CN205368456U

CN205368456U - 一种corex涂层球团的生产装置

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Publication number: CN205368456U
Application number: CN201620100046.5U
Authority: CN
Inventors: 李正一; 狄瞻霞; 龙红明; 王平; 孟庆民; 春铁军; 李家新; 吴雪健; 钱立新
Original assignee: Anhui University of Technology AHUT
Current assignee: Anhui University of Technology AHUT
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2026-01-28

Abstract

本实用新型公开了一种COREX涂层球团的生产装置，属于球团生产装置技术领域。本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，包括焙烧炉、造球机、涂层料罐和进水管，其中，所述的焙烧炉与熟球存储区相连，且熟球存储区801通过上料传输带与造球机相连，所述的涂层料罐通过下料管与造球机相连，该涂层料罐内装有固体抑制剂Ca(OH)₂，且所述进水管端部的喷头位于造球机的上方。通过本实用新型的生产装置生产的涂层球团能够可以有效改善COREX竖炉工艺中球团矿黏结的问题，有利于预还原竖炉的顺行，提高COREX竖炉设备的利用效率，降低直接还原铁生产成本，所得还原后球团的黏结指数＜25％。

Description

一种COREX涂层球团的生产装置

技术领域

本实用新型属于球团生产装置技术领域，更具体地说，涉及一种COREX涂层球团的生产装置。

背景技术

高炉炼铁系统(包括焦化、烧结、高炉)经过几百年应用发展，具有技术完善、生产量大、设备寿命长等优点。但其流程长、投资大、污染严重、灵活性较差，尤其是世界炼焦煤资源日益匮乏，在量与质上都难以满足高炉炼铁的需要，促使人们开发新的炼铁工艺。

熔融还原炼铁是非高炉炼铁的主流工艺，是当代冶金工业的前沿技术之一，它的开发应用是对传统高炉炼铁工艺的根本性变革。COREX熔融还原炼铁工艺是近几年已趋成熟的新型炼铁生产方法，也是中国目前唯一应用于工业实践的熔融还原炼铁工艺，它不仅能使用非炼焦煤直接炼铁，而且工艺流程短、投资小、生产成本低、污染少、生产的铁水质量能够与高炉铁水相媲美。此外，还能够利用过剩的高质量煤气在竖炉中生产海绵铁，替代优质废钢供应电炉炼钢，这对没有条件采用天然气气基竖炉法大量生产海绵铁的我国来说，其更具意义。

COREX熔融还原炼铁工艺是使用球团矿和部分块矿作为原料进行冶炼，其生产流程由上下两部分组成，上部是还原竖炉，下部是熔化气化炉。上部装入的炉料(块矿、球团或烧结矿等块状物)还原成金属化率为90％～95％的海绵铁，然后分别由多台水冷螺旋输送机连续供给下方的熔化气化炉并在此进行熔化和终还原。COREX熔融还原炼铁工艺要求料柱具有良好的透气性，降低炉内压力降，以利于气流分布。但由于COREX竖炉内的还原气具有较强的还原势，竖炉内炉料受到较大的挤压力，荷重大，使得炉料在还原过程中发生一定程度的粉化，易造成炉料黏结，从而导致竖炉料柱的透气性变差，排料不畅，影响竖炉的顺行。

COREX竖炉内含铁炉料的黏结一直是COREX工艺的一个重大难题。印度VJSL公司1号和2号预还原竖炉因炉料黏结而进行清空处理，到2004年，年均因炉料黏结产生的清炉次数达到3次/年。南非COREX-2000预还原竖炉的运行情况比印度稍好，但每年需要清空作业的次数仍大于2次。宝钢C-3000投产截止2014年以来，因竖炉内炉料黏结，已进行了8次清空作业，竖炉清空不仅需要长时间的休风，而且还要消耗大量的物料和人力，严重影响着COREX工艺铁水的竞争力。COREX竖炉内的黏结相主要由较高金属化率的铁矿粉组成，预还原竖炉内炉料黏结的主要原因有两个，其一是含铁炉料的还原粉化，在煤气的高还原势，特别是含有较高H₂含量的还原煤气作用下，导致块矿、球团矿的还原粉化加剧，产生较多的含铁粉末，构成黏结物形成的物质基础；其二是含粉末炉料间的高温挤压，在料柱的高荷重及大炉身角的炉型影响下，炉料承受较大的挤压力，这一方面加剧了炉料的破碎，另一方面又使得含粉末炉料之间产生长时间的紧密接触，引起晶粒扩散、晶界移动、晶粒生长及再结晶等一类的高温固相黏结现象发生，从而构成黏结物形成的充分条件。

我国自引进COREX后，竖炉内黏结问题也一直存在，始终没有得到很好地解决。宝钢COREX工艺实践表明，竖炉内炉料黏结的类型是一种固相黏结类型。预还原竖炉内炉料粉化，容易黏结成块，累计到一定的程度后，使得竖炉下部的螺旋排料器排料困难，而被迫进行清炉作业，严重影响预还原竖炉的顺行，降低了设备使用效率，增高了炼铁成本。目前，COREX工艺缓解炉料黏结的措施主要是通过降低还原气体气速和降低还原温度，但是这两种措施在防止炉料黏结的同时，使得气体利用率和球团金属化率偏低，且后者还加重了熔融气化炉的负担。因此，研究出一种能够有效抑制COREX竖炉内球团间黏结的方法对于我国熔融还原炼铁工艺的发展就十分必要。

经专利检索，中国专利号：201210007269.3，授权公告日：2014年8月6日，发明创造名称：一种竖炉内黏结炉料破碎装置，该申请案的破碎装置设置在竖炉围管入口中心线以下且下表面为水平面，其竖炉围管通过水平设置在炉壁上的煤气支管Ⅱ与所述破碎装置下面形成的煤气通道连通；上述破碎装置上部为圆弧面且设有破碎件，在驱动装置的作用下可以旋转。该申请案的破碎装置安装在螺旋排料器之上，从而对还原过程中产生的黏结球团进行破碎，在一定程度上能够改善炉料的粘结状况，但该申请案是在竖炉内产生黏结后再进行机械破碎，无法从源头上抑制黏结的发生，且其不适用于大规模工业生产。

又如，中国专利申请号：201310512779.0，申请日：2013年10月25日，发明创造名称为：处理高磷鲕状赤铁矿竖炉防球团高温还原黏结的方法，该申请案是将高磷鲕状赤铁矿粉与煤粉、脱磷剂和粘接剂按合适的比例进行配料、混碾、压球，制成冷固结球团，该固结球团经过烘干或养生处理，进入直接还原竖炉。该申请案通过粘结剂的添加、竖炉的结构设计及球团表面防黏结剂的共同作用，在一定程度上能够改善高磷鲕状赤铁矿在竖炉中的球团黏结问题，但其主要是针对含碳球团的黏结问题，与COREX竖炉内的球团成分差别较大，因此该申请案并不能用于解决COREX竖炉内的球团黏结现象。

实用新型内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于克服现有COREX熔融炼铁工艺中竖炉内球团间易发生黏结，从而导致料柱的透气性较差，严重影响预还原竖炉的顺行，降低了设备使用效率，增高了炼铁成本的不足，提供了一种COREX涂层球团的生产装置。通过使用本实用新型的生产装置所生产的涂层球团能够有效抑制COREX竖炉内球团间黏结现象的发生，保证了竖炉的顺行，提高了生产效率。

2.技术方案

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：

本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，包括焙烧炉、造球机、涂层料罐和进水管，其中，所述的焙烧炉与熟球存储区相连，该熟球存储区通过上料传输带与造球机相连，所述的涂层料罐通过下料管与造球机相连，且所述进水管端部的喷头位于造球机的上方。

更进一步地，所述的下料管上设有下料控制阀。

更进一步地，所述的进水管靠近喷头的一端设有第一流量阀。

更进一步地，所述的造球机采用圆盘造球机。

更进一步地，所述的喷头采用雾化喷头。

更进一步地，所述的进水管还与喷淋支管相连，该喷淋支管位于上料传输带的上方。

更进一步地，所述的喷淋支管上设有第二流量阀。

更进一步地，所述造球机内刮刀的刀架与造球机盘底平行设置。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，包括焙烧炉、造球机、涂层料罐和进水管，其中，所述的焙烧炉与熟球存储区相连，该熟球存储区通过上料传输带与造球机相连，所述的涂层料罐通过下料管与造球机相连，且进水管端部的喷头位于造球机的上方。通过焙烧炉将生球球团焙烧后置于熟球存储区进行冷却，在熟球存储区冷却后的氧化球团经由上料传输带输送至造球机，通过涂层料罐的设置可以为球团提供固体抑制剂粉末，从而在氧化球团表面裹上一层固体抑制剂。由于本实用新型中是将生球球团焙烧后得到熟球团，然后再在球团表面制备固体抑制剂层的，从而可以保证固体抑制剂层作用的发挥，有效防止COREX竖炉内球团黏结的发生，避免了采用生球造球时，由于造球机内壁沾有很多铁矿粉料，从而使涂层球团表面也会沾上铁矿粉料，进而导致涂层球团的作用明显降低，无法保证其使用效果。

(2)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，其涂层料罐内装有固体抑制剂Ca(OH)₂，通过选用Ca(OH)₂作为固体抑制剂，对于抑制COREX竖炉内的球团黏结现象具有较好的作用，且Ca(OH)₂较易均匀地涂覆于球团表面，与熟球团的结合较牢固，从而进一步保证了其使用效果。此外，选用Ca(OH)₂作为固体抑制剂不会引入新的杂质元素，不会增加冶炼负担，相比机械破碎，可以在源头上抑制黏结的产生。

(3)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，通过在圆盘成球机中进行成球处理，在成球过程中通过进水管端部的喷头进行喷水，并通过第一流量阀对喷水量进行控制，从而可以将固体抑制剂均匀地裹覆于球团表面，保证球团表面涂层的紧实性，能够有效防止固体抑制剂层与球团之间发生剥裂，从而进一步保证了涂层球团的使用性能，能够有效防止球团在COREX竖炉内的黏结。

(4)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，在制备涂层球团之前通过喷淋支管喷水先将焙烧后的氧化球团成品润湿，从而可以增大其毛细力，增强氧化球团对固体抑制剂料的吸附能力，使固体抑制剂更易料黏附在熟球团上，保证了球团的涂层强度。而喷淋支管上第二流量阀的设置可以对喷淋支管的喷水量进行控制，从而进一步保证了涂层球团的使用效果。

(5)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，其下料管上设有下料控制阀，通过该下料控制阀可以对固体抑制剂的量进行调节控制，并结合成球条件可以对固体抑制剂层的厚度进行有效控制，从而既能够保证所得涂层球团造球紧实，又能够有效避免涂层过厚时对球团的后续使用性能影响较大。

(6)本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置，是直接利用现有的圆盘造球机，不需要对现有设备进行较大改造，设备和操作较简单，成本较低，便于工业推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的一种COREX涂层球团的生产装置的结构示意图；

图2为实施例1获得的还原金属化球团的黏结指数曲线。

示意图中的标号说明：

1、涂层料罐；2、下料管；201、下料控制阀；3、造球机；4、刮刀；5、进水管；501、第一流量阀；502、喷头；6、喷淋支管；601、第二流量阀；7、上料传输带；8、焙烧炉；801、球团存储区；9、下料传输带；10、涂层球团。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，现结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。

实施例1

如图1所示，本实施例的一种COREX涂层球团的生产装置，包括焙烧炉8、造球机3、涂层料罐1和进水管5，其中，所述的焙烧炉8与熟球存储区801相连，该熟球存储区801通过上料传输带7与造球机3相连，本实施例的造球机3采用圆盘造球机。所述的涂层料罐1通过下料管2与造球机3相连，该涂层料罐1内装有固体抑制剂Ca(OH)₂，且在下料管2上设有下料控制阀201。所述进水管5端部的喷头502位于造球机3的上方，且进水管5靠近喷头502的一端设有第一流量阀501，上述喷头502采用雾化喷头。上述进水管5还与喷淋支管6相连，该喷淋支管6位于上料传输带7的上方，且喷淋支管6上设有第二流量阀601。本实施例中造球机3内刮刀4的刀架与造球机盘底平行设置，在造球机3中造好后的涂层球团10通过下料传输带9输送至烘箱进行干燥。

具体生产过程中，生球球团通过焙烧炉8进行焙烧，然后置于熟球存储区8进行冷却，冷却后的氧化球团经上料传输带7输送至造球机3，由于本实施例中是在熟球团(氧化球团)表面制备固体抑制剂层的，从而可以保证固体抑制剂层作用的发挥，有效防止COREX竖炉内球团黏结的发生，避免了采用生球造球时，由于造球机内壁沾有很多铁矿粉料，从而使涂层球团表面也会沾上铁矿粉料，进而导致涂层球团的作用明显降低，无法保证其使用效果。在上料传输带7输送过程中，通过喷淋支管6端部的雾化喷头喷洒雾化水，先使球团润湿，球团经过润湿后再进入造球机3中，从而可以增大其毛细力，增强氧化球团对固体抑制剂料的吸附能力，使固体抑制剂更易料黏附在熟球团上，保证了球团的涂层强度。而喷淋支管6上第二流量阀601的设置可以对喷淋支管6的喷水量进行控制，从而进一步保证了涂层球团的使用效果。氧化球团进入造球机3后，通过涂层料罐1可以为球团提供固体抑制剂Ca(OH)₂粉末，并通过进水管5端部的喷头502喷洒水，通过造球机3的转动从而在氧化球团表面裹上一层固体抑制剂。具体生产时，可以通过下料管2上的下料控制阀201对固体抑制剂的量进行调节控制，并通过第一流量阀501对造球过程中的喷水量进行调节控制。

本实施例中采用上述装置生产涂层球团的方法，其具体步骤为：

(1)将造好的生球球团先于950℃下进行预热12min，然后进行焙烧处理，形成氧化球团成品，焙烧温度为1250℃，焙烧时间为15min，本实施例中生球球团的主要成分如下表1，单位(％)。

表1实施例1生球球团的主要成分(％)

值得说明的是，研究表明，固相黏结主要有两种类型：1、铁晶须的出现后，铁晶须会机械的交互缠绕在一起；2、铁离子的相互渗透引起固相扩散反应的黏结。由于COREX竖炉中，高温态下的炉料因挤压而长时间紧密接触，因此COREX竖炉中一般以第二种固相黏结类型为主。由于COREX的竖炉因料柱有效荷重高，故炉料被挤压的程度大，需要比相同条件下的高炉承受更大的荷重挤压力，因此其球团黏结现象就更加突出，其对防止球团黏结措施的要求也就愈加严苛，防止其他高炉内球团发生黏结的措施对于防止COREX竖炉内的球团黏结效果较差。

发明人最初采用生球球团来直接制备涂层球团，但其经过大量试验研究却发现，由于生球造球过程中，造球机内壁沾有很多铁矿粉料，添加涂层材料的同时也会沾上铁矿粉料，无法保证球团矿表面涂层材料的效果；生球涂层球团矿焙烧后相互之间易黏结在一起，也与粘土耐火盘黏结在一起，从而引出了一系列的负面效应。为此，发明人尝试采取一系列措施，效果均不显著，最终发明人意外发现，将生球球团焙烧后得到熟球团，然后再在球团表面制备固体抑制剂层，可以保证固体抑制剂层作用的充分发挥，有效防止COREX竖炉内球团黏结的发生，克服了采用生球造球时，涂层球团表面易沾上铁矿粉料，从而导致涂层球团的作用明显降低的不足。此外，为了满足COREX竖炉对防止球团黏结的需求，发明人经过大量实验研究，对生球球团的成分及成球工艺、预热和焙烧工艺进行了优化设计，本实施例中生球球团成球时膨润土的添加量为1.5％，所得生球水分8.0％，造球时间为12min，预热温度950℃，预热时间12min，焙烧温度1250℃，焙烧时间15min，从而可以有效保证球团入炉后的强度，降低了球团的粉化率，克服了因入炉球团低温还原粉化率高而造成入炉粉末过多、加重黏结现象的不足。本实施例中焙烧后的氧化球团强度大于2500N。

(2)通过上料传输带7将500g焙烧后的氧化球团成品输送至造球机3中，在造球机3转动过程中，通过下料控制阀201控制加入32.5gCa(OH)₂粉末作为固体抑制剂，同时通过第一流量阀501控制喷洒32ml水，使球团表面均匀裹上一层固体抑制剂，即制得涂层球团。本实施例中球团在圆盘造球机中转动时间为3min，且通过控制成球过程控制所得涂层球团表面固体抑制剂层的厚度为0.5mm，从而既能够保证所得涂层球团造球紧实，又能够有效避免涂层过厚时对球团的后续使用性能影响较大。本实施例中固体抑制剂为Ca(OH)₂，固体抑制剂粉末中的有效成分含量＞50％，SiO₂含量＜3％，且固体抑制剂中粒度小于75μm的粉末所占质量百分比＞85％，从而能够进一步促进固体抑制剂层作用的有效发挥，有利于使COREX竖炉内的球团黏结现象得到进一步改善。

值得注意的是，申请号为201410407653.1的发明专利公开了一种气基竖炉直接还原-磁选分离处理高磷矿的炼铁方法，该申请案中虽然是将生球团焙烧后，在氧化球团表面涂一层防黏剂，然后再投入气基竖炉中，但其采用氧化钙或氧化镁作为防黏剂，发明人经过试验研究发现，采用氧化钙作为防黏剂，对于抑制COREX竖炉内的球团黏结现象效果并不理想。发明人经过大量实验研究发现，选用Ca(OH)₂作为固体抑制剂，对于抑制COREX竖炉内的球团黏结现象具有较好的效果，同时选用Ca(OH)₂作为固体抑制剂也不会引入新的杂质元素，不会增加冶炼负担，相比机械破碎，可以在源头上抑制黏结的产生。但是，发明人在研究过程中发现，由于熟球团表面较光滑，难以将Ca(OH)₂粉末黏结至熟球团表面，Ca(OH)₂固体抑制剂层易与球团剥离，因此，如何在熟球团表面做粘结层成了困扰发明人最大的问题。

发明人经过大量实验，最终得出本实施例的方法，即采用圆盘造球机来制备Ca(OH)₂固体抑制剂层，尤其重要的是，在制备涂层球团之前必须先喷水将焙烧后的氧化球团成品润湿，喷水量需控制为氧化球团成品质量的1-1.2％，本实施例中喷水量为6ml，从而可以增大其毛细力，增强氧化球团对固体抑制剂料的吸附能力，使固体抑制剂更易料黏附在熟球团上，保证了球团的涂层强度。在圆盘造球机中制备涂层球团过程中，喷水量按照涂层质量:喷水质量＝3:4-1:1的比例进行控制，从而能够保证Ca(OH)₂较易均匀地涂覆于熟球团表面，且与熟球团的结合较牢固，保证了球团表面涂层的紧实性，能够有效防止固体抑制剂层与球团之间发生剥裂，从而进一步保证了涂层球团的使用效果，能够有效防止球团在COREX竖炉内的黏结。此外，还必须保证球团在圆盘造球机中转动时间>2min，从而使Ca(OH)₂涂层粉末可以均匀涂抹，转动过程起到压实涂层粉末的作用，并能够保证涂层的强度，待涂层混匀，即制成涂层球团。

(3)将制成的涂层球团通过下料传输带9输送至烘箱进行干燥，烘干温度为105℃，时间为120min，然后将涂层球团加入模拟COREX预还原竖炉的荷重还原炉中，于温度800℃下进行还原反应，还原时间为2.5h。其中，还原气采用H₂和CO的混合气体，还原气体中H₂和CO所占体积百分比＞90％，且H₂和CO的体积比为1:3，本实施例中还原气体CO流量为0.6m³/h，H₂流量为0.2m³/h，炉内荷重为1.4kg/cm²。

本实施例通过将制成的涂层球团进行烘干处理，并对COREX竖炉内的还原温度、还原时间进行优化控制，从而可以进一步减少球团在COREX竖炉内的黏结现象。在现有的竖炉还原工艺中，由于COREX炉中H₂所占比例较小，更容易发生固相黏结。因此，本实施例中发明人通过适当增加还原气中H₂的体积百分比，在一定程度上能够减缓铁晶须黏结类型的产生，从而有助于进一步抑制COREX预还原竖炉内的球团黏结现象。

本实施例的涂层球团还原结束后，获得还原金属化球团，测定其球团黏结指数，球团黏结指数测定方法为：取还原后样品中相互黏结的球团称重，并从1m的高度落下10次，记录每次落下后仍黏结在一起的重量，然后用每次落下后的黏结的球团质量对落下次数作下图。定义黏结指数(SI)为图中曲线之下面积所占的百分比，还原后的球团样品若无黏结的情况则黏结指数为0，而当落下10次后球团结块的质量无变化则认为此时球团还原后的黏结指数为100％。测试结果(如图2所示)表明，本实施例还原后的球团黏结指数SI<25％，符合工艺要求，因此，Ca(OH)₂粉末可以较好的抑制COREX竖炉内球团黏结的发生，但其能够抑制黏结的原因还有待进一步研究分析。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种COREX涂层球团的生产装置，包括焙烧炉(8)，其特征在于：还包括造球机(3)、涂层料罐(1)和进水管(5)，其中，所述的焙烧炉(8)与熟球存储区(801)相连，该熟球存储区(801)通过上料传输带(7)与造球机(3)相连，所述的涂层料罐(1)通过下料管(2)与造球机(3)相连，且所述进水管(5)端部的喷头(502)位于造球机(3)的上方。

2.根据权利要求1所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的下料管(2)上设有下料控制阀(201)。

3.根据权利要求1所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的进水管(5)靠近喷头(502)的一端设有第一流量阀(501)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的造球机(3)采用圆盘造球机。

5.根据权利要求4所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的喷头(502)采用雾化喷头。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的进水管(5)还与喷淋支管(6)相连，该喷淋支管(6)位于上料传输带(7)的上方。

7.根据权利要求6所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述的喷淋支管(6)上设有第二流量阀(601)。

8.根据权利要求7所述的一种COREX涂层球团的生产装置，其特征在于：所述造球机(3)内刮刀(4)的刀架与造球机盘底平行设置。