线投产时，料层厚度（侧板高度）为160mm，生产过程中因干燥效果差，回转窑结圈严重，生产过程稳定性差，经常因回转窑结圈严重，结圈块到一定厚度时因重力作用自行脱落，堵塞窑头隔筛及后续流程，影响生产过程的顺畅，后将侧板高度改为140mm，生产顺畅性大大提高；

04、料层过薄，需要达到同等产量需加快机速，缩短干燥时间，干燥效果达不到预期要求，回转窑容易结圈。

2.3 链篦机机速控制1.9～2.1m/min。

2.4 回转窑窑速控制0.7～0.90r/min。

2.5 回转窑窑尾温度控制970～1000℃。

2.6 环冷机保持料场厚度在680～740mm之间，并尽量使两侧料面平整。

2.7环冷机一段风门开度控制在40～50%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制在65～70%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃（胶带机能承受高温温度）。步骤2.3、2.4、2.5是关键。

本发明中针对：

01、生球爆裂：通过调整链篦机各段干燥温度控制，最初设计时鼓干段炉罩温度200℃左右，存在生球爆裂现象，回转窑结圈现象严重，后经过长期摸索，结合水分蒸发温度100℃左右，确定为120～150℃相对适宜；

02、回转窑结圈：通过强化生球干燥效果，控制入窑粉末含量，避免局部高温实现；

03、成品球团矿抗压强度低：通过提高焙烧温度实现；

04、球团矿化学成分中FeO含量高：通过强化干燥、焙烧、冷却效果实现。

本发明的工作原理如下：

干燥过程首先是水分的汽化过程：当生球表面水蒸汽压大于干燥介质的水蒸汽压时，它表面的水分就汽化并转移到介质中去，除了其表面水分汽化外，其内部的水分也借助扩散作用向其表面移动，而后汽化。干燥介质不断地将汽化的水分带走，从而达到干燥的目的。

焙烧的主要任务是将造出的生球通过加热处理,使其发生固相反应、液相反应及晶型变化（2Fe3O4+O2=3Fe2O3+Q；2FeO+SiO2=2FeO•SiO2(或Fe2SiO4)；2Fe3O4+3SiO2+2CO=3Fe2SiO4+2CO2），成为满足高炉强度需要合冶炼性能要求的产品，提高焙烧温度可以提高球团强度，缩短焙烧时间，提高生产率，焙烧温度低时其效果则相反；但温度过高会降低设备寿命和增加能耗，并且也会受到球团软化温度的限制。焙烧球团的冷却是高炉的要求，也是球团运输、贮存的需要，因为冷矿可以改善劳动条件，减轻对设备的损耗，冷却制度是决定球团强度的重要因素。快速冷却会增加破坏球团的温度应力，引起球团粘结键的破坏，降低球团的强度。

附图说明

图1是本发明实施例的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本发明除非另有说明，否则百分号代表的均为质量分数。比例为质量比例，浓度为质量浓度。

实施例1

如图1所示，本实施例的无脱销设备全焦气生产过程中，控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，具体按以下进行：

将铁精矿按配比混匀后，经辊磨机进行磨矿，然后配加一定的粘接剂，再经过强力混合机进行混合，混合好的混合料经胶带机运输到混合料仓，通过电子皮带称给到造球盘内，在机械力的作用下使造球盘旋转，造球物料被带到盘顶，中间加入细小的水滴，期间由于不断加料、加水及圆盘的旋转，母球不断地滚落，压紧，并粘上造球物料多次循环，形成了具有一定强度且粒度合格的生球。

造球盘造好的生球，通过辊式筛分机筛出的合格生球经胶带机运输布到链篦机上；首先经鼓风干燥，然后经过抽风干燥、预热，干燥、预热后的干球进入回转窑进行高温焙烧，然后进入环冷机鼓风冷却，冷却后的成品球团矿通过胶带机运输供高炉使用或堆到成品堆场上。

本实施例中，控制生球中8～16mm粒度比例≥90%，生球的尺寸（粒度）在很大程度上决定了造球机的生产率和生球的强度。生球的尺寸要求小，造球机的生产率就高。要生产尺寸较大的生球，需要较长的造球时间，因此造球机的生产率就降低；同时也是根据有利于高炉冶炼的原则。

通过调整大、小球辊筛间隙来控制，小球部分8mm，大球部分14mm。链篦机料层厚度控制在140mm。焦炉煤气压力控制为7KPa。

链篦机机速控制在1.9m/min，延长干燥时间，保持布料平整，通过气流均匀。链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在450～650℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

生球进入链篦机干燥，链篦机分为鼓干段、抽干段预热段。为避免湿的生球进入链篦机后温度急剧升高引起生球爆裂，干燥过程是分阶段逐步进行的，首先生球进入链篦机，风流是从下往上鼓风干燥；然后进入抽干段和预热段，风流是从上往下抽风，各段之间温度不同，上面所说各段温度控制范围均为某一点热电偶测定显示温度，生产过程中链篦机处于不停的运转中。

回转窑窑速控制在0.75r/min，使其发生固相反应、液相反应及晶型变化充分。回转窑窑尾温度为986℃。

环冷机机速减慢，保持料场厚度在680～740mm，之间，并尽量使两侧料面平整，确保布料均匀，避免鼓入的冷风气流大量从料层薄的地方通过，而料层厚的地方气流通过少，出现冷却效果差甚至出红球烧坏后续用于输送物料的胶带机。

环冷机一段风门开度调至40%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制由调整至65-70%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃（胶带机能承受高温温度），确保成品球团矿由环冷机卸料槽进入后续胶带机系统胶带机不被烫伤或烧坏。

经检测，本实施例中，生产的球团矿强度为2399N/球，球团矿FeO含量0.35%，烟气中NOx浓度为270mg/m³，工序能耗为24.2kgce/t；球团矿抗压强度＞2000N比例100%，单机日产量由3800t左右降至3420t左右。

实施例2

本实施例的控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，基于实施例1的方法，其中：

控制生球中8～16mm粒度比例≥90%，通过调整大、小球辊筛间隙来控制，小球部分8mm，大球部分14mm。链篦机料层厚度控制在140mm。焦炉煤气压力控制为7KPa。

链篦机机速控制在2m/min，延长干燥时间，保持布料平整，通过气流均匀。链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在320～350℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

回转窑窑速控制在0.79～0.87r/min，使其发生固相反应、液相反应及晶型变化充分。回转窑窑尾温度为995℃。

环冷机机速减慢，保持料场厚度在680～740mm之间，并尽量使两侧料面平整。

环冷机一段风门开度调至45%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制由调整至65%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃。

经检测，生产的球团矿强度为2353N/球，球团矿FeO含量0.45%，烟气中NOx浓度为287mg/m³，球团矿抗压强度＞2000N比例100%，工序能耗为24.65～28kgce/t，单机日产量由3800t降至3530t/。

实施例3

本实施例的控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，基于实施例1的方法，其中：

控制生球中8～16mm粒度比例≥90%，通过调整大、小球辊筛间隙来控制，小球部分8mm，大球部分14mm。链篦机料层厚度控制在140mm。焦炉煤气压力控制为7KPa。

链篦机机速控制在2.14m/min，延长干燥时间，保持布料平整，通过气流均匀。链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在320～350℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

回转窑窑速控制在0.74r/min，使其发生固相反应、液相反应及晶型变化充分。回转窑窑尾温度为981℃。

环冷机机速减慢，保持料场厚度在680～740mm之间，并尽量使两侧料面平整。

环冷机一段风门开度调至50%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制由调整至65-70%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃（胶带机能承受高温温度），确保成品球团矿由环冷机卸料槽进入后续胶带机系统胶带机不被烫伤或烧坏。

经检测，生产的球团矿抗压强度为2280N/球，球团矿FeO含量0.45%，烟气中NOx浓度为280mg/m³，球团矿抗压强度＞2000N比例为95.93%，工序能耗为29.02kgce/t，单机日产量由3800t降至3510t。

对比例

本实施例的控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，基于实施例1的方法，其中：

控制生球中8～16mm粒度比例≥90%，通过调整大、小球辊筛间隙来控制，小球部分8mm，大球部分14mm。链篦机料层厚度控制在140mm。焦炉煤气压力控制为7KPa。

链篦机机速控制在2m/min，延长干燥时间，保持布料平整，通过气流均匀。链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在320～350℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

回转窑窑速控制在0.71r/min，使其发生固相反应、液相反应及晶型变化充分。回转窑窑尾温度为965℃。

环冷机机速减慢，保持料场厚度在680～740mm之间，并尽量使两侧料面平整。

环冷机一段风门开度调至55%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制由调整至65-70%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃。

经检测，生产的球团矿抗压强度为2280N/球，球团矿FeO含量0.45%，烟气中NOx浓度为280mg/m³，球团矿抗压强度＞2000N比例为95.93%，工序能耗为29.02kgce/t，单机日产量由3800t降至3510t。

经检测，生产的球团矿抗压强度为2206N/球，球团矿FeO含量0.55%，烟气中NOx浓度为267mg/m³，球团矿抗压强度＞2000N比例为85.15%，工序能耗为28.04kgce/t，单机日产量由3800t降至3470t，窑尾有球团矿溢出现象，原因为回转窑筒体内填充率过大，导致窑尾高温斗提机负荷增大，设备事故率增加，且窑尾溢出的球团矿未经过回转窑高温焙烧，均为强度较低的预热球。

通过以上案例说明，在无脱销设施且全焦气生产情况下，在确保NOx达标排放的情况下控制成品球团矿FeO含量及抗压强度较适宜的工艺参数为链篦机机速1.9～2.1m/min，回转窑窑速0.7～0.90r/min，回转窑窑尾温度970～1000℃。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种控制球团矿抗压强度及FeO含量的焙烧方法，其特征在于：包括如下：

将各种精矿按配比混匀后，经辊磨机进行磨矿，然后配加一定的粘接剂，再经过混合，混合好的混合料运输到混合料仓，给到造球盘内，造球盘旋转，造球物料被带到盘顶，中间加入细小的水滴，期间随着不断加料、加水及圆盘的旋转，母球不断地滚落，压紧，并粘上造球物料多次循环，形成具有一定强度且粒度合格的生球；

筛出的合格生球经胶带机运输布到链篦机上；经鼓风干燥，然后经过抽风干燥、预热，干燥、预热后的干球进入回转窑进行高温焙烧，然后进入环冷机鼓风冷却，冷却后的成品球团矿通过胶带机运输供高炉使用或堆到成品堆场上。

2.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：其中，控制生球中8～16mm粒度比例≥90%，通过调整大、小球辊筛间隙来控制，小球部分8mm，大球部分14mm。

3.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：其中，链篦机料层厚度控制在140mm。

4.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：其中，链篦机机速控制在1.9～2.1m/min，保持布料平整，通过气流均匀。

5.根据权利要求4所述的焙烧方法，其特征在于：链篦机鼓干段炉罩温度控制在120～150℃；抽干一段炉罩温度控制在320～350℃；抽干二段炉罩温度控制在320～350℃；预热段炉罩温度控制在980～1050℃。

6.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：回转窑窑速控制在0.7～0.90r/min，使其发生固相反应、液相反应及晶型变化充分；回转窑窑尾温度为970～1000℃。

7.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：环冷机机速减慢，保持料场厚度在680～740mm之间，并尽量使两侧料面平整。

8.根据权利要求1所述的焙烧方法，其特征在于：环冷机一段风门开度为40～50%，减少从回转窑排出的高温球团矿进入环冷机时遇急冷造成的再次氧化现象发生；环冷二段风门控制至65～70%；环冷三段风门开度视球团矿冷却情况调整，出矿温度＜120℃，确保成品球团矿由环冷机卸料槽进入后续胶带机系统胶带机不被烫伤或烧坏。

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