CN101205570A - 一种铁矿石烧结点火的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁矿石烧结点火的方法,其包括如下步骤:1)将内配占含铁混合料总量2.0-4.5%固体燃料的含铁混合料按常规烧结工艺进行一次、二次混合处理,然后在烧结机上进行布料;2)采用微波高温热风对烧结机表层的混合料直接进行加热,混合料中固体燃料在高活性热离子气流作用下快速燃烧,其点火温度为800-900℃,点火时间90-120s;点火过程中通入辅助气流,风量为10~30m3/h;3)烧结过程完成后,烧结饼经破碎,冷却,整粒,得成品烧结矿。采用本发明可以使点火温度大幅度降低;安全无污染;提高点火热利用效率,显著降低烧结能耗;明显提高表层烧结矿的强度和成品率以及烧结机的利用系数。
Description
技术领域
本发明属于炼铁技术领域,涉及一种铁矿石烧结点火的方法。
背景技术
随着钢铁工业迅猛发展,高炉炼铁使用烧结矿的比例越来越大,因而烧结矿生产得到大力发展。烧结矿生产过程中,点火效果的好坏直接影响到烧结过程的正常进行,进而影响烧结矿的产质量。烧结点火需供给混合料表面足够的热量,使其中的固体燃料着火燃烧,同时使表层混合料在点火器内的高温烟气作用下进行烧结,并借助于抽风使烧结过程自上而下进行。
近年来,国内外关于烧结点火技术的研究发展很快,但基本上局限于对点火炉、点火烧嘴等设备的改进。采用改进的点火设备后,点火能耗有一定程度的降低。然而,目前世界上各大钢铁厂生产中烧结点火一般均采用高炉煤气、喷煤、燃油等燃料进行点火,由于点火温度要求较高(1100℃左右),因而需要消耗大量热值较高的煤气等燃料。而且,点火过程中燃料燃烧产生的NxO等有害气体仍不可避免,对环境污染较大。同时,由于燃料的不充分燃烧,烟气中氧浓度偏低,导致点火能量利用率较低,影响烧结机表层烧结矿的强度及成品率,从而降低了烧结机利用系数。
此外,由于点火温度高,点火设备在高温下的损耗大,需要定期更换或维修,导致劳动强度大,同时增加了生产成本。在目前钢铁工业要求节能降耗、清洁生产的形势下,加之高热值的煤气等燃料的供应日趋紧张,因而开发一种无污染、低能耗的点火新技术便显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铁矿石烧结点火的方法,解决常规点火过程中存在的点火燃料能耗高,热利用率低,对环境污染大,以及点火设备损耗与检修带来的生产成本高,表层烧结矿强度和成品率低等问题,实现高产低能耗生产。
本发明的铁矿石烧结点火的方法,其包括如下步骤:
1)将内配占含铁混合料总量2.0-4.5%固体燃料的含铁混合料按常规烧结工艺进行一次、二次混合处理,然后在烧结机上进行布料,按质量百分比计;
2)采用微波高温热风对烧结机表层的混合料直接进行加热,
微波加热多孔吸波换热陶瓷材料,陶瓷材料与气体换热,形成高活性热离子气流,混合料中固体燃料在高活性热离子气流作用下快速燃烧,其点火温度800-900℃,点火时间90-120s;点火过程中通入辅助气流,风量为10~30m3/h;
3)烧结过程完成后,烧结饼经破碎,冷却,整粒,得成品烧结矿。
其中,所述的固体燃料为焦粉或无烟煤粉。
所述的辅助气流为冷空气、热空气、热废气或富氧空气。
所述的辅助气流的含氧13%~45%。
所述的烧结混合料一般指粒度为0~8mm铁矿原料(赤铁矿或磁铁矿均可)与0~3mm熔剂、燃料等混合、制粒而成。
本发明可获得烧结指标为:成品率65-78%,利用系数1.2~1.8t.m-2.h-1,烧结矿转鼓强度57~65%,混合料垂直烧结速度19~25mm/min。
利用微波高温热风进行铁矿石烧结点火,其原理在于:利用微波加热多孔吸波换热陶瓷材料,陶瓷材料与气体换热,提升了周围气体温度,产生高活性热离子气流直接作用于烧结机表层混合料,使其中的固体碳质燃料加热到着火点以上温度而燃烧,达到烧结点火的目的。
具体地讲,使用微波发生器在等离子管内形成驻波,在驻波最强处将产生等离子体;将高压空气鼓入事先安装在等离子发生管内的换热陶瓷管,使高压空气受热通过高温喷嘴喷向管外形成火焰。
本发明的有益效果
采用微波热风技术进行铁矿石烧结点火,具有以下特点:
1)点火温度大幅度降低
采用本发明,由于高活性热离子气流直接作用于表层的烧结混合料,其点火温度只需800~900℃,比传统的点火温度降低250~350℃;
2)安全无污染
采用本发明,避免了传统点火过程中由于燃料燃烧产生的NxO等有害气体,使得烧结过程中的废气和余热的排放量显著减少。
3)提高点火热利用效率,显著降低烧结能耗
采用本发明,加热效率高,换热效率达90%以上,其点火能耗只有常规点火工序的30~50%左右,显著降低烧结点火过程中的能耗,从而降低总能耗。
4)明显提高表层烧结矿的强度和成品率以及烧结机的利用系数
采用本发明,可直接产生高温助燃(富氧)气体,不存在由于燃料不充分燃烧带来的烟气含氧量不足的问题,表层混合料中的固体燃料在较短时间内可得到充分燃烧,因而表层烧结矿强度提高。在整个抽风烧结过程中,提高了料层氧位,固体燃料的利用率提高,使垂直烧结速度加快,提高了烧结机的利用系数。在相同条件下,混合料内配固体燃料可以相应减少,从而减少固体燃耗。
5)换热陶瓷材料使用寿命长,维修维护方便
采用本发明,不设常规点火烧嘴等设备,解决了传统点火过程中点火器成本高、检修劳动强度大及易损耗等问题。同时,换热陶瓷材料具有使用寿命长,换热速度快,维修维护方便等优点。
附图说明
图1为本发明的烧结工艺流程图。
图2为本发明微波等离子产生火焰的原理图。
具体实施方式
参见图1,其所示为本发明的烧结工艺流程。
如图所示,将固体燃料、含铁混合料以及熔剂或返矿配料(步骤101),按常规烧结工艺进行一次、二次混合处理,期间加水混均(步骤102);然后制成颗粒(步骤103),接着,在烧结机上进行布料(步骤104);采用微波高温热风对烧结机表层的混合料直接进行加热,点火过程中通入辅助气流,风量为10~30m3/h,其点火温度800-900℃,点火时间90-120s;(步骤105);混合料中固体燃料在高活性热离子气流作用下快速燃烧、烧结(步骤106);烧结过程完成后,烧结饼经破碎、筛分、冷却、整粒,得到成品烧结矿(步骤107),其间,筛分过程中将如-5mm大小的返回以做配料使用;最后,进行强度测定(步骤108)。
参见图2,其为本发明微波等离子产生火焰的原理图。使用微波发生器1在等离子管2内形成驻波3,在驻波3最强处将产生等离子体4;将高压空气5鼓入事先安装在等离子发生管2内的换热陶瓷管6,使高压空气5受热通过高温喷嘴7喷向管外形成火焰8。等离子发生管2采用不锈钢、带陶瓷换热管。
实施例1
烧结混合料配入2.5%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用微波高温热风进行点火,点火能耗92.56MJ/m2,点火时间90s,点火温度830℃,点火负压5.0kPa,点火过程中鼓入280℃热废气(含氧12%),风量20M3/h。烧结负压为10kPa,料层高度500mm。可获得烧结矿的成品率为67.54%,转鼓强度为58.69%,利用系数1.33t.m-2.h-1,垂直烧结速度21.81mm/min。
实施例2
烧结混合料配入3.8%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用微波高温热风进行点火,微波源输出功率87.85MJ/m2,点火时间75s,点火温度880℃,点火负压5.0kPa,点火过程中鼓入300℃热空气(含氧21%),风量20M3/h。烧结负压为10kPa,料层高度400mm。可获得烧结矿的成品率为68.48%,转鼓强度为59.14%,利用系数1.38t.m-2.h-1,垂直烧结速度22.43mm/min。
实施例3
烧结混合料配入3.2%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用微波高温热风进行点火,微波源输出功率74.56MJ/m2,点火时间60s,点火温度750℃,点火负压5.0kPa,点火过程中鼓入330℃富氧空气(含氧25%),风量25M3/h。烧结负压为8kPa,料层高度600mm。可获得烧结矿的成品率为69.52%,转鼓强度为60.24%,利用系数1.42t.m-2.h-1,垂直烧结速度23.12mm/min。
实施例4
烧结混合料配入4.4%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用微波高温热风进行点火,微波源输出功率67.18MJ/m2,点火时间60s,点火温度750℃,点火负压5.0kPa,点火过程中鼓入300℃富氧空气(含氧40%),风量15M3/h。烧结负压为8kPa,料层高度600mm。可获得烧结矿的成品率为70.34%,转鼓强度为61.38%,利用系数1.47t.m-2.h-1,垂直烧结速度23.46mm/min。
采用常规煤气点火进行了烧结对比实验,结果如下:
比较例1
烧结混合料配入4.2%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用常规的煤气进行点火,点火能耗128.41MJ/m2,点火温度1100℃,点火时间90s,点火负压5.0kPa,点火过程中通入二次冷空气。烧结负压为10kPa,料层高度500mm。可获得烧结矿的成品率为65.32%,转鼓强度为56.44%,利用系数1.23t.m-2.h-1,垂直烧结速度20.12mm/min。
比较例2
烧结混合料配入3.8%焦粉,采用圆筒混合机制粒,在烧结杯中布料,点火,烧结。采用常规的煤气进行点火,点火能耗160.51MJ/m2,点火温度1150℃,点火时间90s,点火负压5.0kPa。烧结负压为10kPa,料层高度400mm。可获得烧结矿的成品率为64.22%,转鼓强度为55.36%,利用系数1.16t.m-2.h-1,垂直烧结速度19.84mm/min。
从上述比较可以看出,采用微波点火,由于加热效率高,换热效率达90%以上,可以有效燃料配比,降低点火温度与能耗,与常规试验相比,燃料配比下降0.4~0.8%,点火温度可以下降300~400℃,点火能耗下降60~100MJ/m2;采用微波点火,由于不存在燃料不充分燃烧带来的烟气含氧量不足的问题,可以在配加富氧的基础上,提高料层厚度,提高转鼓强度,利用系数也有大幅增加,与常规试验相比,料层厚度可提高100~200mm,转鼓强度提高5%,利用系数提高0.2~0.3t.m-2.h-1。
Claims (5)
1.一种铁矿石烧结点火的方法,其包括如下步骤:
1)将内配占含铁混合料总量2.0-4.5%固体燃料的含铁混合料按常规烧结工艺进行一次、二次混合处理,然后在烧结机上进行布料,按质量百分比计;
2)采用微波高温热风对烧结机表层的混合料直接进行加热,微波加热多孔吸波换热陶瓷材料,陶瓷材料与气体换热,形成高活性热离子气流,混合料中固体燃料在高活性热离子气流作用下快速燃烧,其点火温度800-900℃,点火时间90-120s;点火过程中通入辅助气流,风量为10~30m3/h;
3)烧结过程完成后,烧结饼经破碎,冷却,整粒,得到成品烧结矿。
2.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火的方法,其特征是,所述的固体燃料为焦粉或无烟煤粉。
3.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火的方法,其特征是,所述的点火温度为800-900℃,点火时间为90-120s。
4.如权利要求1所述的铁矿石烧结点火的方法,其特征是,所述的辅助气流为冷空气、热空气、热废气或富氧空气。
5.权利要求1所述的铁矿石烧结点火的方法,其特征是,所述的辅助气流的含氧13%~45%。
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