一种酸性球团矿和碱性物料混合超厚料层烧结技术的制作方法
一种酸性球团矿和碱性物料混合超厚料层烧结技术的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种新的混合酸性球团矿和高碱度物料进行1000 mm超厚料层烧 结的技术，尤其适用于钢铁企业烧结领域。
【背景技术】
[0002] 2012年中国铁产量达7亿多吨，这必然需要消耗大量的含铁原料，现阶段我国绝 大部分钢铁厂高炉以高碱度烧结矿为主，配加酸性球团矿和天然富矿的入炉炉料结构。因 此，提高炉料质量、节能降耗、节约成本是重中之重。
[0003] 随我国钢铁产量的不断提高和随之而来的原料匮乏，现有原料生产工艺和技术也 出现了一些问题：1)随着烧结矿品位升高和SiO 2含量降低，烧结矿强度将下降；2)酸性矿 中符合高炉冶炼的块矿数量不能满足要求，高炉酸性料主要以球团矿为主。球团矿对原料 要求严格，加工成本高，造成高炉冶炼成本增加；3)酸性矿、高碱度烧结矿分别装入高炉， 使炉料在高炉内的同化过程缓慢，不利高炉的强化冶炼和成本的降低；4)烧结机产量高、 对原料要求相对宽泛，成本低，但能耗高污染严重；5)烧结、球团各具优点，但成矿机理、焙 烧工艺不同，大型企业一般拥有烧结、球团两套工艺流程，造成企业投资高、占地多，生产组 织困难，生产成本高；6)厚料层烧结是增加烧结机产量、降低成本和减少污染的有效手段。 但同一性质的烧结料具有相同的熔化性质，随着料层厚度的增加.蓄热加强.料层下部热 量过剩.混合料过熔.燃烧带变宽.透气性恶化，导致烧结速度降低，产量下降。因此，目 前的烧结工艺很难实现超厚料层1000mm)烧结。
[0004] 本发明提供了一种酸性球团、碱性物料混合超厚料层烧结的新工艺。该工艺的核 心是利用现有烧结、球团原料处理、加工设备和工艺，在入烧结机前进行酸性球团、高碱度 烧结料的混合，在烧结机上完成酸性球与高碱度烧结料的焙烧结块过程。该工艺具有改善 烧结料层透气性，提高料层厚度，使得酸性球团矿和高碱度烧结矿同时生成，缩短生产流 程，增加烧结机产量、降低成本、节省能耗和减少污染等优点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种新型高炉入炉炉料生产工艺。根据烧结过程混合料透气 性对烧结过程的影响点，选择合适粒度的酸性球团矿（生球）与高碱度烧结原料进行混合， 以提高高炉入炉炉料的产量和质量。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 本试验使用的含铁原料分为酸性和碱性两部分，酸性部分使用粒度小于0. 074mm 的含量大于70%的铁精矿粉，且铁精矿粉粒度上限不超过0. 2mm，使用钙基膨润土作为粘 结剂，充分混匀，混匀后加入圆盘造球机造球，造球时加水，取符合要求的酸性球团矿（生 球）作为原料进行试验；碱性部分将铁矿粉、熔剂（生石灰和石灰石）、燃料（焦粉）加水进 行一次混匀后，装入圆筒制粒机进行二次混匀制粒，制粒时间为10~12min，制粒完成后将 酸性物料加入碱性物料中，使用圆筒制粒机将酸、碱两种物料混合，混合时间2min，制成总 含水量7. 5%左右的混匀料，将酸碱混合料装入1000 mm高的烧结杯中进行烧结，烧结杯底 部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温 度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa。 试验完成后取成品矿，计算烧结矿成品率，按照国家标准（GB8029-1987)进行样品转鼓试 验；按国家标准（GB / T13241-1991)进行样品低温还原粉化性能和中温还原性能检测（试 验装置见图1)。
[0008] 酸碱混合超厚料层烧结混合料配比：
[0009] 粒度5~8mm球团矿 5%~10% 粒度8~IOmm球团矿 5%~10% 粒度10~12.5mm球团矿 10%~20% 粒度大于12.5mm球团矿 5%~10% 碱性物料 50%~70% 重量按100%计。
[0010] 烧结过程混合料作用机理：
[0011] 料层透气性是一项非常重要的状态参数，反映了烧结料层允许气体通过的难易程 度，与料层的结构有着密切的关系。气体在烧结料层内的流动状况和变化规律影响烧结过 程的传质、传热以及物理化学反应，因此烧结料层透气性决定了烧结过程顺利进行的难易 程度，是烧结矿的产质量重要指标。
[0012] 常规烧结工艺的料层厚度想要达到850mm甚至是1000 mm是非常困难的，这主要 是因为原始烧结工艺的透气性在燃烧带达到下部料层后，由于孔隙率较小以及自动蓄热作 用，影响了料层的透气性，同时造成下部料层燃烧温度过高，出现过熔现象，使得烧结过程 的氧化气氛减弱，影响烧结矿的产量和质量。
[0013] 新的酸碱混和烧结料能够在很大程度上改善烧结料层的透气性，增强烧结过程中 的氧化气氛，同时能够充分利用烧结的自动蓄热作用，减少焦粉的用量，在提高烧结矿产质 量的同时，达到节能减排的目的。
[0014] 烧结料层结构对透气性有很大影响，它的改善对降低料层气体阻力，提高料层透 气性具有很大的作用，而决定料层结构的主要参数有混合料的平均粒径d及料层的孔隙率 ε 〇
[0015] 1)在研究混合料透气性过程中，平均粒径一般采用加权调和平均值表示，如下式 (1)所示：
[0016]
[0017] 通过试验和计算可知，普遍提高各粒级的粒度，能够明显改善料层透气性，较小料 层阻力损失。
[0018] 2)料层的孔隙率是指气孔所占体积与料层所占总体积之比，可由公式（2)计算得 到：
[0019] ε =l-p 堆 / p 真（2)
[0020] 通过试验数据进行计算，常规烧结工艺混合料的孔隙率在0. 4左右，而酸碱混和 超厚料层烧结技术料层的孔隙率约为〇. 45~0. 48,孔隙率明显提高。
[0021] E.W. Voice等人在试验的基础上提出了一个烧结透气性指数计算公式（3):
[0023] 式中：P-料层的透气性指数；
[0024] Q-通过料层的风量，m3 / min ;
[0025] F-抽风面积，m2 ;
[0026] h_料层高度，m;
[0027] Λ p-负压，Pa。
[0028] 公式中η由于流动状态的不同，其值是变化的，根据烧结原料的种类和粒度组成 的不同，η可以通过试验确定，本实验中取0. 6。
[0029] 试验过程中记录料层压力变化，由式（3)进行计算，得出结论，酸、碱混和超厚料 层烧结技术能够显著提高烧结料层的透气性，在提高烧结利用系数的同时，加强了氧化气 氛，使得烧结液相能够生成优质的铁酸钙相，提高烧结矿的质量，而且，成品烧结矿中的酸 性球团矿也能够达到高炉入路的要求,缩短了原料生产工序,提高了生产效率。
【附图说明】：
[0030] 图1烧结杯示意图
[0031] 图2烧结试验装置结构示意图
[0032] 图中：1.助燃风机；2.液化石油气罐；3.废气温度显示仪；4.热电偶；5.烧结杯；
[0033] 6.点火温度显示仪；7.点火器；8.负压计；9.-级旋风除尘器；10.二级旋风除尘 器；11.泡沫除尘器；12.消声器；13.抽风机
[0034] 图3还原粉化装置示意图
[0035] 图中：L空气压缩机，2.氮气瓶，3. CO转化炉，4.混合器，5.洗漆瓶（吸收氧气）， 6.洗涤瓶（吸收CO2), 7.洗涤瓶（干燥空气），8.分支管，9.流量计，10.还原炉，11.反应 管，12.电子天平，13.废气燃烧瓶，14.运算器，15.记录仪，16.红外气体分析仪（分析记录 CO)，17.红外气体分析仪（分析记录CO2), 18.控制台，19.控温仪
【具体实施方式】
[0036] 以下通过实施例，对本发明作进一步说明。
[0037] 酸、碱混和超厚料层烧结技术具体的使用方法如下：
[0038] (1)本试验使用符合烧结和球团生产标准的铁矿粉、熔剂和燃料，具体化学成分见 表1。
[0039] 表1原料化学成分
[0040] TablelChemical composition of raw material
[0041]
[0042] (2)原料制备流程如下：
[0043] ①制备碱性物料，配比如下：
[0044] 含钒精粉 28% 黑山钒粉 22% 普通精粉 20% 返矿 17% 白灰 7% 焦粉 6% 重量按100%计。
[0045] ②制备酸性球团矿，配比如下：
[0046] 含钒精粉 95%
[0047] 钙基膨润土 5%
[0048] 重量按100 %计。
[0049] ③制备酸碱混合烧结原料，配比如下：
[0050] ①中所制备的碱性物料 60%
[0051] ②中所制备的酸性球团矿 40%
[0052] (3)采用图1试验装置进行酸碱混合炒厚料层烧结试验。试验时，首先在规格为 cp215mmx100 0mm的烧结杯中放入2. OOkg粒度为10~16mm的烧结成品矿作为铺底料，而 后称取70kg酸碱混合烧结原料放入烧结杯中，其中碱性物料占总含量的50~70%，粒度 5~8mm球团矿占5 %~10%,粒度8~IOmm球团矿占5 %~10 %,粒度10~12. 5mm球团 矿占10%~20%，粒度大于12. 5mm球团矿占5%~10%，使用煤气或液化石油气点火，点 火温度1150°C，点火抽风负压7840Pa，点火时间2min，点火结束后进行抽风烧结，烧结负压 11760Pa，烧结完成后对烧结成品矿进行检测。
[0053] (4)烧结矿从烧结杯倒出后，烧结饼置于2m高自由落下至铁板3次，分别不同孔径 的方孔筛逐级筛分，根据承钢生产实际，取大于IOmm的百分比作为烧结矿的成品率，计算 公式如式（4)所示：
[0054]
[0055] 式中：G「大于IOmm粒级的烧结矿重量，kg;
[0056] W-烧结矿总重，kg。
[0057] 根据（YB / T5166-2005)烧结矿球团矿机械强度检测方法进行，试样为大于IOmm 的成品烧结矿7. 5kg。所用转鼓为Φ1000ι?πιχ250πιπι的I / 4IS0转鼓，以25r / min的转速 转动8min后，取大于6. 3mm的百分比作为烧结矿的转鼓指数，取小于0· 5mm的百分比作为 烧结矿的抗磨指数，计算方法如式（5)和（6)所示。 u
[0060] 式中：1?-入鼓试样质量，kg ;
[0061] m「转鼓后+6. 3mm粒级部分质量，kg;
[0062] m2-转鼓后-6. 3mm~+0· 5mm粒级部分质量，kg。
[0063] 烧结矿的低温还原粉化试验根据《铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的 方法》（GB / T13242-91)进行，实验装置如图2所示。
[0064] 烧结矿的低温还原粉化试验分为两部分：定温还原试验和转鼓试验。定温还原 试验使用定做的内径为75_的高温不锈钢管作为反应管，试验用烧结矿采用方孔筛，选取 5〇〇g粒度为10~12. 5mm的试样，在105°C的烘箱内烘干1小时；试样在N2保护下，温度 升高到500°C，半小时恒温，还原气体的比例为CO 2 :C0 :N2=20 :20 :60,总流量控制为15L / min，还原温度控制在500°C，还原的时间为1小时。
[0065] 还原后结束后试样在纯N2保护下冷却至室温，称重后装入尺寸为Φ 130mmx200mm 的转鼓，转鼓以l〇r / min的速度转300r，转鼓结束后取出后分别用6. 3mm、3. 15mm、0. 5mm 的方孔筛进行筛分，分别将试样中大于6. 3mm的百分比、大于3. 15mm的百分比、小于0. 5mm 的百分比以RDI+6.3、RDI+3.15和RDL a5表示。RDI+3.15为考核指标，RDI+6. 3和RDLa5为参考指 标。
[0066] RDI+3.15计算方法如式（7)所示：
[0068] 式中：mDQ-还原后转鼓前试样的质量，g ;
[0069] mD1-留在6. 3mm筛上的试样质量，g ;
[0070] mD2-留在3. 15mm筛上的试样质量，g ;
[0071] 具体实施例1
[0072] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8_ 球团 5. 6kg，8 ~10_ 球团 7kg，10 ~2. 5mm 球团 12. 6kg，>12. 5mm 球团 2. 8kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 cp215mmx1000mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿 作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制 为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3)中 公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和还 原性的检测。
[0073] 使用cp215mmx600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0074] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0075] 得到结果如表2所示。
[0076] 表2酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0077]
[0078] 由表2可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
[0079] 具体实施例2
[0080] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8mm 球团 4. 2kg，8 ~IOmm 球团 7kg，10 ~2. 5mm 球团 11. 2kg，>12. 5mm 球团 5. 6kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 tp215mmx100 0mm烧结杯中进行烧结,烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿 作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制 为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3)中 公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和还 原性的检测。
[0081] 使用cp215mm><600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0082] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0083] 得到结果如表3所示。
[0084] 表3酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0085]
[0086] 由表3可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
[0087] 具体实施例3
[0088] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8mm 球团 5. 6kg，8 ~IOmm 球团 8. 4kg，10 ~2. 5mm 球团 11. 2kg，>12. 5mm 球团 2. 8kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 (p215mmx100 0mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结 矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控 制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3) 中公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和 还原性的检测。
[0089] 使用(p215mmx600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0090] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0091] 得到结果如表4所示。
[0092] 表4酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0093]
[0094] 由表4可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
【主权项】
1. 一种新型酸碱混和超厚料层烧结技术的特征在于使用中加入了酸性球团矿（生球） 的酸碱混合烧结料进行1000 mm厚的超厚料层烧结，以及混合料中加入的酸性球团矿不同 粒级的比例。2. 如权利要求1所述酸碱混合烧结料酸性球团矿（生球）添加量为30~50%。3. 如权利要求1所述的酸碱混合烧结料中各粒级酸性球团矿（生球）以及碱性物料的 比例为：5~8mm酸性球团矿（生球）为3%~8%，8~IOmm酸性球团矿（生球）为10%~ 15 %，10~12. 5mm酸性球团矿（生球）为15 %~25 %，>12. 5mm酸性球团矿（生球）为 2 %~5 %，碱性物料含量为50 %~70 % (重量按100 %计）。4. 如权利要求1所述的烧结方法，将碱性物料和酸性球团矿（生球）按比例放入圆筒 制粒机中混匀,之后放入q>215mmx 1000 mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒 度为10~16mm的烧结矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时 间为2min，点火负压控制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量 料层负压变化。
【专利摘要】本发明提供了一种新型的酸性球团和碱性物料混和超厚料层烧结技术。此种烧结技术含有以下组分：5～8mm酸性球团矿(生球)为3％～8％，8～10mm酸性球团矿(生球)为10％～15％，10～12.5mm酸性球团矿(生球)为15％～25％，>12.5mm酸性球团矿(生球)为2％～5％，碱性物料含量为50％～70％(重量按100％计)。本发明一方面能够改善烧结料层透气性，加强氧化气氛，提高烧结矿料层厚度，达到提高产、质量，节省能源的目的；另一方面能够充分利用烧结过程热量，生产适宜碱度的烧结矿，缩短了生产流程，增加了生产经济效益。因此可推测此种新型酸碱混和超厚料层烧结技术，能够改善料层的透气性，加厚烧结料层，强化氧化性气氛，有效地提高烧结机利用系数，从而使烧结生产达到节省能耗，提高烧结产质量的目的。
【IPC分类】C22B1/243, C22B1/18
【公开号】CN104894367
【申请号】CN201410082828
【发明人】吕庆, 吴玮楠, 冯帅, 王瑞哲, 孙艳芹, 刘小杰, 万新宇
【申请人】吕庆, 吴玮楠, 冯帅
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
【技术领域】
[0001] 本发明专利涉及一种新的混合酸性球团矿和高碱度物料进行1000 mm超厚料层烧 结的技术，尤其适用于钢铁企业烧结领域。
【背景技术】
[0002] 2012年中国铁产量达7亿多吨，这必然需要消耗大量的含铁原料，现阶段我国绝 大部分钢铁厂高炉以高碱度烧结矿为主，配加酸性球团矿和天然富矿的入炉炉料结构。因 此，提高炉料质量、节能降耗、节约成本是重中之重。
[0003] 随我国钢铁产量的不断提高和随之而来的原料匮乏，现有原料生产工艺和技术也 出现了一些问题：1)随着烧结矿品位升高和SiO 2含量降低，烧结矿强度将下降；2)酸性矿 中符合高炉冶炼的块矿数量不能满足要求，高炉酸性料主要以球团矿为主。球团矿对原料 要求严格，加工成本高，造成高炉冶炼成本增加；3)酸性矿、高碱度烧结矿分别装入高炉， 使炉料在高炉内的同化过程缓慢，不利高炉的强化冶炼和成本的降低；4)烧结机产量高、 对原料要求相对宽泛，成本低，但能耗高污染严重；5)烧结、球团各具优点，但成矿机理、焙 烧工艺不同，大型企业一般拥有烧结、球团两套工艺流程，造成企业投资高、占地多，生产组 织困难，生产成本高；6)厚料层烧结是增加烧结机产量、降低成本和减少污染的有效手段。 但同一性质的烧结料具有相同的熔化性质，随着料层厚度的增加.蓄热加强.料层下部热 量过剩.混合料过熔.燃烧带变宽.透气性恶化，导致烧结速度降低，产量下降。因此，目 前的烧结工艺很难实现超厚料层1000mm)烧结。
[0004] 本发明提供了一种酸性球团、碱性物料混合超厚料层烧结的新工艺。该工艺的核 心是利用现有烧结、球团原料处理、加工设备和工艺，在入烧结机前进行酸性球团、高碱度 烧结料的混合，在烧结机上完成酸性球与高碱度烧结料的焙烧结块过程。该工艺具有改善 烧结料层透气性，提高料层厚度，使得酸性球团矿和高碱度烧结矿同时生成，缩短生产流 程，增加烧结机产量、降低成本、节省能耗和减少污染等优点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是提供一种新型高炉入炉炉料生产工艺。根据烧结过程混合料透气 性对烧结过程的影响点，选择合适粒度的酸性球团矿（生球）与高碱度烧结原料进行混合， 以提高高炉入炉炉料的产量和质量。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 本试验使用的含铁原料分为酸性和碱性两部分，酸性部分使用粒度小于0. 074mm 的含量大于70%的铁精矿粉，且铁精矿粉粒度上限不超过0. 2mm，使用钙基膨润土作为粘 结剂，充分混匀，混匀后加入圆盘造球机造球，造球时加水，取符合要求的酸性球团矿（生 球）作为原料进行试验；碱性部分将铁矿粉、熔剂（生石灰和石灰石）、燃料（焦粉）加水进 行一次混匀后，装入圆筒制粒机进行二次混匀制粒，制粒时间为10~12min，制粒完成后将 酸性物料加入碱性物料中，使用圆筒制粒机将酸、碱两种物料混合，混合时间2min，制成总 含水量7. 5%左右的混匀料，将酸碱混合料装入1000 mm高的烧结杯中进行烧结，烧结杯底 部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温 度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa。 试验完成后取成品矿，计算烧结矿成品率，按照国家标准（GB8029-1987)进行样品转鼓试 验；按国家标准（GB / T13241-1991)进行样品低温还原粉化性能和中温还原性能检测（试 验装置见图1)。
[0008] 酸碱混合超厚料层烧结混合料配比：
[0009] 粒度5~8mm球团矿 5%~10% 粒度8~IOmm球团矿 5%~10% 粒度10~12.5mm球团矿 10%~20% 粒度大于12.5mm球团矿 5%~10% 碱性物料 50%~70% 重量按100%计。
[0010] 烧结过程混合料作用机理：
[0011] 料层透气性是一项非常重要的状态参数，反映了烧结料层允许气体通过的难易程 度，与料层的结构有着密切的关系。气体在烧结料层内的流动状况和变化规律影响烧结过 程的传质、传热以及物理化学反应，因此烧结料层透气性决定了烧结过程顺利进行的难易 程度，是烧结矿的产质量重要指标。
[0012] 常规烧结工艺的料层厚度想要达到850mm甚至是1000 mm是非常困难的，这主要 是因为原始烧结工艺的透气性在燃烧带达到下部料层后，由于孔隙率较小以及自动蓄热作 用，影响了料层的透气性，同时造成下部料层燃烧温度过高，出现过熔现象，使得烧结过程 的氧化气氛减弱，影响烧结矿的产量和质量。
[0013] 新的酸碱混和烧结料能够在很大程度上改善烧结料层的透气性，增强烧结过程中 的氧化气氛，同时能够充分利用烧结的自动蓄热作用，减少焦粉的用量，在提高烧结矿产质 量的同时，达到节能减排的目的。
[0014] 烧结料层结构对透气性有很大影响，它的改善对降低料层气体阻力，提高料层透 气性具有很大的作用，而决定料层结构的主要参数有混合料的平均粒径d及料层的孔隙率 ε 〇
[0015] 1)在研究混合料透气性过程中，平均粒径一般采用加权调和平均值表示，如下式 (1)所示：
[0016]
[0017] 通过试验和计算可知，普遍提高各粒级的粒度，能够明显改善料层透气性，较小料 层阻力损失。
[0018] 2)料层的孔隙率是指气孔所占体积与料层所占总体积之比，可由公式（2)计算得 到：
[0019] ε =l-p 堆 / p 真（2)
[0020] 通过试验数据进行计算，常规烧结工艺混合料的孔隙率在0. 4左右，而酸碱混和 超厚料层烧结技术料层的孔隙率约为〇. 45~0. 48,孔隙率明显提高。
[0021] E.W. Voice等人在试验的基础上提出了一个烧结透气性指数计算公式（3):
[0023] 式中：P-料层的透气性指数；
[0024] Q-通过料层的风量，m3 / min ;
[0025] F-抽风面积，m2 ;
[0026] h_料层高度，m;
[0027] Λ p-负压，Pa。
[0028] 公式中η由于流动状态的不同，其值是变化的，根据烧结原料的种类和粒度组成 的不同，η可以通过试验确定，本实验中取0. 6。
[0029] 试验过程中记录料层压力变化，由式（3)进行计算，得出结论，酸、碱混和超厚料 层烧结技术能够显著提高烧结料层的透气性，在提高烧结利用系数的同时，加强了氧化气 氛，使得烧结液相能够生成优质的铁酸钙相，提高烧结矿的质量，而且，成品烧结矿中的酸 性球团矿也能够达到高炉入路的要求,缩短了原料生产工序,提高了生产效率。
【附图说明】：
[0030] 图1烧结杯示意图
[0031] 图2烧结试验装置结构示意图
[0032] 图中：1.助燃风机；2.液化石油气罐；3.废气温度显示仪；4.热电偶；5.烧结杯；
[0033] 6.点火温度显示仪；7.点火器；8.负压计；9.-级旋风除尘器；10.二级旋风除尘 器；11.泡沫除尘器；12.消声器；13.抽风机
[0034] 图3还原粉化装置示意图
[0035] 图中：L空气压缩机，2.氮气瓶，3. CO转化炉，4.混合器，5.洗漆瓶（吸收氧气）， 6.洗涤瓶（吸收CO2), 7.洗涤瓶（干燥空气），8.分支管，9.流量计，10.还原炉，11.反应 管，12.电子天平，13.废气燃烧瓶，14.运算器，15.记录仪，16.红外气体分析仪（分析记录 CO)，17.红外气体分析仪（分析记录CO2), 18.控制台，19.控温仪
【具体实施方式】
[0036] 以下通过实施例，对本发明作进一步说明。
[0037] 酸、碱混和超厚料层烧结技术具体的使用方法如下：
[0038] (1)本试验使用符合烧结和球团生产标准的铁矿粉、熔剂和燃料，具体化学成分见 表1。
[0039] 表1原料化学成分
[0040] TablelChemical composition of raw material
[0041]
[0042] (2)原料制备流程如下：
[0043] ①制备碱性物料，配比如下：
[0044] 含钒精粉 28% 黑山钒粉 22% 普通精粉 20% 返矿 17% 白灰 7% 焦粉 6% 重量按100%计。
[0045] ②制备酸性球团矿，配比如下：
[0046] 含钒精粉 95%
[0047] 钙基膨润土 5%
[0048] 重量按100 %计。
[0049] ③制备酸碱混合烧结原料，配比如下：
[0050] ①中所制备的碱性物料 60%
[0051] ②中所制备的酸性球团矿 40%
[0052] (3)采用图1试验装置进行酸碱混合炒厚料层烧结试验。试验时，首先在规格为 cp215mmx100 0mm的烧结杯中放入2. OOkg粒度为10~16mm的烧结成品矿作为铺底料，而 后称取70kg酸碱混合烧结原料放入烧结杯中，其中碱性物料占总含量的50~70%，粒度 5~8mm球团矿占5 %~10%,粒度8~IOmm球团矿占5 %~10 %,粒度10~12. 5mm球团 矿占10%~20%，粒度大于12. 5mm球团矿占5%~10%，使用煤气或液化石油气点火，点 火温度1150°C，点火抽风负压7840Pa，点火时间2min，点火结束后进行抽风烧结，烧结负压 11760Pa，烧结完成后对烧结成品矿进行检测。
[0053] (4)烧结矿从烧结杯倒出后，烧结饼置于2m高自由落下至铁板3次，分别不同孔径 的方孔筛逐级筛分，根据承钢生产实际，取大于IOmm的百分比作为烧结矿的成品率，计算 公式如式（4)所示：
[0054]
[0055] 式中：G「大于IOmm粒级的烧结矿重量，kg;
[0056] W-烧结矿总重，kg。
[0057] 根据（YB / T5166-2005)烧结矿球团矿机械强度检测方法进行，试样为大于IOmm 的成品烧结矿7. 5kg。所用转鼓为Φ1000ι?πιχ250πιπι的I / 4IS0转鼓，以25r / min的转速 转动8min后，取大于6. 3mm的百分比作为烧结矿的转鼓指数，取小于0· 5mm的百分比作为 烧结矿的抗磨指数，计算方法如式（5)和（6)所示。 u
[0060] 式中：1?-入鼓试样质量，kg ;
[0061] m「转鼓后+6. 3mm粒级部分质量，kg;
[0062] m2-转鼓后-6. 3mm~+0· 5mm粒级部分质量，kg。
[0063] 烧结矿的低温还原粉化试验根据《铁矿石低温粉化试验静态还原后使用冷转鼓的 方法》（GB / T13242-91)进行，实验装置如图2所示。
[0064] 烧结矿的低温还原粉化试验分为两部分：定温还原试验和转鼓试验。定温还原 试验使用定做的内径为75_的高温不锈钢管作为反应管，试验用烧结矿采用方孔筛，选取 5〇〇g粒度为10~12. 5mm的试样，在105°C的烘箱内烘干1小时；试样在N2保护下，温度 升高到500°C，半小时恒温，还原气体的比例为CO 2 :C0 :N2=20 :20 :60,总流量控制为15L / min，还原温度控制在500°C，还原的时间为1小时。
[0065] 还原后结束后试样在纯N2保护下冷却至室温，称重后装入尺寸为Φ 130mmx200mm 的转鼓，转鼓以l〇r / min的速度转300r，转鼓结束后取出后分别用6. 3mm、3. 15mm、0. 5mm 的方孔筛进行筛分，分别将试样中大于6. 3mm的百分比、大于3. 15mm的百分比、小于0. 5mm 的百分比以RDI+6.3、RDI+3.15和RDL a5表示。RDI+3.15为考核指标，RDI+6. 3和RDLa5为参考指 标。
[0066] RDI+3.15计算方法如式（7)所示：
[0068] 式中：mDQ-还原后转鼓前试样的质量，g ;
[0069] mD1-留在6. 3mm筛上的试样质量，g ;
[0070] mD2-留在3. 15mm筛上的试样质量，g ;
[0071] 具体实施例1
[0072] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8_ 球团 5. 6kg，8 ~10_ 球团 7kg，10 ~2. 5mm 球团 12. 6kg，>12. 5mm 球团 2. 8kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 cp215mmx1000mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿 作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制 为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3)中 公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和还 原性的检测。
[0073] 使用cp215mmx600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0074] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0075] 得到结果如表2所示。
[0076] 表2酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0077]
[0078] 由表2可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
[0079] 具体实施例2
[0080] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8mm 球团 4. 2kg，8 ~IOmm 球团 7kg，10 ~2. 5mm 球团 11. 2kg，>12. 5mm 球团 5. 6kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 tp215mmx100 0mm烧结杯中进行烧结,烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结矿 作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控制 为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3)中 公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和还 原性的检测。
[0081] 使用cp215mm><600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0082] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0083] 得到结果如表3所示。
[0084] 表3酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0085]
[0086] 由表3可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
[0087] 具体实施例3
[0088] 根据球团生产要求，按照95 :5的比例将含钒精粉与膨润土充分混匀，其中含钒精 粉中粒度小于0. 074mm的含量大于70%，且粒度上限不超过0. 2mm，混匀后使用圆盘造球 机加水造球，将制成的球团分成5~8mm，8~10mm，10~12. 5mm和>12. 5mm四个粒级；将 含钒精粉、黑山钒粉、普通精粉、返矿、白灰和焦粉按照28 :22 :20 :17 :7 :6的比例加水进行 一次混匀，含水量为6 %左右，然后将一次混匀后的物料加入到圆筒制粒机中进行二次混 匀，混匀过程中加水，加水后的碱性混匀料含水量约为7. 5% ;分别称取42kg碱性混匀料， 5 ~8mm 球团 5. 6kg，8 ~IOmm 球团 8. 4kg，10 ~2. 5mm 球团 11. 2kg，>12. 5mm 球团 2. 8kg， 全部放入圆筒制粒机中充分混匀，制成酸碱混合烧结料，将制成的70kg混合料装入规格为 (p215mmx100 0mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒度为10~16mm的烧结 矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时间为2min，点火负压控 制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量料层负压变化，带入（3) 中公式计算透气性，烧结完成后对烧结成品矿进行成品率，转鼓指数，低温还原粉化指数和 还原性的检测。
[0089] 使用(p215mmx600mm规格烧结杯，单独加入碱性烧结料进行常规烧结试验，步骤 与酸碱混和超厚料层烧结相同。
[0090] 根据国家标准分别对两组试验进行烧结矿质量检测，包括成品率、转鼓强度、低温 还原粉化指数。
[0091] 得到结果如表4所示。
[0092] 表4酸碱超厚料层烧结技术的效果
[0093]
[0094] 由表4可知，酸碱混和超厚料层烧结技术生产的烧结矿的成品率、转鼓指数和 1?1+3. 15与常规烧结技术相比均有明显的提高，证明酸碱超厚料层烧结技术存在明显优势。
【主权项】
1. 一种新型酸碱混和超厚料层烧结技术的特征在于使用中加入了酸性球团矿（生球） 的酸碱混合烧结料进行1000 mm厚的超厚料层烧结，以及混合料中加入的酸性球团矿不同 粒级的比例。2. 如权利要求1所述酸碱混合烧结料酸性球团矿（生球）添加量为30~50%。3. 如权利要求1所述的酸碱混合烧结料中各粒级酸性球团矿（生球）以及碱性物料的 比例为：5~8mm酸性球团矿（生球）为3%~8%，8~IOmm酸性球团矿（生球）为10%~ 15 %，10~12. 5mm酸性球团矿（生球）为15 %~25 %，>12. 5mm酸性球团矿（生球）为 2 %~5 %，碱性物料含量为50 %~70 % (重量按100 %计）。4. 如权利要求1所述的烧结方法，将碱性物料和酸性球团矿（生球）按比例放入圆筒 制粒机中混匀,之后放入q>215mmx 1000 mm烧结杯中进行烧结，烧结杯底部装有2. OOkg粒 度为10~16mm的烧结矿作为铺底料，烧结使用液化石油气点火，点火温度1150°C，点火时 间为2min，点火负压控制为7840Pa，抽风烧结，烧结负压控制为11760Pa，烧结过程中测量 料层负压变化。
【专利摘要】本发明提供了一种新型的酸性球团和碱性物料混和超厚料层烧结技术。此种烧结技术含有以下组分：5～8mm酸性球团矿(生球)为3％～8％，8～10mm酸性球团矿(生球)为10％～15％，10～12.5mm酸性球团矿(生球)为15％～25％，>12.5mm酸性球团矿(生球)为2％～5％，碱性物料含量为50％～70％(重量按100％计)。本发明一方面能够改善烧结料层透气性，加强氧化气氛，提高烧结矿料层厚度，达到提高产、质量，节省能源的目的；另一方面能够充分利用烧结过程热量，生产适宜碱度的烧结矿，缩短了生产流程，增加了生产经济效益。因此可推测此种新型酸碱混和超厚料层烧结技术，能够改善料层的透气性，加厚烧结料层，强化氧化性气氛，有效地提高烧结机利用系数，从而使烧结生产达到节省能耗，提高烧结产质量的目的。
【IPC分类】C22B1/243, C22B1/18
【公开号】CN104894367
【申请号】CN201410082828
【发明人】吕庆, 吴玮楠, 冯帅, 王瑞哲, 孙艳芹, 刘小杰, 万新宇
【申请人】吕庆, 吴玮楠, 冯帅
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月5日
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