CN113720167A - 一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于烧结余热综合利用技术领域，具体涉及一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法和系统，该方法为：将块矿从料场经输送皮带输送到储存块矿的料仓；通过定量切出装置CFW,根据高炉块矿计划使用比例，动态设定块矿切出速度，控制混入烧结矿的块矿比例，湿的块矿与热的烧结矿同时进入烧结环冷机；在烧结环冷机中热态烧结矿与块矿热交换和冷却，经过烧结冷处理之后，块矿被烘干；冷却后的烧结矿和块矿的转运之筛分装置进行筛分，筛出小于5mm的部分返烧结配料槽，大于5mm的送高炉使用，8‑15mm部分铺底料。本发明利用烧结粉长富余热量，对块矿进行烘干处理，并进行筛分，为高炉使用高比例块矿，降低铁水成本创造条件。

Description

一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法及系统

技术领域

本发明属于烧结余热综合利用技术领域，提供一种高炉用块矿预处理新工艺，具体为一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法及系统，利用烧结粉长富余热量，对块矿进行烘干处理，并进行筛分，为高炉使用高比例块矿，降低铁水成本创造条件。

背景技术

块矿是高炉使用的一种主要原料，但是，在运输、中转及堆存的过程中，为了环保控制粉尘，在运输和转运过程中采用洒水一致扬尘，同时，雨雪天气也会增加块矿的水分。

纽曼块矿的水分由2016年-2017年的平均H₂O 4％以下，逐步升高到5％左右，经过与供应商交流，水分仍然偏高，影响筛分作业。

同时，块矿在倒运的过程当中，含粉量会增加，为了保证高炉料柱的透气性，需要对块矿进行筛分处理。但是，由于块矿含水率高，块矿筛分困难，筛分也不彻底，影响高炉使用。

高炉使用块矿比例从2019年6、7月份开始调整，9-10月份降低至14％，12月份，使用比例提高到16％。基本与纽曼混合块矿水分变化趋势一致。

目前块矿烘干工艺，申请号：201320640715.4申请日：2013-10-17《炼铁用低成本块矿烘干筛分系统》，主要是新建回转窑和筛分系统，对块矿进行烘干筛分处理。工艺流程图如图1所示。

现有的块矿烘干筛分工艺是要新建滚筒式烘干机和振动筛分设施，通过燃烧天然气或者厂内混合煤气，获得热量，将湿块矿进行烘干后筛分，再送高炉使用。该发明存在着占地面积大，新增投资和消耗煤气等问题。具体见：炼铁用低成本块矿烘干筛分系统-201320640715.4。

发明内容

为了改善块矿筛分条件，降低块矿水分，提高筛分效率和筛分效果，本发明提供一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，解决目前使用块矿存在的困境。

本发明主要是利用钢铁厂烧结余热，对块矿进行烘干处理，并进行筛分，提高块矿筛分效率。一方面，充分利用烧结余热，对块矿进行烘干；另一方面，将烧结产品筛分与块矿筛分合二为一(本发明是充分利用烧结环冷的富裕热量，将混合提前，将湿的块矿烘干，并充分利用烧结筛分设备。)，减少单独新建块矿筛分投资和占地。通过采用该技术，块矿得到的烘干，并且筛分干净，可以为高炉使用高比例块矿，降低铁水成本创造条件，同时，块矿经过烧结与热处理之后，改善了高炉上部透气性能，改善高炉炉况；另外，也可以降低高炉的燃料比。

本发明的技术方案如下：

一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，利用钢铁厂烧结余热，对块矿进行烘干筛分处理，具体包括如下步骤：

(1)在现有环冷机旁设置储存块矿、保证物料的连续性的料仓，将块矿从料场经输送皮带输送到料仓，再通过定量切出装置CFW,动态设定块矿切出速度，控制混入烧结矿的块矿比例，块矿的流入量为100-200t/h，湿的块矿与热的烧结矿同时进入烧结环冷机；烧结矿和块矿的混合比例的计算：块矿比例＝100*块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)/[块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)+烧结矿理论产量M2*(1-烧结矿粉率F2)]；

(3)在烧结环冷机中热态烧结矿与块矿热交换和冷却，环冷机烧结矿的入口温度为700-800℃，出口温度为100-150℃，经过烧结冷处理之后，块矿被烘干；冷却后的烧结矿和块矿的转运至筛分装置进行筛分。

进一步，根据水分烘干热力学平衡计算块矿的流入量Vt：

环冷机烧结矿的入口温度为700-800℃，出口温度降低到100-150℃，热量充足；假设块矿的设定流入量为Vt,块矿的水分为w1，烘干后的水分为w2，则烘干过程中水分的蒸发量为m＝Vt*(w1-w2)/(100-w2)；

水分蒸发需要吸收的热量为：

Q₁＝cm(t₂-t₁)

式中Q₁-----物体吸收显热热量(Kcal或cal)

m----物体的质量(kg或g)；

t₁----物体起始温度(C)；

t₂-----物体的终了温度(C)；

c----物体的比热[kcal/kgC)或cal,(gC)}

比热:代表每千克的物质温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量，水的比热c＝

1kcal/(kgc)

Q₂＝mr

式中Q₂-----潜热热量(kcal)

m-----物体的质量(kg)；

r-----汽化热(kcal/kg)；

块矿水分由常温变为蒸汽需要吸收的热量为Q＝Q1+Q2。

根据本发明所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，进一步，热态烧结矿与块矿在烧结环冷机中时间30-60min，冷却时间与烧结机相配套。

根据本发明所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，进一步，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出小于5mm的部分返烧结配料槽。

根据本发明所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，进一步，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出大于5mm的送高炉使用。

根据本发明所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，进一步，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出8-15mm部分铺底料。

根据本发明所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，进一步，冷却后的的烧结矿和块矿的温度为100-150℃。

本发明还提供一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化系统，其包括依次连接的输送皮带1和储存块矿的料仓2，在料仓2的下方设置用于设定混入的块矿台时量的CFW定量切出装置3，在CFW定量切出装置3的下部设置溜槽4，在溜槽4的前下方连接环冷机6的给料槽5，在环冷机6后依次设置转运皮带7和筛分装置8；湿的块矿与热的烧结矿均通过溜槽4进入环冷机6的给料槽5。

进一步，所述输送皮带用于将块矿从料场输送到料仓；所述料仓用于储存块矿，保证物料的连续性；所述环冷机用于热态烧结与块矿热交换和冷却；所述转运皮带用于冷却后的烧结矿和块矿的转运，输送；所述筛分装置用于对烧结矿、块矿进行筛分，筛出小于5mm的部分返烧结，大于5mm的送高炉使用，8-15mm部分铺底料。

本发明是在烧结环冷机的入料口，增加一个收料口，将料场的块矿(进厂的质量符合宝钢原料采购技术条件的块矿)，通过皮带输送至该收料口(在环冷机附近，建一个400³料仓，块矿通过皮带加入料仓，再通过定量切出装置CFW,根据高炉块矿计划使用比例，动态设定块矿切出速度，控制混入烧结矿的块矿比例。如果高炉用矿结构为80％烧结矿+20％的块矿，烧结矿的台时产量为800吨，烧结矿粉率为25％，则块矿粉率比例为12.5％，平均水分4.6％，水分降低到2.0％，则块矿的设定流入量为Vt＝176t/h)，湿的块矿与热的烧结矿同时进入烧结环冷机(环冷机烧结矿的入口温度为800℃左右，出口温度为100-150℃)，经过烧结冷处理之后，块矿被烘干，借用现成烧结筛分系统，对块矿进行筛分，筛分后的烧结矿、块矿混合料(块矿进厂时，均需由质检部门进行质量检测，并提交之间报告，从该报告可以知道进厂的块矿粉率情况。根据烧结矿和块矿的粉率情况，以及烧结生产的上料量和块矿的切出量，就可以计算出烧结矿和块矿的混合比例。块矿比例＝100*块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)/[块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)+烧结矿理论产量M2*(1-烧结矿粉率F2)]送高炉使用。设计工艺流程图如图2所示。

本发明的特点是对现有的烧结环冷进行必要的改造即可以实现，投资少，见效快，不消耗额外的燃气。

本发明有益的技术效果，本块矿烘干筛分一体化工艺技术方法，具有以下优点：

(1)充分利用烧结余热；

(2)块矿经过烘干在进行筛分，入炉块矿粉率得到有效控制；

(3)块矿经过预热处理，降低高炉燃耗：块矿含有结晶水，在高炉内结晶水除掉，需要吸热，消耗热量；经过烧结矿预热处理，块矿的结晶水已经被除去，达到降低高炉燃料的目的；

(4)部分块矿返回烧结作为铺底料，置换出烧结矿产能，提高烧结产量。

附图说明

图1为现有技术中“炼铁用低成本块矿烘干筛分系统”结构示意图；

图2为本发明一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法的工艺流程图；

图3为本发明利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化系统流程图；

其中：1-输送皮带，2-料仓，3-CFW定量切出装置，4.溜槽，5-环冷机给料槽，6-环冷机，7-转运皮带，8-筛分装置。

图4为块矿进厂H₂O直方图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。

实施例1：

1.块矿水分的粉率的影响：

对近量年进厂块矿的质量进行分析如图4所示，块矿进厂平均水分为4.604％，最高水分达到7.6％，由于水分含量高，块矿中含有的粉无法筛除干净，带入高炉后，影响高炉上部透气性，恶化高炉炉况，给高炉稳定顺行带来影响。

2.水分的控制目标：

根据现场块矿筛分作业的经验，当进厂块矿水分小于4％时，块矿筛分作业正常，块矿中的小颗粒可以很好的分离。

3.水分烘干热力学平衡计算：

环冷机烧结矿的入口温度为800℃，出口温度降低到150℃以下，热量充足。假设块矿的设定流入量为Vt,块矿的水分为w1，烘干后的水分为w2，则烘干过程中水分的蒸发量为m＝Vt*(w1-w2)/(100-w2)；假设块矿的设定流入量176t/h，水分由4.6％降低到2％以下，则水分的蒸发量为4.66吨/h。

水分蒸发需要吸收的热量为：

Q₁＝cm(t₂-t₁)

式中Q₁-----物体吸收显热热量(Kcal或cal)

m----物体的质量(kg或g)；

t₁----物体起始温度(C)；

t₂-----物体的终了温度(C)；

c----物体的比热[kcal/kgC)或cal,(gC)}

比热:代表每千克的物质温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量，水的比热c＝

1kcal/(kgc)

Q₂＝mr

式中Q₂-----潜热热量(kcal)

m-----物体的质量(kg)；

r-----汽化热(kcal/kg)。

块矿水分由常温变为蒸汽需要吸收的热量为Q＝Q1+Q2

经过简易计算可得：Q＝Q1+Q2＝4.66*1000*4.2(100-20)+4.66*1000*2260＝1565760+10531600＝12097360KJ

在烧结环冷机的入料口，增加一个料仓，将料场的块矿(进厂的质量符合宝钢原料采购技术条件的块矿)，通过皮带输送至该料仓。

在环冷机附近，建一个400³料仓，块矿通过皮带加入料仓，再通过定量切出装置CFW,根据高炉块矿计划使用比例，动态设定块矿切出速度，控制混入烧结矿的块矿比例。如果高炉用矿结构为80％烧结矿+20％的块矿，烧结矿的台时产量为800吨，烧结矿粉率为25％，则块矿粉率比例为12.5％，平均水分4.6％，水分降低到2.0％，则块矿的设定流入量为Vt＝176t/h。

块矿进厂时，均需由质检部门进行质量检测，并提交之间报告，从改报告可以知道进厂的块矿粉率情况。根据烧结矿和块矿的粉率情况，以及烧结生产的上料量和块矿的切出量，就可以计算出烧结矿和块矿的混合比例。块矿比例＝100*块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)/[块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)+烧结矿理论台时产量M2*(1-烧结矿粉率F2)]。例如，块矿比例＝200*(1-12.5％)/[200*(1-12.5％)+750*(1-25％)]＝23.7％)

湿的块矿与热的烧结矿同时进入烧结环冷机(环冷机烧结矿的入口温度为800℃左右，出口温度为50℃)，经过烧结冷处理之后，块矿被烘干，借用现成烧结筛分系统，对块矿进行筛分，筛分后的烧结矿、块矿混合料，小于5mm的部分返烧结，大于5mm的送高炉使用，8-15mm部分铺底料。

本发明为块矿烘干筛分工艺开辟了一条新路径，对于钢铁厂提高高炉块矿使用比例，降低生产成本非常有利，特别是新建烧结机或者烧结限产的钢铁厂，可以将该专利投入生产应用，可产生较大的经济效益。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变形都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，利用钢铁厂烧结余热，对块矿进行烘干筛分处理，具体包括如下步骤：

(1)在现有环冷机旁设置储存块矿、保证物料的连续性的料仓，将块矿从料场经输送皮带输送到料仓，再通过定量切出装置CFW,动态设定块矿切出速度，控制混入烧结矿的块矿比例，块矿的流入量为100-200t/h，湿的块矿与热的烧结矿同时进入烧结环冷机；烧结矿和块矿的混合比例的计算：块矿比例＝100*块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)/[块矿切出量M1*(1-块矿粉率F1)+烧结矿理论产量M2*(1-烧结矿粉率F2)]；

(2)在烧结环冷机中热态烧结矿与块矿热交换和冷却，环冷机烧结矿的入口温度为700-800℃，出口温度为100-150℃，经过烧结冷处理之后，块矿被烘干；冷却后的烧结矿和块矿的转运至筛分装置进行筛分。

2.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，根据水分烘干热力学平衡计算块矿的流入量Vt：

环冷机烧结矿的入口温度为700-800℃，出口温度降低到100-150℃，热量充足；假设块矿的设定流入量为Vt,块矿的水分为w1，烘干后的水分为w2，则烘干过程中水分的蒸发量为m＝Vt*(w1-w2)/(100-w2)；

水分蒸发需要吸收的热量为：

Q₁＝cm(t₂-t₁)

式中Q₁-----物体吸收显热热量(Kcal或cal)

m----物体的质量(kg或g)；

t₁----物体起始温度(C)；

t₂-----物体的终了温度(C)；

c----物体的比热[kcal/kgC)或cal,(gC)}

比热:代表每千克的物质温度升高或降低1℃时所吸收或放出的热量，水的比热c＝1kcal/(kgc)

Q₂＝mr

式中Q₂-----潜热热量(kcal)

m-----物体的质量(kg)；

r-----汽化热(kcal/kg)；

块矿水分由常温变为蒸汽需要吸收的热量为Q＝Q1+Q2。

3.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，热态烧结矿与块矿在烧结环冷机中时间30-60min，冷却时间与烧结机相配套。

4.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出小于5mm的部分返烧结配料槽。

5.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出大于5mm的送高炉使用。

6.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，冷却后的烧结矿和块矿经筛分装置筛分，筛出8-15mm部分铺底料。

7.根据权利要求1所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法，其特征在于，冷却后的的烧结矿和块矿的温度为100-150℃。

8.权利要求1-7任一项所述一种利用烧结余热烘干筛分块矿的一体化方法应用的系统，包括输送皮带(1)，其特征在于，所述输送皮带(1)连接设置在储存块矿的料仓(2)，在料仓(2)的下方设置用于设定混入的块矿台时量的CFW定量切出装置(3)，在CFW定量切出装置(3)的下部设置溜槽(4)，在溜槽(4)的前下方连接环冷机(6)的给料槽(5)，在环冷机(6)后依次设置转运皮带(7)和筛分装置(8)；湿的块矿与热的烧结矿均通过溜槽(4)进入环冷机(6)的给料槽(5)。

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