CN114410958A - 一种降低球团粉化的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低球团粉化的生产方法，属于球团矿制备技术领域。本发明的方法包括如下步骤：步骤一、原料预处理；将爆裂温度低的矿粉烘干后与粘结剂、添加剂按比例充分混匀后，再加入水进行混合；步骤二、造球处理；将经步骤一中处理所得原料进行造球，制成生球；步骤三、生球处理，得到成品球团；将步骤二中筛分后的生球铺入带式焙烧机中进行低温干燥、焙烧及冷却处理，得到成品球团。采用本发明的技术方案可以达到大幅提高球团爆裂温度、减少带式焙烧机在干燥阶段球团粉化的目的，从而有效降低制造成本，且适用于不同原料的球团矿制备。

Description

一种降低球团粉化的生产方法

技术领域

本发明属于球团矿制备技术领域，更具体地说，涉及一种降低球团粉化的生产方法。

背景技术

球团矿作为一种优质的炼铁炉料，因其在提高高炉利用系数、改善料柱透气性、减少废气排放、便于运输等方面有着独特的优势而被广泛应用于高炉生产中。近年来，随着国家出台的一系列环保和去产能要求，球团矿在高炉炉料中的占比在不断增加，全国球团矿产量也在逐年提升。生产球团矿的主要原料为细铁精矿粉以及粘结剂，为满足高炉对含铁原料铁品位的要求，球团用铁精矿粉的生产通常要对铁矿进行富集和磨选，生产出的铁精矿粉一般具有铁品位较高、有害杂质少、粒度细等特性。

传统生产球团矿的方法主要为：将原料混合后加水制成生球团，干燥脱除水份；然后预热球团并进行焙烧固结，提高球团强度，最后进行冷却，得到成品球团矿。但是，常规球团，尤其是采用爆裂温度较低的精矿制成的球团，生球在干燥过程中往往会存在生球爆裂的情况。尽管生球爆裂的机理主要是因为球团内部的水分的蒸气压过大，球壳强度低，而导致生球发生爆炸和开裂，然而实际上球团的爆裂温度受到很多方面的影响，也是一个很难去控制的指标。比如在球团生球成型的过程中，为保证生球团的落下强度和抗压强度合格，会在铁精矿中添加粘结剂，虽然会保证球团强度合格，但是这些粘结剂的存在又会导致球团吸收了更多的水分，而增加了球团内部蒸气压。

经检索，目前针对降低球团干燥爆裂粉化的发明专利已有相关公开，如，中国专利申请号为：201210191221.2，申请日为：2012年6月11日，发明创造名称为：一种提高球团矿爆裂温度和品质的添加剂制备方法及产品。该申请案中公开的方法包括选矿、破碎、干燥等工艺过程，其特征在于所用的矿石原料MgO的含量为35～47％；破碎到粒度≤5.0mm后在750～900℃下焙烧30～120min，然后冷却磨碎制得添加剂，添加剂的化学成按重量百分数为：77≤MgO≤86、5≤SiO₂≤10、1≤Al₂O₃≤2、6≤烧损≤15，添加剂的水化活性≥80％、比表面积≥45m²/g。该申请案中主要通过配矿(即添加添加剂)来增加球团透气性使球团水分更容易逸出以及通过优化造球参数以减少生球水分等方法，虽然在针对其所涉及的矿种中有着良好的效果，但是不太具有普遍的适用性，因为每种铁精矿粉的成球性能有着很大的不同，每种添加剂对特定球团的爆裂温度改善影响也较大，如果仅仅想通过配矿和去优化造球参数的方式来增加球团爆裂温度的话，就要付出大量的时间和精力去试验，去调整配比，制造成本及投入的时间成本均较高，因此急需设计一种对球团原料有着很强的适应性，不需要去配矿和优化造球参数条件就能大幅提高球团爆裂温度的工艺路线就显得尤为重要。

发明内容

1.要解决的问题

针对上述背景技术中所提出的问题，本发明提供了一种降低球团粉化的生产方法，通过降低在球团生产中带式焙烧机鼓风干燥段鼓风温度，并增加鼓风干燥风量的气体循环方法，从而达到大幅提高球团爆裂温度、减少带式焙烧机在干燥阶段球团粉化的目的，进而有效降低制造成本，并适用于不同原料的球团矿制备。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种降低球团粉化的生产方法，包括如下步骤：

步骤一、原料预处理；

将爆裂温度低的矿粉、粘结剂及添加剂按比例充分混匀后，再加入水进行混合；

步骤二、造球处理；

将经步骤一中处理所得原料进行造球，制成生球；

步骤三、生球处理，得到成品球团；

将步骤二中筛分后的生球铺入带式焙烧机中进行低温大风量干燥、焙烧及冷却处理，得到成品球团。

更进一步的，步骤三中，所述带式焙烧机上设有鼓风干燥段、抽风干燥段、预热段、焙烧段、均热段、冷却一段和冷却二段，制成的生球依次经过该带式焙烧机上设置的连续工艺段进行处理。

更进一步的，步骤三中，生球在鼓风干燥段进行处理时，控制处理温度为150～180℃，处理时间为2～4min，鼓风风速为3～4m/s。

更进一步的，生球在鼓风干燥段进行处理时，除常规兑风段进行鼓风外，还将带式焙烧机上的预热段、焙烧段、均热段及冷却二段的风量兑风至鼓风干燥段，增大干燥风量。

更进一步的，对300m²的带式焙烧机而言，其中冷却二段到鼓风干燥段的风量控制在6000～7000m³/min、均热段到鼓风干燥段的风量控制在3000～4000m³/min、预热段和焙烧段到鼓风干燥段的风量控制在6000～8000m³/min。

更进一步的，步骤一中，所使用的矿粉在制成球团后爆裂温度较低，在干燥时极易发生粉化现象。

更进一步的，步骤二中，造球时间控制为16～18min，固结2min。

更进一步的，步骤二中，控制生球球团的含水率在7～8％，造球完毕后对生球进行筛分，控制生球直径为12.5～13.5mm。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种降低球团粉化的生产方法，通过采用带式焙烧机对球团进行处理，尤其是通过降低在球团生产中带式焙烧机鼓风干燥段鼓风温度，增加鼓风风量，在鼓风干燥段保证球团不发生爆裂的基础上，脱除生球团内的部分水分，降低生球进入抽风干燥段时球团的蒸汽压，从而达到大幅提高球团爆裂温度、减少带式焙烧机干燥段球团粉化的目的，普适性强，制造成本低。

(2)本发明的一种降低球团粉化的生产方法，一方面通过对鼓风干燥的温度及时长进行优化设计，能够有效提高球团的爆裂温度，降低其在带式焙烧机干燥段上发生粉化。另一方面，通过向鼓风干燥段进行兑风操作，通过提高气流量进一步提高对生球团中水分的脱除，保证球团内部的蒸汽压处于较低水平，从而不易发生粉化。

(3)本发明的一种降低球团粉化的生产方法，生球球团在鼓风干燥段进行干燥时，将带式焙烧机上的预热段、焙烧段、均热段及冷却二段的风量兑风至鼓风干燥段，增大干燥风量，同时，通过分别控制不同兑风段的风量大小，使整体风量达到常规鼓风干燥时风量的2～3倍左右，且采用不同处理阶段的风兑入鼓风干燥段，不仅可以为待处理的生球球团创造适宜的干燥环境，利于球团水汽蒸发，而且便于实现气体循环利用，进一步降低制造成本。

(4)本发明的一种降低球团粉化的生产方法，通过对整体的处理工艺进行优化，相较于现有技术而言，本发明的方法不需要通过配矿、改变造球参数、改进膨润土、添加表面防爆剂等方式去改善球团的爆裂温度，从而来降低其发生粉化。同时，本发明的方法，制造成本低，对不同的球团矿制作原料都有着很强的适应性，可以为不同原料的球团矿提升爆裂温度提供有效地解决手段。

附图说明

图1为本发明的生球团在带式焙烧机上处理的流程示意图；

图2为本发明中使用的矿粉的主要化学成分；

图3为本发明中使用的矿粉的粒度组成；

图4为本发明中各实施例及对比例中所得生球的爆裂温度检测结果。

图中：

1、鼓风干燥段；2、抽风干燥段；3、预热段、4、焙烧段；5、均热段；6、冷却一段；7、冷却二段；8、抽冷却风端；9、兑风端；10、排气端。

具体实施方式

在传统生产球团矿的工艺流程中，需要对制成的生球进行干燥，脱除水分，使生球在通过预热段时可承受住温度应力的变化而不至于产生开裂等现象。而在常规的干燥过程中，球团非常容易发生爆裂与粉化，从而大大影响球团生产料层的透气性，导致设备使用寿命，产品质量与产量受到很大的负面影响。

而生球发生爆裂的主要原因是：球团内部的水分在一定温度的干燥气流条件下成为水蒸汽，部分在球团内产生蒸汽压，部分蒸汽逸出，同时球团外表面被干燥，形成有一定强度的外壳，在面对不同爆裂温度生球团的生产中，若对爆裂温度低的生球来说干燥温度较高，就会使球团内部蒸汽压力大于球团外壳的最大承受压力，生球团便会发生爆裂。基于这种现象，本发明提供了一种降低球团粉化的生产方法，通过降低鼓风干燥段的鼓风温度(处理温度控制为150～180℃，处理时间为2～4min)及增加鼓风干燥风量(鼓风风速为3～4m/s)的方法，使得生球在鼓风温度较低的情况下，球团内部水分蒸发较慢，蒸汽压较低，不会发生爆裂；同时鼓风风量的增加使得在不需要延长鼓风干燥段的时间上，生球可接触的热风增加，能有足够的水分脱除量。然后，当经过此低温大风量鼓风干燥后的生球再进行抽风干燥时，由于其部分水分已经被脱除，内部的蒸汽压会大大降低，球团外壳强度就会远大于生球内部的蒸汽压，这就达到能有效提高球团的爆裂温度，降低带式焙烧机在干燥段上球团粉化的目的。

具体的，本发明中工艺流程包括如下步骤：

步骤一、原料预处理；

将爆裂温度低的矿粉烘干后与粘结剂、添加剂按比例充分混匀后，再加入水进行混合；其中，原料中各组分含量为：矿粉100％、粘结剂为膨润土配2.0％、添加剂依照碱度计算，加水后粉料的含水率为6％。

需要说明的是，本发明实施例主要涉及两种爆裂温度较低的精矿，一种是超细粒级铁精矿粉，一种是粗颗粒铁精矿粉，两种矿的主要化学成分表如图2所示，粒度组成如图3所示。在使用2.0％的膨润土和适量的消石灰用量来保证球团落下强度和抗压强度合格的条件下，两种矿的爆裂温度均比较低，其中，超细粒级铁精矿球团爆裂温度低的主要原因是其所制备的生球团较为致密，球团内部的蒸汽逸出较为困难，蒸汽压大，而导致球团爆裂温度低；粗颗粒铁精矿虽然颗粒较粗蒸汽易逸出，但是生球团的落下强度高，抗压强度低，球团易变形，强度低，使得其外壳强度任低于球团内部的蒸汽压，而导致了球团爆裂温度偏低的情况发生。针对这两种精矿粉，在原料配制过程中，先对所两种矿粉进行完全烘干，然后按质量比例加入2.0％膨润土后或按碱度添加消石灰作为粘结剂，进行充分混匀，再加入6％的水分来混和，最后为防止结块进行过筛打散。

步骤二、造球处理；

将经步骤一中处理所得原料进行造球，制成生球；

造球时，所用圆盘造球机直径为1000mm，转速设置为23r/min，圆盘倾角47°，控制造球时间16～18min，固结时间为2min，生球的含水率在7～8％，其中，超细铁精矿球团水分控制在7％，低硅粗颗粒球团水分控制在8％为宜，造球完毕后用标准筛对生球进行筛分，控制生球直径为12.5～13.5mm。

步骤三、生球处理，得到成品球团；

将步骤二中筛分后的生球铺入带式焙烧机中进行干燥、焙烧及冷却处理，得到成品球团。

使用带式焙烧机进行处理时，带式焙烧机主要分为鼓风干燥段1、抽风干燥段2、预热段3、焙烧段4、均热段5、冷却一段6和冷却二段7，生球在干燥时，分别经过鼓风干燥段1和抽风干燥段2进行处理，在鼓风干燥段1时，兑风端9进行兑风；在抽风干燥段2，其底部设有排气端10；在冷却一段6和冷却二段7进气口处设置抽冷风端8，补充冷风用于对焙烧后的球团进行冷却。

需要说明的是，在带式焙烧机上，风是干燥传热的载体，本发明中为降低球团的粉化，通过降低风温，但风温降低又会导致同时间下球团干燥不完全。申请人通过实验研究发现，可通过降低风温的同时提升风量来实现对球团的干燥效果，但考虑到现有鼓风机使用寿命和技术局限性，目前通过风机鼓风难以获得大幅度风量的改变。针对这些难点，申请人通过对带式焙烧机的气体循环方式进行调整，使预热段3、焙烧段4、均热段5及冷却二段7的风量兑风至鼓风干燥段1，三气流合并后经过适量兑风操作9后在鼓风干燥段1进行150～180℃低温大风量条件下的鼓风干燥。具体的，对300m²的带式焙烧机而言，其中冷却二段7到鼓风干燥段1风量可控制在6000～7000m m³/min、均热段5到鼓风干燥段1的风量可控制在3000～4000m³/min、预热段3和焙烧段4到鼓风干燥段1的风量可控制在6000～8000m³/min，兑风端9到鼓风干燥段1的风量可控制在3000～4000m³/min，这样三段合并加兑风后的风量就会是原先仅冷却二段到鼓风干燥段1的风量2～3倍左右，在不使生球在鼓风干燥段1干燥时间增加，降低带式被烧机机速影响产率以及延长带式焙烧机长度增加建设成本的基础上，保证一个较为合理的脱水率。

在鼓风干燥完成后，对球团的爆裂温度进行测定，以试验不同温度和不同干燥风量条件下，低温大风量鼓风干燥对球团爆裂温度的提升程度。检测方法参照美国AC公司的动态测定法，每次将经过预干燥的20个生球放入爆裂温度炉中，在风速1.5m/s(冷态)的竖式管中，生球在干燥杯中停留5min后取出，以4％，20个爆1个的最高温度计，单位：℃。测试制备所得生球的爆裂温度情况如图4所示。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

1.1.低温普通干燥：首先，将100％超细铁精矿粉与2.0％膨润土剂充分混匀，加6％水混合，造球过程中控制生球含水率为7％，造球的时间为18min，其中固结2min，筛分控制生球直径在12.5～13.5mm；然后，将生球进行低温干燥处理，控制鼓风干燥的风速为1.5m/s，干燥温度为155℃，干燥时间为2min。

1.2低温大风量干燥：配料与制生球部分与实施例1.1相同，采用本发明改进后的带式焙烧机进行鼓风干燥处理(即将预热段、焙烧段、均热段及冷却二段的风量兑风至鼓风干燥段)，有效提高了风量，鼓风干燥风速为3m/s，干燥温度为155℃，干燥时间为2min，鼓风干燥风量为原来的2倍。

对比例1

配料与制生球部分与实施例1.1相同，区别在于：本对比例中的球团不进行低温大风量鼓风干燥处理，直接进行爆裂温度的检测。

由图4所示，在未进行低温大风量鼓风干燥前，对比例1中超细铁精矿生球的爆裂温度为335℃，在带式焙烧机干燥段很容易会发生爆裂，经过实施例1中低温普通干燥后爆裂温度较对比例1有所提升，经过低温大风量鼓风干燥处理后生球团的爆裂温度则显著高于对比例1。具体的，实施例1中1.1与对比例1相比，在经过155℃、2min的低温大风量鼓风干燥后，生球团的爆裂温度从335℃提高到了393℃，提高了58℃，但仍低于400℃的标准；实施例1中1.2与对比例1相比，在经过155℃、5min的低温大风量鼓风干燥后，生球团的爆裂温度则从335℃提高到了483℃，这就表示原本因矿粉粒度超细，球团致密，爆裂温度低，干燥后会极大影响料层透气性的生球团，在经过低温大风量鼓风干燥后可以顺利通过带式焙烧机生球干燥段而不会发生爆裂粉化。

实施例2

2.1.低温普通干燥：100％超细铁精矿粉，配加以1.2碱度计算的消石灰后加6％水混进行充分混匀，生球水分为8％，控制造球时间18min，其中固结2min，生球直径为12.5～13.5mm，低温普通干燥，鼓风干燥风速为1.5m/s，干燥温度为158℃，干燥时间为2min。

2.2.低温大风量干燥：配料与制生球部分与实施例2.1相同，采用本发明的鼓风干燥方法进行干燥处理，控制鼓风干燥风速为3m/s，干燥温度为158℃，控制干燥时间为2min。

对比例2

配料与制生球部分与实施例2.1相同，不进行低温大风量鼓风干燥处理，直接进行爆裂温度的检测。

由图4所示，对比例2中的生球爆裂温度为254℃，若不经过处理，在带式焙烧机中很容易发生爆裂粉化，而导致球团不能生产，极大恶化料层透气性，而后经过低温大风量鼓风干燥处理后生球团的爆裂温度显著高于对比例2，具体的，实施例2.1为低温下普通干燥，提升效果仅为111℃，较实施例2.2效果相差较大，这说明低温条件下，风量的提升对改善爆裂温度有着很好的效果，实例2.2与对比例2相比，在经过158℃、鼓风干燥风速为3m/s的低温大风量鼓风干燥后，生球团的爆裂温度从254℃提高到了后来的大于500℃，远高于生产所需的要求。

实施例3

3.1低温普通干燥：100％粗颗粒铁矿粉，配加2.0％膨润土，加6％水混进行充分混匀，生球水分为8％，造球时间16min，再固结2min，生球直径为12.5～13.5mm，低温普通干燥鼓风干燥风速为1.5m/s，干燥温度为152℃，干燥时间为2min。

3.2低温大风量干燥：配料与制生球部分与实施例3.1相同，采用本发明的鼓风干燥方法进行干燥处理，控制鼓风干燥风速为3m/s，干燥温度为152℃，干燥时间为2min。

对比例3

配料与制生球部分与实施例3.1相同，未进行低温大风量鼓风干燥处理，直接检测爆裂温度。

由图4所示，对比例3中的生球爆裂温度为342℃，在带式焙烧机干燥段会发生爆裂现象，而后经过低温大风量鼓风干燥处理后生球团的爆裂温度显著高于对比例3，具体的，实施例3.2与对比例3相比，在经过152℃、鼓风干燥风速为3m/s的低温大风量鼓风干燥后，生球团的爆裂温度从342℃提高到了后来的大于500℃，远高于生产所需要求，与实施例3.1相比，低温下提高风量可显著改善球团爆裂温度。

Claims (7)

1.一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、原料预处理；

将爆裂温度低的矿粉烘干后与粘结剂、添加剂按比例充分混匀后，再加入水进行混合；

步骤二、造球处理；

将经步骤一中处理所得原料进行造球，制成生球；

步骤三、生球处理，得到成品球团；

将步骤二中筛分后的生球铺入带式焙烧机中进行低温大风量干燥、焙烧及冷却处理，得到成品球团。

2.根据权利要求1所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：步骤三中，所述带式焙烧机上设有鼓风干燥段(1)、抽风干燥段(2)、预热段(3)、焙烧段(4)、均热段(5)、冷却一段(6)和冷却二段(7)，制成的生球依次经过该带式焙烧机上设置的连续工艺段进行处理。

3.根据权利要求2所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：步骤三中，生球在鼓风干燥段(1)进行处理时，控制处理温度为150～180℃，处理时间为2～4min，鼓风风速为3～4m/s。

4.根据权利要求2所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：生球在鼓风干燥段(1)进行处理时，除常规兑风段(9)进行鼓风外，还将带式焙烧机上的预热段(3)、焙烧段(4)、均热段(5)及冷却二段(7)的风量兑风至鼓风干燥段(1)，增大干燥风量。

5.根据权利要求4所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：对300m²的带式焙烧机而言，其中冷却二段(7)到鼓风干燥段(1)的风量控制在6000～7000m³/min、均热段(5)到鼓风干燥段(1)的风量控制在3000～4000m³/min、预热段(3)和焙烧段(4)到鼓风干燥段(1)的风量控制在6000～8000m³/min。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：步骤二中，造球时间控制为16～18min，固结2min。

7.根据权利要求6所述的一种降低球团粉化的生产方法，其特征在于：步骤二中，控制生球球团的含水率在7～8％，控制生球直径为12.5～13.5mm。

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