尖山精矿粉与褐铁矿配矿的烧结方法 技术领域 本发明涉及一种尖山精矿粉与褐铁矿配矿的烧结方法, 具体讲是尖山精矿粉与高 比例褐铁矿配矿的烧结方法。
背景技术 为了增强企业竞争力, 降低高炉铁水冶炼成本, 有必要烧结配合料中尽可能配用 一些廉价矿石, 而廉价矿石一般为难处理矿石, 烧结性能较差。 如褐铁矿中的扬迪矿 (YANDI FINES), 其结晶水含量高、 熔点低、 结构疏松, 当骤然承受高温时, 其内含的大量结晶水会激 烈蒸发, 引起体积急剧膨胀而导致料层内制粒小球产生爆裂粉碎, 严重影响料层透气性 ; 而 且在烧结过程中, 易在料层中部形成大量液相, 流动而使烧结矿结构呈大孔薄壁结构, 强度 下降 ; 同时恶化烧结料层的热态透气性, 导致台车下部出现生料, 降低烧结成品率, 生产率 下降。日本为了大比例配用褐铁矿, 对烧结工艺进行了大量的改造, 开发了分级制粒、 选择 制粒和 HPS( 球团烧结法 ) 技术。宝钢对此矿进行研究, 形成了褐铁矿与赤铁矿粉进行配矿 烧结的方法。 此方法缺点赤铁矿粉为外购进口矿粉, 使得烧结配矿成本较高 ; 不能利用国内 廉价细精矿粉资源, 烧结需固体燃料消耗高。优点是烧结料层原始透气性较好。
申请人自产精矿粉尖山粉粒度非常细, -200 目为 95%以上, -325 目的的含量达到 80%以上, 由于其晶粒极细, 对水分非常敏感, 适宜水分区间较窄, 烧结速度较快, 且软化区 间宽, 属于一种烧结性能独特的矿粉。 中南大学曾对此矿烧结性能进行研究, 若烧结参数不 能合理控制, 将导致熄火。 用此矿与同化性和流动性均好的扬迪矿配矿, 对烧结过程透气性 的恶化作用会加重, 因此, 这两种矿石要进行配合烧结, 在国内外没有先例可借鉴。
发明内容
为了克服现尖山精矿粉与褐铁矿配矿烧结技术的上述不足, 本发明提供一种配矿 成本低、 并确保烧结矿质量的以尖山精矿粉为主, 与高比例褐铁矿粉配矿烧结方法。
尖山矿粉粒度非常细 ( 见表 1), -325 目含量达到 86%以上, 其对水分敏感, 适宜 水分区间窄, 烧结速度较快, 软化区间宽 ( 见表 2), 中南大学曾用此矿进行烧结试验, 尖山 矿的比例过高, 参数控制不好, 将会导致烧结料熄火。因此, 用高比例的尖山矿粉与高比例 褐铁矿配矿, 需要找出合理配比及适宜配矿品种。 在利用现有工艺设备的条件上, 对烧结工 艺参数的调整至关重要。
表 1 尖山精矿粉粒度组成表
表2尖山磁铁精矿粉与赤铁矿粉软化性能检测结果表5101994002 A CN 101994006说名称 尖山粉 扬迪粉 PB 粉 * 开始软化温度 1470 1380 1460明书软化区间 45 85 252/8 页软化终了温度 1515 1465 1485注*: PB 粉为 PILBARABLEND FINES 的简写。
国内外配用褐铁矿一般采用褐铁矿与赤铁矿进行配矿, 而申请人却用超细的尖山 磁铁精矿粉与高比例褐铁矿配矿。 超细磁铁精矿粉与高比例褐铁矿配矿烧结方法首先考虑 优化配矿结构, 本发明的铁料质量份配比为 :
尖山精矿粉 45 ~ 50 扬迪矿粉 32 ~ 40
PB 粉 10 ~ 20 杂矿粉 0 ~ 6
杂矿粉是指在生产过程中散落的回收矿粉。
以上矿种的化学成份的质量百分数见表 3。
表 3 矿粉化学成份表
名称 扬迪粉 尖山粉 PB 粉 杂矿粉
TFe 57.73 68.9 62.05 51.42FeO 0.59 27.42 0.14 26.01SiO2 5.79 3.92 3.98 4.55Al2O3 1.77 0.19 2.13 0.87CaO 0.073 0.27 0.049 8.55MgO 0.080 0.35 0.1 1.76P 0.037 0.01 0.066 0.04S 0.010 0.026 0.018 0.24Ig 10.38 0.45 3.91 12.23全面掌握铁矿粉的常温特性和高温特性, 发挥国产和进口两种资源的优势, 应用 互补性原理和方法进行科学合理配矿, 进一步优化人造富矿的质量和性能。
对尖山粉、 扬迪粉、 PB 粉的高温性能, 包括同化性能、 液相流动性、 粘结相固结机 理、 铁酸钙生成能力进行了检测, 检测结果见图 1 至图 4 与表 4。
表 4 矿粉高温性能表
按此表结果进行配矿设计, 尖山、 扬迪与澳 PB 粉配矿, 选择出的配矿方案为 : 尖山矿粉 45 ~ 50 扬迪矿粉 32 ~ 40 PB 粉 10 ~ 20 杂矿粉 0~6优化出的最佳配矿方案为 :
尖山矿粉 47 扬迪矿粉 35
PB 粉 14 杂矿粉 4
以此铁料配比方案制成的铁料配合料, 再与 12 ~ 12.5%的熔剂、 4 ~ 5%的焦粉进 行配合进行烧结。
本尖山精矿粉与高比例褐铁矿配矿的烧结方法为包括下述依次的步骤 :
( 一 ) 烧结料场备料、 ( 二 ) 扬迪矿预润湿、 ( 三 ) 铁料配料、 ( 四 ) 配合铁料与熔 剂及燃料配料、 ( 五 ) 一次混料机混料、 ( 六 ) 二次混料机制粒、 ( 七 ) 三次混料机强化制 粒、 ( 八 ) 布料及压料、 ( 九 ) 点火与保温、 ( 十 ) 抽风烧结、 ( 十一 ) 冷却、 ( 十二 ) 整粒。
具体步骤如下 :
( 一 ) 烧结料场备料
在原料场接收各种铁料、 熔剂 ( 白云石 )、 焦粉。 这些原料再从料场运送到矿槽中, 参加配料。其中 : 熔剂、 燃料的粒度, 要求小于 3mm 的百分含量大于 80%。白灰最好罐车运 输, 不要在料场贮存。
( 二 ) 扬迪矿预润湿
扬迪矿运到精矿库后, 要对精矿库中一次操作的数百吨至数千吨扬迪矿进行喷 水润湿, 还可在配料圆盘下料处对扬迪矿进行喷加雾状水润湿, 喷水量为扬迪矿重量的 9.89%, 确保预润湿水分达到 9(±0.5)%。[ 加水量 /( 扬迪矿 + 加水量 )×100% ]
( 三 ) 铁料配料
将尖山矿粉、 扬迪矿粉、 PB 粉与杂矿粉由各自的配料矿槽经配料圆盘流出, 尖山矿 粉、 扬迪矿粉、 PB 粉与杂矿粉的单位时间内的流量的质量配比为 ( 时间可为小时也可为分 钟 ), (80-100)、 (67-87)、 (20-32) 与 (0-8), 扬迪粉是加水润湿后才参加配料的, 配合后的 铁料配合料的质量份配比为 :
尖山矿粉 40 ~ 50 润湿扬迪矿粉 33.5 ~ 43.5( 加了相对扬迪矿 9%的水 )PB 粉 10 ~ 16 杂矿粉 0 ~ 4( 下限为零 )
以保证混合后, 其中干矿粉的质量份配比为 :
尖山矿粉 45 ~ 50 扬迪矿粉 32 ~ 40
PB 粉 10 ~ 20 杂矿粉 0~6
( 四 ) 配合铁料与熔剂及燃料配料
将铁料配合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉分别装到相应配料矿槽中, 经各自 的配料圆盘落料到配料皮带上, 铁料配合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉的单位时间的 流量的质量配比为 (77.8 ~ 78.8)、 (7 ~ 8)、 (4.8 ~ 5.7)、 (6 ~ 7) 与 (2 ~ 3)。确保混合 后的烧结配合料中, 铁料混合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉的质量份配比为 :
铁料配合料 77.8 ~ 78.8 高炉返矿 7~8
白灰 4.8 ~ 5.7 白云石 6~7 焦粉 2~3
烧结配合料中扬迪矿粉是润湿的。
( 五 ) 一次混料机混料
将配好的烧结料经皮带运送到一次混料机中进行混匀作业。在一次混料机中, 距 落料点水平 2.5 ~ 3.5 米 ( 原为 1.5 米 ) 处开始喷水润湿混合料, 以强化混匀, 加水量为 0.4 ~ 0.5 吨 / 分钟 ( 六 ) 二次混料机制粒
经一次混料机进行混匀后, 进入二次混料机制粒, 二次混料机的加水量为 0.08 ~ 0.12 吨 / 分钟。
( 七 ) 三次混料机强化制粒
二次混料机混料后, 进入三次混料机强化制粒, 三次混料机的加水量为 0.01 ~ 0.05 吨 / 分钟。三次混料机混料后, 烧结混合料中的水量为 6.9(±1)% ; [ 加水量 /( 干混 合料 + 加水量 )×100% ],
( 八 ) 布料及压料
将混合制粒后的烧结配合料散布到带式烧结机上, 布料后料层高度为 710mm ~ 725mm, 超栏板 10 ~ 25mm, 压料高度为 30 ~ 40mm。
( 九 ) 点火与保温
点火温度控制以料面发兰色为准, 点火温度为 1030℃到 1060℃, 将相应保温段下 面的风箱 ( 距离机头约 5.5m) 的负压调整到 2.5Kpa ~ 3Kpa, 保温温度 450℃~ 550℃ ( 原 来为 300℃ )。
( 十 ) 抽风烧结
烧结机的物料运行速度为 1m/min ~ 1.2m/min, 烧结负压为 : 11Kpa ~ 12Kpa。
( 十一 ) 冷却
将烧结出的烧结料块输送到环冷机中进行鼓风冷却, 冷却后的烧结矿温度不高于 120℃,
( 十二 ) 整粒
将冷却后的烧结料块输送到筛分间进行筛分整粒, 分出小于 5mm 的返矿, 大于 5mm 的为合格烧结矿。
上述的尖山精矿粉与褐铁矿配矿的烧结方法, 其特征是 :
( 三 ) 铁料配料
尖 山 矿 粉、 扬 迪 矿 粉、 PB 粉 与 杂 矿 粉 的 单 位 时 间 内 的 流 量 的 质 量 配 比 为, 90 ∶ 77 ∶ 26 ∶ 7, 配合后的质量份配比为 :
尖山矿粉 45 润湿扬迪矿粉 38.5( 加了相对扬迪矿 9%的水 )
PB 粉 13 杂矿粉 3.5
以保证混合后, 其中干矿粉的质量份配比为 :
尖山矿粉 47 扬迪矿粉 35
PB 粉 14 杂矿粉 4
( 四 ) 配合铁料与熔剂及燃料配料
铁料配合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉的单位时间的流量的质量配比为 78.3 ∶ 7.5 ∶ 5.2 ∶ 6.5 ∶ 2.5。确保混合后的烧结配合料中, 铁料混合料、 高炉返矿、 白 灰、 白云石与焦粉的质量份配比为 :
铁料配合料 78.3% 高炉返矿 7.5
白灰 5.2 白云石 6.5 焦粉 2.5
铁料混合料中的扬迪矿粉是润湿的。
( 五 ) 一次混料机混料
在一次混料机中, 距落料点水平 3 米处开始喷水润湿混合料, 加水量为 0.43 吨 / 分钟。
( 六 ) 二次混料机制粒
二次混料机的加水量为 0.11711 吨 / 分钟。
( 七 ) 三次混料机强化制粒
三次混料机的加水量为 0.03 吨 / 分钟。三次混料机混料后, 烧结混合料中的水量 为 6.9(±1)%
( 八 ) 布料及压料
将混合制粒后的烧结混合料散布到带式烧结机上, 布料后料层高度为 720mm, 超栏 板 20mm, 压料高度为 35mm。
( 九 ) 点火与保温
保温段 3 号风箱的负压调整到 3Kpa, 保温温度 500℃。
( 十二 ) 整粒
一次筛分, 大于 50mm 的筛上物进入破碎机进行破碎, 破碎辊之间的间距为 50mm, 破碎后的烧结矿与一次筛分中的筛下物进行汇合, 再进行二次筛分, 大于 5mm 的为合格烧 结矿, 小于 5mm 的作为返矿。
本尖山精矿粉与褐铁矿配矿的烧结方法中, 生产燃料配比 ( 烧结料配比 ) 的掌握 原则为 : 由原来的按 FeO 含量反馈控制改为提前按配比控制, 首先满足料层总体热收入的 需要, ( 抽风烧结步骤中 ) 其次达到良好的热态透气性 ( 抽风烧结步骤中, 即减薄红火层的 厚度 )。在配碳上 ( 配合铁料与熔剂及燃料配料步骤 ) 能实现以上两条可保证较理想的强 度指标。以烧结机尾红火层厚度占料层的三分之一到五分之二、 亮度略为刺眼为佳。
配套措施
(1) 对褐铁矿进行预润湿到 9%左右。(2) 用尖山精矿粉与扬迪矿配矿, 控制混合料的含水量为 6.9(±1)% ; [ 加水量 / ( 干混合料 + 加水量 )×100% ], 较与赤铁矿配矿增加 0.3 个百分点。
(3) 根据申请人具备三次混匀制粒的条件, 对褐铁矿预先润湿后, 调整了各段混料 机的加水量操作, 将由原来 ( 即原有方法 ) 在一次混料机内喷加 85%的水分, 二次混合机内 添加 15%的水分调整为 : 一次混料机内配加 75%的加水量, 二次料混料机内配加 20%的添 加水量, 三次混料机内再配加 5%的添加水量 ( 雾状水 )。
(4) 点火炉热量投入的大小按褐铁矿配比的高低控制, 高配比条件下, 减少点火 热量投入, 点火温度的控制原则是 : 表面以发兰色为准, 调整点火温度 ; 即在褐铁矿配比为 32 ~ 40%时, 点火温度调整范围为 1030 ~ 1060℃。
(5) 褐铁矿在烧结过程中要失去结晶水, 会需要较多的热能, 应适当加大燃料配 比; 而申请人还配有较大比例的磁铁精矿粉尖山粉, 它在反应过程中是放热的, 尖山与褐铁 矿配矿烧结同褐铁矿与赤铁矿粉配矿烧结需要的热量相对要小一些。经过实验摸索, 本专 利设计配比情况下燃料质量配比控制在 4.6 ~ 4.8%, 较原增加 0.1 个百分点。
由于扬迪矿大粒级含量较多, 一般在布料过程中, 由于粒度偏析会布在台车的下 部, 因此, 要求下部燃料粒度要增大, 而且大于 3mm 的百分含量应达到 22%。为了强化烧结 矿质量, 进行了内、 外配燃料配比优化, 内配和外裹燃料各占 50%。 本发明的有益效果
1 在申请人 2×100m2 烧结机 720mm 料层高度条件下采用超细尖山精矿粉 47%与 35%扬迪矿 +14%澳 PB 粉 +4%杂矿粉配矿, 机速由 0.95m/min 提高到 1.1m/min ;
2 通过实施有效配套措施, 在烧结矿 SiO2 含量为 5 ~ 5.1%, 烧结碱度 (CaO/SiO2) 2 为 1.8 ~ 1.9 时, 取得了烧结利用系数平均为 1.32t/m h, 与未配用褐铁矿前水平相当, 转鼓 强度由 75.3%提高到 75.7%, 小于 5mm 的含量由 6.33%减少到 5.83% ;
3 本超细尖山精矿粉与高比例褐铁矿配矿烧结方法烧结配矿成本低、 合理利用廉 价矿石并确保烧结矿质量不下滑, 完全满足高炉高指标运行要求。
附图说明
图 1 是对尖山粉、 扬迪粉、 哈粉、 印度粉同化性能图。 图 2 是对尖山粉、 扬迪粉、 哈粉、 印度粉液相流动性指数图。 图 3 是对尖山粉、 扬迪粉、 哈粉、 印度粉粘结相固结强度图。 图 4 是对尖山粉、 扬迪粉、 哈粉、 印度粉铁酸钙生成能力图。具体实施方式
下面结合实施例详细说明本尖山精矿粉与高比例褐铁矿配矿的烧结方法的具体 实施方式, 但本尖山精矿粉与高比例褐铁矿配矿的烧结方法的具体实施方式不局限于下述 的实施例。
实施例一
本尖山精矿粉与高比例褐铁矿配矿的烧结方法为包括下述依次的步骤 :
( 一 ) 烧结料场备料、 ( 二 ) 扬迪矿预润湿、 ( 三 ) 铁料配料、 ( 四 ) 配合铁料与熔 剂及燃料配料、 ( 五 ) 一次混料机混料、 ( 六 ) 二次混料机制粒、 ( 七 ) 三次混料机强化制粒、 ( 八 ) 布料及压料、 ( 九 ) 点火与保温、 ( 十 ) 抽风烧结、 ( 十一 ) 冷却、 ( 十二 ) 整粒。
具体步骤如下 :
( 一 ) 烧结料备料
在一次料场接收各种铁料、 熔剂、 焦粉。尖山粉通过皮带直接下料到料场地, 进口 矿粉 (PB 粉、 扬迪粉 ) 经过翻车机从火车上卸到料场料条上 ; 熔剂中白云石是从火车拉运到 料场, 白灰是通过罐车拉运到配料矿槽上 ; 焦粉是通过汽车运送到料场备料。 所有料场的铁 料通过大皮带转运到精矿库, 白云石 ( 小于 20mm) 经过大皮带运送到熔剂矿槽再进行破碎 处理, 处理到适宜粒度 ( 小于 3mm 含量大于 80% ) 参加烧结配料, 焦粉与白云石一样, 也是 经过破碎处理到适宜粒度 ( 小于 3mm 含量大于 80% ) 供烧结配料使用, 白灰直接吊运到白 灰矿槽中。
( 二 ) 扬迪矿预润湿
扬迪矿转运到精矿库后, 对精矿库中 4000 吨扬迪矿 ( 一次操作的数量 )(4%的含 水量, 约含 160 吨水 ) 进行喷水润湿, 再在配料圆盘下料处对扬迪矿进行喷加雾状水润湿, 喷水量约为 236 吨, 确保预润湿水分达到 9%。[ 加水量 /( 扬迪矿 + 加水量 )×100% ]
( 三 ) 铁料配料 将尖山矿粉、 扬迪矿粉、 PB 粉与杂矿粉由各自的配料矿槽经配料圆盘流出, 尖山矿 粉、 扬迪矿粉、 PB 粉与杂矿粉的流量分别为 225 吨 / 小时、 192.5 吨 / 小时、 65 吨 / 小时与 17.5 吨 / 小时, 扬迪粉是由水润湿后才参加配料的, 配合后的铁料配合料的质量份配比为 :
尖山矿粉 45 润湿扬迪矿粉 38.5( 加了相对扬迪矿 9%的水 )
PB 粉 13 杂矿粉 3.5
以保证混合后, 其中干矿粉的质量份配比为 :
尖山矿粉 47 扬迪矿粉 35
PB 粉 14 杂矿粉 4。
( 四 ) 配合铁料与熔剂及燃料配料
将铁料配合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉分别装到相应配料矿槽中, 经各自 的配料圆盘落料到配料皮带上, 铁料混合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉的流量分别为 392 吨 / 小时、 37.5 吨 / 小时、 26 吨 / 小时、 32.5 吨 / 小时与 12.5 吨 / 小时。确保混合后 的烧结配合料中, 铁料混合料、 高炉返矿、 白灰、 白云石与焦粉的质量份配比为 :
铁料配合料 ( 其中扬迪矿粉是润湿的 ) 78.3 高炉返矿 7.5
白灰 5.2 白云石 6.5 焦粉 2.5。
( 五 ) 一次混料机混料
将配好的烧结配合料经皮带运送到一次混料机中进行混匀作业。在一次混料机 中, 距落料点水平 3 米 ( 原为 1.5 米 ) 处开始喷水润湿混合料, 以强化混匀, 加水量为 0.43 吨 / 分钟 (210 吨 /8 小时 )
( 六 ) 二次混料机制粒 6
经一次混料机进行混匀后, 进入二次混料机制粒, 二次混料机的加水量为 0.117 吨 / 分钟。
( 七 ) 三次混料机强化制粒
二次混料机混料后, 进入三次混料机强化制粒, 三次混料机的加水量为 0.03 吨 /
分钟。三次混料机混料后, 烧结混合料中的水量为 6.9(±1)% ; [ 加水量 /( 干混合料 + 加 水量 )×100% ],
( 八 ) 布料及压料
将混合制粒后的烧结混合料散布到带式烧结机上, 布料后料层高 度为 720mm, 超 栏板 20mm, 压料高度为 35mm。
( 九 ) 点火与保温
点火温度控制以料面发兰色为准, 点火温度为 1030℃到 1060℃, 将相应保温段 3 号风箱 ( 距离机头约 5.5m) 的负压调整到 3Kpa, 保温温度 500℃ ( 原来为 300℃ )。
( 十 ) 抽风烧结
烧结机的物料运行速度为 1 ~ 1.2m/min, 烧结负压为 : 11 ~ 12Kpa。
( 十一 ) 冷却
将烧结出的烧结料块输送到环冷机中进行鼓风冷却, 冷却后的烧结矿温度不高于 120℃,
( 十二 ) 整粒
将冷却后的烧结料块输送到筛分间进行一次筛分, 大于 50mm 的筛上物进入破碎 机进行破碎, 破碎辊之间的间距为 50mm, 破碎后的烧结矿与一次筛分中的筛下物进行汇合, 再进行二次筛分, 大于 5mm 的为合格烧结矿, 小于 5mm 的作为返矿。 本实施例中, 生产燃料配比 ( 烧结料配比 ) 的掌握原则为 : 由原来的按 FeO 含量反 馈控制改为提前按配比控制, 首先满足料层总体热收入的需要, ( 步骤 10 中 ) 其次达到良 好的热态透气性 ( 步骤 10, 即减薄红火层的厚度 )。在配碳上 ( 步骤 4) 能实现以上两条可 保证较理想的强度指标。以烧结机尾
红火层厚度占料层的三分之一到五分之二、 亮度略为刺眼为佳。
由于申请人具有外配燃料系统, ( 在二混与三次混合之间增设了一个小矿槽,
采用拖拉皮带电子秤外配燃料系统, 没有外配燃料系统可以放在内配燃料系统 ) 为了保证褐铁矿烧结台车热量合理分配, 对内、 外燃料进行了调整, 内配燃料由原来的 80% 调整到 50%, 外配燃料由原来的 20%调整到 50%, 下料量为 12.5 吨 / 小时, 落到混 -3 皮带 进入三次混料机, 进行强化制粒和外裹燃料。
实施例二
本实施例与实施例一的不同之处是在步骤 ( 三 ) 铁料配料的铁料配合料中没有杂 矿粉, 铁料配合料的质量份配比为 :
尖山矿粉 45 润湿扬迪矿粉 38.5( 加了相对扬迪矿 9%的水 ) PB 粉 13
以保证混合后, 其中干矿粉的质量份配比为 :
尖山矿粉 47 扬迪矿粉 35 PB 粉 14。
其它步骤与实施例一的相同。