一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法及系統與流程
2023-09-21 09:40:15
本發明涉及一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法及系統，屬於鐵礦石燒結技術領域。
背景技術：
厚料層低溫燒結技術是近年來被普遍採用的先進燒結技術。基於鐵酸鈣固結理論及燒結過程的自動蓄熱作用，厚料層燒結可以達到減少固體燃料消耗，減少碳氧化物排放，降低燃燒帶厚度，減少燒結礦亞鐵含量，促進鐵酸鈣的生成，改善燒結礦礦物結構，提高燒結礦強度，提高燒結礦成品率等優點。但是當燒結料層達到一定厚度後，將帶來料層透氣性變差，燒結速度降低，下層燒結礦過熔導致理化性能變差等問題。因此，如何能夠進一步提高料層高度，又能夠改善燒結礦產質量指標，對燒結髮展意義重大。而料層透氣性改善則是料層高度能否進一步提高的關鍵，
所謂燒結料層透氣性，是指燒結混合料層對氣體通過的阻力的大小，是燒結過程中重要的工藝參數。氣體在燒結料層內的流動狀況和變化規律影響燒結過程的傳質、傳熱以及物理化學反應，直接決定垂直燒結速度。燒結料層透氣性好，通入燒結料層中的空氣量充分，有益於燒結料層各個物理化學反應的進行。
因此，如何能夠提高料層透氣性成為本領域亟待解決的技術問題。
技術實現要素：
為解決上述技術問題，本發明的目的在於提供一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法及系統。本發明提供的技術方案能夠明顯改變混合料的粒度組成與平均粒徑，提高其孔隙率，從而提高了燒結混合料的透氣性。
為達到上述目的，本發明提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法，該方法包括以下步驟：
配製鐵礦石燒結原料，所述鐵礦石燒結原料包括鐵礦粉、熔劑、燃料和冷返礦；
將鐵礦石燒結原料進行混合處理後，從中分出10-50wt％的物料進行壓塊處理，以將其壓製成團塊，其餘物料進行制粒處理；
將壓塊處理後的物料和制粒處理後的物料一同進行燒結，直至燒結過程結束。
燒結料層的透氣性在一定程度上受料層結構的影響，它的改善對降低料層氣體阻力，提高料層透氣性具有很大的作用，本發明研究發現：決定料層結構的主要參數為制粒混合料的粒度組成與混合料的平均粒徑，其平均粒徑越大，粒度分布的範圍越窄，則顆粒之間的空隙越多(孔隙率高)，氣流容易通過，料層的透氣性越好。採用本發明提供的技術方案從鐵礦石燒結原料中分出10-50wt％的物料進行壓塊處理，壓製成團塊，其餘物料進行制粒處理，然後一同進行燒結能夠有效提高物料的平均粒徑，縮小粒度分布的範圍。
在上述方法中，優選地，將鐵礦石燒結原料進行混合處理後，從中分出20-30wt％的物料進行壓塊處理，以將其壓製成團塊。
在上述方法中，優選地，所述團塊的粒度為6-12mm，抗壓強度為5-10n/個，落下強度>3次/個；更優選地，所述團塊的形狀為球形或立方體形，但不限於此。
在上述方法中，優選地，在進行壓塊處理時，該方法還包括向物料中加入助劑的步驟；更優選地，所述助劑包括粘結劑和/或熔劑，但不限於此。
在上述方法中，所述鐵礦石燒結原料中，鐵礦粉、熔劑、燃料和冷返礦的配比沒有特別限定；優選為，以幹基計，在所述鐵礦石燒結原料中，所述鐵礦粉的質量百分比含量為68％，所述熔劑的質量百分比含量為11.5％，所述燃料的質量百分比含量為3.8％，所述冷返礦的質量百分比含量為16.7％。
在上述方法中，優選地，將鐵礦石燒結原料進行混合處理時，該方法還包括向物料中加水的步驟。
在上述方法中，優選地，將其餘物料進行制粒處理時，該方法還包括向物料中注入蒸汽的步驟。
在本發明提供的技術方案中，將壓塊處理後的物料和制粒處理後的物料一同進行燒結時，壓塊處理後的物料和制粒處理後的物料混合物料一同進入燒結機頭的混合料緩衝倉，而後經布料、點火、完成燒結生產。
本發明還提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的系統，該系統包括配料單元、混合單元、制粒單元、壓塊單元和燒結單元；其中，所述混合單元的入口與所述配料單元的出口相連，所述混合單元的出口分別與所述制粒單元的入口和所述壓塊單元的入口相連；所述制粒單元的出口和所述壓塊單元的出口分別與所述燒結單元的入口相連。
在上述系統中，優選的，所述燒結單元包括點火裝置和氣體注入裝置；所述點火裝置與所述氣體注入裝置相連。
在上述系統中，優選的，所述燒結單元還包括布料裝置，所述布料裝置可以用於鋪置物料。
在上述系統中，優選的，所述燒結單元還包括緩衝倉。待燒結物料先進入緩衝倉，而後經布料、點火，完成燒結過程。
在上述系統中，優選的，該系統還包括蒸汽注入單元，所述蒸汽注入單元的出口分別與所述制粒單元和所述燒結單元相連。在一個具體實施方式中，所述蒸汽注入單元的出口分別與所述制粒單元的入口和所述燒結單元內緩衝倉的入口相連。
在上述系統中，優選的，所述系統還包括注水單元，所述注水單元的一端與所述混合單元的入口相連，另一端與所述制粒單元的出口相連。當需要注水時，所述注水單元可以向所述混合單元和所述制粒單元內注水。
在上述系統中，優選的，所述混合單元的出口處設有分料裝置；所述分料裝置包括三通分料器、分料箱或犁式卸料器。
在上述系統中，優選的，所述配料單元設有稱量裝置，所述稱量裝置包括皮帶秤或螺旋稱。
在上述系統中，優選的，所述系統還包括助劑添加單元，所述助劑添加單元的與所述壓塊單元相連。
在上述系統中，優選的，所述混合單元包括圓筒混合機或立式混合機；所述制粒單元包括圓筒制粒機或圓盤造球機；所述壓塊單元包括高壓壓塊機或水壓壓塊機。
本發明的有益效果：
本發明提供的技術方案採用壓塊工藝處理燒結混合料，有效改變了燒結混合料的粒度組成與平均粒徑，提高了燒結混合料的孔隙率，從而提高了燒結混合料的透氣性；最終提高了燒結料層的厚度，提高了燒結生產效率。
附圖說明
圖1為實施例1提供的一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的系統的結構示意圖；
圖2為實施例2提供的一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的系統的結構示意圖；
圖3為實施例3提供提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法的工藝流程圖；
主要附圖標號說明：
1：配料單元；2：混合單元；3：制粒單元；4：壓塊單元；5：燒結單元；6：空氣注入裝置；7：煤氣注入裝置；8：點火裝置；9：蒸汽注入單元；10：注水單元；11：助劑添加單元。
具體實施方式
為了對本發明的技術特徵、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本發明的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發明的可實施範圍的限定。
實施例1
實施例提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的系統(如圖1所示)。
該系統包括配料單元1、混合單元2、制粒單元3、壓塊單元4和燒結單元5；其中，混合單元2的入口與配料單元1的出口相連，混合單元2的出口分別與制粒單元3的入口和壓塊單元4的入口相連；制粒單元3出口和壓塊單元4的出口分別與燒結單元5的入口相連；
混合單元2分別與制粒單元3和壓塊單元4相連通的出口處設有分料裝置；分料裝置可以是三通分料器、分料箱或犁式卸料器。
配料單元1設有皮帶秤或螺旋稱，用於稱取鐵礦石燒結原料；
混合單元2可以是圓筒混合機或立式混合機；
制粒單元3可以是圓筒制粒機或圓盤造球機；
壓塊單元4可以是高壓壓塊機或水壓壓塊機；
本實施例提供的系統各單元的入口和出口可以通過帶式輸送機相連，構成燒結生產線。
實施例2
實施例提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的系統(如圖2所示)，該系統是在實施例1提供的系統的基礎上進一步改進得到的。
在實施例1提供的系統的基礎上，該系統還可以包括注水單元10，注水單元10分別與混合單元2的入口和制粒單元3的入口相連；
該系統還可以包括助劑添加單元11；助劑添加單元11的出口與壓塊單元4的入口相連；
該系統還可以包括蒸汽注入單元9，蒸汽注入單元9的出口分別與制粒單元3和燒結單元5相連；
燒結單元5可以包括緩衝倉、點火裝置8、空氣注入裝置6、煤氣注入裝置7和布料裝置；其中，蒸汽注入單元9的出口與緩衝倉的入口相連，空氣注入裝置6和煤氣注入裝置7分別與點火裝置8相連。
實施例3
本實施例提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法(流程如圖3所示)，該方法採用了實施例2提供的系統，主要包括以下步驟：
利用配料單元1稱取並配製鐵礦石燒結原料，該鐵礦石燒結原料包括鐵礦粉、熔劑、燃料和冷返礦；然後由膠帶機輸送至混合單元2進行混合，混合過程中可以通過注水單元10向物料中加水；
混合好後，通過分料裝置分出50wt％的物料進入壓塊單元4中壓製成8cm直徑的團塊；其餘的物料進入制粒單元3中進行制粒，制粒過程中可以通過注水單元10向物料中加水；
將壓塊處理後的物料和制粒處理後的物料一同輸送至燒結單元5中進行燒結，獲得成品，燒結時，燒結負壓為10kpa，點火溫度為1150℃，燒結料層的厚度為1000mm。
燒結成品率達到84.5％，轉鼓強度為67.53％，利用係數為1.567t/(m2·h)，垂直燒結速度為20.22mm·min-1。
採用傳統工藝(傳統工藝流程為：配料——混合——制粒——燒結)對相同的鐵礦石燒結原料進行處理，最後在燒結負壓為10kpa，點火溫度為1150℃的條件下進行試驗，其燒結料層的厚度只能為700mm。燒結成品率只達到78.5％，轉鼓強度為64.24％，利用係數為1.324t/(m2·h)，垂直燒結速度為21.72mm·min-1。
由結果可知，與傳統工藝相比，本實施例中燒結料層的厚度提高了300mm，利用係數提高了約18％。
實施例4
本實施例提供了一種提高鐵礦石燒結混合料透氣性的方法，該方法可以採用實施例1或2提供的系統，主要包括以下步驟：
利用配料單元1稱取並配製鐵礦石燒結原料，該鐵礦石燒結原料包括鐵礦粉、熔劑、燃料和冷返礦；然後由膠帶機輸送至混合單元2進行混合，混合過程中可以通過注水單元10向物料中加水；
混合好後，通過分料裝置分出30wt％的物料進入壓塊單元4中壓製成8cm直徑的團塊；其餘的物料進入制粒單元3中進行制粒，制粒過程中可以通過注水單元10向物料中加水；
將壓塊處理後的物料和制粒處理後的物料一同輸送至燒結單元5中進行燒結，獲得成品，燒結時，制燒結負壓為10kpa，點火溫度為1150℃，燒結料層的厚度為800mm。
燒結成品率達到80.78％，轉鼓強度為66.77％，利用係數為1.448t/(m2·h)，垂直燒結速度為21.66mm·min-1。
採用傳統工藝對相同的鐵礦石燒結原料進行處理，最後在燒結負壓為10kpa，點火溫度為1150℃的條件下進行試驗，其燒結料層的厚度只能為700mm。燒結成品率只達到78.5％，轉鼓強度為64.24％，利用係數為1.324t/(m2·h)，垂直燒結速度為21.72mm·min-1。
由結果可知，與傳統工藝相比，本實施例中燒結料層的厚度提高了100mm，利用係數提高了約9％。