煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及設備的製作方法
2023-04-30 04:57:51 1
專利名稱：煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種球團的製備方法及設備，尤其是一種煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及採用該方法的生產設備，屬於煤基直接還原鐵工藝生產技術領域。
背景技術：
煤基直接還原鐵工藝技術中，是採用鐵精粉、碳粉和粘結劑按比例配料後進行造球，再在爐內完成加熱和還原過程。現有造球工藝製得的含碳球團在爐內的還原過程中，氧化鐵會與二氧化矽反應產生低熔點的矽酸鐵，導致黏結現象，影響還原鐵的生產；同時由於含碳球團具有含碳量高、親水性差、不易成核的特點，而一般採用壓制工藝造球，壓製造球設備結構複雜、投資大、造球成本較高。
發明內容
本發明的發明目的在於:針對上述存在的問題，提供一種煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及採用該方法的生產設備，採用該方法及設備造出的含碳球團，能夠克服現有造球工藝製得的含碳球團在爐內還原過程中氧化鐵與二氧化矽反應產生低熔點的矽酸鐵而導致的黏結現象，保證還原鐵的生產。本發明採用的技術方案如下:
一種煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，包括配料和造球，所述造球通過兩次造球完成:以鐵精粉、碳粉和粘結劑為原料進行第一次造球，再以碳粉和粘結劑為原料，以第一次造球所得球團為球核進行第二次造球，得到煤基直接還原鐵的含碳球團。進一步的，所述第一次造球原料中，碳粉的質量百分含量為0.1_10%。所述第一次造球所得球團的直徑為14-20_。進一步的，所述第二次造球原料中，碳粉的質量百分含量為10-80%。所述第二次造球所得球團的直徑為16_25mm。所述第二次造球碳粉灰分的軟熔點大於1150°C。本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，創造性的採用兩次造球工藝:第一次以鐵精粉、碳粉和粘結劑為原料造球，第二次以碳粉和粘結劑為原料，並以第一次造球所得球團為球核造球，所述碳粉為生產中普遍而常規採用的原料，可以選擇煤粉、焦粉或者其混合，所述粘結劑可以為常規生產中採用的膨潤土，也可以為其他無機或有機粘結劑，如環氧樹脂或水玻璃粉，或者上述三者的混合，特別的是，在第二次造球的原料中不含有鐵精粉，成品球團表面形成的均勻層僅由碳粉和粘結劑組成，該均勻層在爐內還原過程中阻斷了球團之間、球團與壁之間的黏結，保證還原鐵的正常生產。原料碳粉組分具有親水性差的特點，傳統的造球工藝中由於原料的碳粉含量高不易成核，而通常採用冷壓制工藝 造球，本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，可以採用冷壓制工藝進行第一次造球，第二次造球可採用成本低廉的盤式造球機進行造球；本發明最具優勢的是可以通過控制第一次造球原料中碳粉的比例，使兩次造球過程均能夠在盤式造球機中進行，發明人研究發現，當鐵精粉、碳粉和粘結劑混合後，當碳粉的含量大於10%時，會對其混合組分成核性能產生明顯的影響導致初核不易形成，因此第一次造球過程中，控制原料中碳粉含量為0.1-10%，其含碳量較低能夠在盤式造球機中順利成核，混合原料的良好親水性同時使得第一次造球球團本身也具有可靠的機械強度；第二次造球中含碳量為10-80%，由於第二次造球是以第一次造球所得球團為核進行，第二次造球的高含碳量原料不會存在成核困難的問題，第一次造球後球團的優選直徑為14-20mm，第二次造球後的球團優選直徑為16-25mm，即在第一次造球球核基礎上覆蓋一層2_9mm厚的碳粉和粘結劑組成均勻層，該均勻層在爐內還原過程中能阻斷球團之間、球團與壁之間的黏結，同時能為兩次造球後整個球團能為還原過程提供較為充足的含碳量，本發明的碳含量在造球中不做嚴格要求，生產中可以添加碳來進一步補充還原劑量，這也是常用生產手段和方法；兩次造球的優選球體直徑，是以造球效率、球體機械強度和球體在還原爐內的反應狀態和停留時間而做出的優化選擇；在第二次造球原料中，進一步的通過煤粉選材或者控制煤粉與焦粉的比例，控制碳粉灰分的軟熔點大於1150°C，能夠有效的防止球團在爐內還原過程中球體外層發生熔融或黏結，保證球團外層的機械強度，相比於傳統造球工藝，本發明的製備方法所得的球團整體在一定程度上降低了粘結劑的含量，提高了還原爐的生產效率；需要說明的是，在第一次造球過程中除碳粉含量外，其他兩組分的配比可以根據實際生產的需求配t匕，為本領域公知技術，因此不做過多的限制和說明。在實際操作中，可以依據原料碳含量來確定第一次和第二次造球的球團直徑大小，如第二次原料碳粉含量相對較低，則第一次的造球直徑適當縮小，將第二次造球直徑適當增大，使得覆蓋層增加，以平衡含碳球團整體的碳含量，反之亦然，在球團整個生產過程中可以通過造球機設置角度靈活操作控制。採用本發明煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法進行生產的設備，沿生產線方向依次設置有第一造球裝置、第一篩分裝置、第二造球裝置和第二篩分裝置；所述第一造球裝置前端設置有第一原料倉組和第一強混料機，所述第二造球裝置前端設置有第二原料倉組。進一步的，所述第 一篩分裝置和第一強混料機之間設置有第一返回料傳輸裝置，第一返回料傳輸裝置將第一篩分裝置篩分出直徑小於14_的不合格球團返送至第一強混料機，所述第二篩分裝置和第一強混料機之間設置有第二返回料傳輸裝置，第二返回料傳輸裝置將第二篩分裝置篩分出直徑小於16_的不合格球團返送至第一強混料機。進一步的，所述第一造球裝置和第二造球裝置均為盤式造球機。本發明的製備煤基直接還原鐵含碳球團的設備，分為兩次配料和造球過程，以便於原料分開配備，特別便於是第二次造球原料中碳粉的選材，第一次造球有三種原料，即第一造球裝置的第一原料倉組設置有3個倉，各個原料倉通過下部的定量給料機按照設計的比例給料，進入第一強混料機中混合均勻，在進入第一造球裝置中造球，造好的球再通過第一篩分裝置篩分，將大小合格的球團送入第二造球裝置中，以其為核心進行第二次造球，第二次造球原料與第一次分開供應，獨立設置的第二原料倉組用於存儲按比例配備好的第二次造球原料，並提供給第二造球裝置，第二次造球後通過第二篩分裝置篩分，將大小合格的球團送入下道工序處理，在本發明中經過兩次篩分，在篩分過程中也能將強度不高的球團去除，能夠保證球團的機械強度，由於採用盤式造球，通過調節盤式造球機，不會生產出超過工藝標準尺寸的球團，因此兩次造球中球團直徑的上限是工藝指標和盤式造球機操作指標上限，而非篩選的尺寸上限，因此僅需分篩出尺寸較小的球團，其餘球團即為合格球團；本發明還設計有不合格球團返回工藝，通過設置的第一返回料傳輸裝置和第二返回料傳輸裝置，將不合格球團分別返回第一強混機中與原料進行混合，保證不合格產品的消化和處理，需要說明的是，在工業生產中，經過第一次造球和篩選後，第二次造球過程不合格球團比例非常低，且其表面均勻層含量低，其返回料中所含碳粉對第一次造球的影響可以忽略不計。綜上所述，由於採用了上述技術方案，本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及設備有益效果是:本發明採用的兩次造球工藝，第二次造球中球體表面由碳粉和粘結劑形成的均勻層，在還原中能有效的阻斷球團之間、球團與壁之間的黏結，保證還原鐵的正常生產，在還原中具有還原率高，生產效率高的優點，並且還通過控制第一次造球原料中較低的碳粉含量，實現盤式造球機造球，該工藝能有效的降低生產成本，本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備設備，相比於傳統的一次冷壓制生產球團，生產靈活性高，產出的球團機械質量高，能夠滿足生產的需求，且具有投資低經濟效益好的優點。
本發明將通過例子並參照附圖的方式說明，其中:
圖1是本發明設備的工作流程示意圖。
具體實施例方式本說明書中公開的所有特徵，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特徵和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權利要求和摘要)中公開的任一特徵，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特徵加以替換。即，除非特別敘述，每個特徵只是一系列等效或類似特徵中的一個例子而已。本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法。實施例1
第一次造球，將合格的原料鐵精粉按照、碳粉和粘結劑按鐵精粉99%、碳粉0.1%，粘結劑0.9% (均為質量百分含量)計定量給料至皮帶輸送機，三組來料送入強混料機中混合均勻後送入第一臺盤式造球機中加入霧水進行第一次造球，通過控制盤式造球機的傾斜角及轉速，控制第一次造球球團的直徑為14-20mm，第一次造球的球團經篩分後，直徑滿足工藝要求的直徑為14-20mm的球團進入第二臺盤式造球機，用作第二次造球的球核。第二次造球，將原料碳粉和粘結劑放入各個第二料倉中，通過控制選材，保證碳粉灰分的軟熔點大於1150°C，按照碳粉60%，粘結劑40% (均為質量百分比)的比例定量給料，並採用混料機中混合均勻後送入第二臺盤式造球機中，以第一次造球的球團為球核進行第二次造球，通過控制盤式造球機傾斜角及轉速，控制第二次造球球團的直徑為16-25mm,第二次造球的球團經篩分後，得到直徑滿足工藝要求直徑為16-25_的成品球團，並進入後續翻板烘乾機烘乾及還原生產。作為常規手段，所述碳粉可以為煤粉或/和焦粉，粘結劑可以選用膨潤土或/和環氧樹脂或/和水玻璃粉等常規材料。實施例2
本實施例與實施例1的過程基本相同，所不同的在於第一次造球和第二次造球中，各組分原料的比例不同，本實施例中第一次造球鐵精粉96%、碳粉2%、粘結劑2% (均為質量百分比)進行配料，第二次造球按照碳粉80%，粘結劑20% (質量百分比)進行配料，第一次造球球團直徑為14-20mm，第二次造球後球團直徑16_25mm。實施例3
本實施例與實施例1的過程基本相同，所不同的在於第一次造球和第二次造球中，各組分原料的比例不同，本實施例中第一次造球鐵精粉93%、碳粉4%、粘結劑3% (均為質量百分比)進行配料，第二次造球按照碳粉20%，粘結劑80% (質量百分比)進行配料，第一次造球球團直徑為14-20_，第二次造球後球團直徑為16-25_。實施例4
本實施例與實施例1的過程基本相同，所不同的在於第一次造球和第二次造球中，各組分原料的比例不同，本實施例中第一次造球鐵精粉90%、碳粉6%、粘結劑4% (均為質量百分比)進行配料，第二次造球按照碳粉50%，粘結劑50% (質量百分比)進行配料，第一次造球球團直徑為14-20_，第二次造球後球團直徑為16-25_。實施例5
本實施例與實施例1的過程基本相同，所不同的在於第一次造球和第二次造球中，各組分原料的比例不同，本實施例中第一次造球鐵精粉88%、碳粉8%、粘結劑4% (均為質量百分比)進行配料，第二次造球按照碳粉20%，粘結劑80% (質量百分比)進行配料，第一次造球球團直徑為14-20_，第二次 造球後球團直徑為16-25_。實施例6
本實施例與實施例1的過程基本相同，所不同的在於第一次造球和第二次造球中，各組分原料的比例不同，本實施例中第一次造球鐵精粉85%、碳粉10%、粘結劑5%(均為質量百分比)進行配料，第二次造球按照碳粉10%，粘結劑90% (質量百分比)進行配料，第一次造球球團直徑為14-20mm，第二次造球後球團直徑為16_25mm。本發明的一種採用所述煤基直接還原鐵含碳球團製備方法生產的設備，其設備及流程示意圖如圖1所示。
實施例該生產設設備包括沿生產流水線依次設置的第一造球裝置、第一篩分裝置、第二造球裝置和第二篩分裝置；所述第一造球裝置前端設置有第一原料倉組和第一強混料機，第一原料倉組包括3個原料倉，分別用於存儲第一次造球所用的原料，各個原料倉定量給料至第一強混料機；所述第二造球裝置前端設置有第二原料倉組，第二原料倉組用於存儲按比例配備好的第二次造球所用的原料，並給料至第二造球裝置。在所述第一篩分裝置和第一強混料機之間設置第一返回料傳輸裝置，所述第二篩分裝置和第一強混料機之間設置有第二返回料傳輸裝置。所述第一造球裝置和第二造球裝置，均採用盤式造球機。本發明的設備中，還包括因地制宜而配套的物料傳輸裝置，例如皮帶傳輸機和提升機等。本裝置的工作過程如下:通過第一原料倉組將各原料定量的送入第一強混料機中進行混合，混合好的原料進入第一造球裝置造球，造好的球通過第一篩分裝置進行篩分，合格的則進入第二造球裝置進行以其為核心進行第二次造球，第二造球裝置中採用的是來自於第二原料倉組中按比例配備好的原料，第二次造球完成後通過第二篩分裝置篩分後合格的球團進入下一工序繼續處理；第一篩分裝置篩分出直徑小於14_的不合格球團，並通過第一返回料傳輸裝置將返送至第一強混料機作為原料，第二篩分裝置篩分出直徑小於16_的不合格球團，並通過第二返回料傳輸裝置返送至第一強混料機作為原料。本發明煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法採用的兩次造球工藝，第二次造球中球體表面由碳粉和粘結劑形成的均勻層，在還原中能有效的阻斷球團之間、球團與壁之間的黏結，保證還原鐵的正常生產，在還原中具有還原率高，生產效率高的優點，並且還通過控制第一次造球原料中較低的碳粉含量，實現盤式造球機造球，避免採用傳統的冷壓製造球工藝，能有效的降低生產成本。本發明的煤基直接還原鐵含碳球團的製備設備，相比於傳統的一次壓制生產的含碳球團，生產靈活性高，產出的球團機械質量高，能夠滿足生產的需求，且具有投資低經濟效益好的優點。本發明並不局限於前述的具體實施方式
。本發明擴展到任何在本說明書中披露的新特徵或任何新的組合，以 及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。
權利要求
1.一種煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，包括配料和造球，其特徵在於:所述造球通過兩次造球完成:以鐵精粉、碳粉和粘結劑為原料進行第一次造球，再以碳粉和粘結劑為原料，以第一次造球所得球團為球核進行第二次造球，得到煤基直接還原鐵的含碳球團。
2.按權利要求1所述的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，其特徵在於:所述第一次造球原料中，碳粉的質量百分含量為0.1-10%。
3.按權利要求2所述的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，其特徵在於:所述第一次造球所得球團的直徑為14-20mm。
4.按權利要求1至3任一項所述的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，其特徵在於:所述第二次造球原料中，碳粉的質量百分含量為10-80%。
5.按權利要求4所述的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，其特徵在於:所述第二次造球所得球團的直徑為16-25mm。
6.按權利要求5所述的煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法，其特徵在於:所述第二次造球碳粉灰分的軟熔點大於1150°C。
7.一種製備煤基直接還原鐵含碳球團的設備，其特徵在於:沿生產線方向依次設置有第一造球裝置、第一篩分裝置、第二造球裝置和第二篩分裝置；所述第一造球裝置前端設置有第一原料倉組和第一強混料機，所述第二造球裝置前端設置有第二原料倉組。
8.按權利要求7所述的製備煤基直接還原鐵含碳球團的設備，其特徵在於:所述第一篩分裝置和第一強混料機之間設置有第一返回料傳輸裝置，第一返回料傳輸裝置將第一篩分裝置篩分出直徑小於14_的不合格球團返送至第一強混料機，所述第二篩分裝置和第一強混料機之間設置有第二返回料傳輸裝置，第二返回料傳輸裝置將第二篩分裝置篩分出直徑小於16mm的不合格球團返送至第一強混料機。
9.按權利要求8所述的製備煤基直接還原鐵含碳球團的設備，其特徵在於:所述第一造球裝置和第二造球裝置均為盤式造球機。
全文摘要
本發明公開了一種煤基直接還原鐵含碳球團的製備方法及採用該方法的生產設備，屬於煤基直接還原鐵工藝生產技術領域；本發明煤基直接還原鐵含碳球團的製備包括配料和造球，所述造球通過兩次造球完成以鐵精粉、碳粉和粘結劑為原料進行第一次造球，再以碳粉和粘結劑為原料，以第一次造球所得球團為球核進行第二次造球後得到含碳球團；本發明的兩次造球工藝，第二次造球中球體表面由碳粉和粘結劑形成的均勻層，在還原中能有效的阻斷球團之間、球團與壁之間的黏結，保證還原鐵的正常生產，通過控制第一次造球原料中較低的碳粉含量實現了盤式造球機造球，能有效的降低生產成本。
文檔編號C22B1/24GK103088212SQ20131005603
公開日2013年5月8日 申請日期2013年2月22日 優先權日2013年2月22日
發明者陳謙 申請人:陳謙