CN102296177B - 一种生物质燃料用于强化难制粒铁矿烧结的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生物质燃料强化难制粒铁矿(钒钛磁铁矿、镜铁矿及二次含铁资源等)烧结的方法。通过将燃烧速度快的生物质燃料应用于难制粒铁矿烧结，可提高烧结速度和利用系数。强化方法是在含有难制粒铁矿的烧结混合料中添加1～4％的生物质燃料，要求生物质燃料的固定碳含量为65～85％、挥发份10～25％、热值大于24～30MJ/kg，孔隙率40～60％、比表面积10～100m2/g，平均粒径控制在1～4mm。将难制粒铁矿、熔剂、烧结返矿、生物质燃料按重量配比称料后充分混匀并制粒，布料后点火、烧结即成烧结矿。采用生物质燃料强化难制粒铁矿烧结，可提高烧结速度2～5mm/min、利用系数0.2～0.4t/(m2·h)，同时保证烧结矿转鼓强度变化不大。

Description

一种生物质燃料用于强化难制粒铁矿烧结的方法
技术领域
本发明属于铁矿烧结领域，涉及一种利用生物质燃料强化钒钛磁铁矿、镜铁矿及二次含铁资源等难制粒铁矿烧结的方法。
背景技术
近年来，我国钢铁工业飞速发展，2010年钢产量已达到6.27亿吨。钢铁生产需要数量巨大的铁矿石，2010我国进口铁矿石6.2亿吨，进口依存度高达63％。我国铁矿石资源日益紧缺，且烧结性能优良的高品位赤铁矿、磁铁矿资源不断减少，而镜铁矿、钒钛磁铁矿、二次含铁资源等由于制粒性能差，为保证烧结矿产质量，在使用过程中一般受到限制。
镜铁矿是一种重要的含铁资源，在我国占铁矿石总资源储量的5.3％。我国除自产一部分镜铁矿外，每年还从巴西、加拿大等国家进口大量的镜铁矿。镜铁矿结晶致密、呈片状结构、亲水性差的特点，使其制粒性能很差，既难自身成球，也不易粘附在其他矿物颗粒上，致使其在烧结料中配比很低，如宝钢配比最高为10％，少数钢铁厂的配比一般为3％～5％。
钒钛磁铁矿是一种重要的多金属伴生含铁资源，在我国储量十分丰富，主要分布在四川攀枝花-西昌地区、河北承德地区、安徽马鞍山地区及其他地区，储量占全国铁矿石总资源储量的比例约为14.4％，开采量居全国铁矿重量的第三位。钒钛磁铁矿在澳大利亚、南非、加拿大、印度等国家也有丰富的储量。钒钛磁铁精矿粒度较粗，颗粒表面光滑，结构致密，亲水性较差，其制粒性能差，我国攀钢虽长期使用高比例的钒钛矿进行烧结，但相比普通烧结，其生产率明显偏低。
除天然矿石外，钢铁企业、制酸企业、有色冶炼行业每年还产生大量的二次含铁废弃物，也是非常重要的含铁资源，在我国还没有得到很好的利用。我国钢铁企业每年含铁粉尘的产生量在6000万t左右；硫铁矿制酸企业年产硫酸烧渣近2000余万t；氧化铝行业每年产出数百万吨赤泥等。产自钢铁行业、制酸企业、有色冶炼行业的含铁粉尘、废渣、沉泥等二次含铁资源，大多为人造矿，经过了高温过程，其颗粒表面光滑，吸水性差，配加到烧结料中会恶化烧结料层的透气性，影响烧结的技术经济指标，一般配入量不高，利用率较低。
钒钛磁铁矿、镜铁矿及二次含铁资源共同的特点是制粒性能差，导致烧结料层透气性差，使得通过料层的空气量不足，恶化了烧结料层中燃料的燃烧，造成垂直烧结速度慢，利用系数低。在有限的风量下，加快燃料燃烧是提高难制粒铁矿烧结效率的有限手段。本发明通过在混合料中添加燃烧性能优良的生物质燃料，以改善料层中燃料的燃烧状况，大幅提高烧结过程燃烧前沿的速度，达到提高难制粒铁矿的烧结速度和利用系数的目的，从而实现难制粒铁矿的高效利用，为缓解资源危机提供一条可行的途径。
发明内容
本发明的目的是利用生物质燃料燃烧速度快的特点，将其用于难制粒结铁矿烧结，通过对生物质燃料的燃烧性能进行控制，以加快难制粒铁矿烧结过程的燃烧前沿速度，提高难制粒铁矿烧结的效率，从而强化难制粒结铁矿的产质量指标。
本发明的技术方案是在烧结混合料中添加占总质量1～4％的由生物质炭化得到的生物质燃料，配料后制粒，烧结；所述的生物质燃料，其固定碳含量为65～85％、挥发份10～25％、热值24～30MJ/kg，孔隙率为40～60％、比表面积10～100m2/g；所述的烧结混合料包括铁矿石、熔剂、焦粉和烧结后的返矿料。
所述的生物质燃料平均粒径为1～4mm。
所述的难制粒铁矿包括镜铁矿、钒钛磁铁精矿、二次含铁资源的一种或几种。
二次含铁资源，包括钢铁企业的副产物除尘灰、瓦斯灰、炼钢污泥、氧化铁皮，制酸企业的副产物硫铁矿烧渣，有色金属冶炼产生的含铁废弃物中的一种或几种。
生物质选自包括玉米秸秆、水稻秸秆或高粱秸秆在内的农业废弃物，林业加工的废料，包括树木在内的木质生物，包括甘蔗渣、油料渣滓或果壳在内的加工废弃物，或是以上生物质中的一种或几种的混合物。
加入有生物质燃料后，可使得配料的水分含量上升了0.25～1.0％。
本发明具体的制备过程在于：
本发明所述的生物质燃料强化难制粒铁矿烧结的技术，是在含有难制粒铁矿的混合料中配入质量分数1～4％的生物质燃料，将铁矿石、熔剂、烧结后返矿料、生物质燃料配料后充分混匀，调整配料中的水分至适宜值，所添加的生物质燃料可使得配料的水分比未添加生物质燃料时高0.25～1.0％；并制粒3～6min，将制粒后的烧结料布到烧结机上进行点火、烧结。
本发明带来的有益效果
(1)通过采用本发明的生物质燃料，既能满足烧结所需的热量要求，又能满足其在难制粒铁矿烧结中快速燃烧的要求。
(2)采用本发明的生物质燃料，将其应用到难制粒铁矿烧结，除自身燃烧速度快外，其释放出的热量可快速提高料层的温度，促进焦粉的燃烧。
(3)采用本发明的生物质燃料强化难制粒铁矿烧结，可提高垂直烧结速度2～5mm/min，利用系数0.2～0.4t/(m2.h)，并能保证烧结矿的转鼓强度不降低，甚至略有提高。
(4)采用本发明的生物质燃料用于难制粒矿烧结，在保证烧结产质量指标的同时，可大幅度提高难制粒铁矿的配比，为大量高效的利用难制粒矿烧结创造了条件。
本发明是根据难制粒铁矿的烧结特点，选择燃烧性好的生物质燃料，使生物质燃料在烧结过程快速燃烧，从而提高难制粒铁矿的烧结速度，强化难制粒结铁矿的产量、质量指标。
具体实施方式
下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。
实施例中采用的难制粒铁矿石为镜铁矿(加拿大进口)、钒钛磁铁矿和制酸企业产的硫铁矿烧渣，其化学成分见表1。所采用的生物质燃料的工业分析及物理性质见表2。
表1 难制粒铁矿的化学组成
  原料   TFe   FeO   SiO2   Al2O3   CaO   MgO   V2O5   TiO2   LOI
  镜铁矿   65.9   1.56   4.91   0.77   0.0069   0.11   痕量   痕量   0.13
  钒钛磁铁矿   53.69   31.78   3.09   3.94   0.45   2.99   0.53   12.69   2.85
  硫铁矿烧渣   62.41   11.55   6.20   1.66   0.50   0.30   痕量   痕量   2.35
表2 生物质燃料的工业分析及物理性质
实施例1：在烧结料中配入35％的镜铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe57.63％、R2.00、SiO24.83％、MgO2.00％。由表3可知，添加1.0％的生物质燃料-1#进行烧结，其烧结速度比不添加生物质燃料的烧结速度快2.19mm/min、利用系数提高了0.20t/(m2·h)，转鼓强度基本相当。
实例2：在烧结料中配入55％的钒钛磁铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe50.37％、R2.28、SiO24.61％、MgO2.45％、TiO27.72％。由表3可知，添加2.0％的生物质燃料-1#进行烧结，其烧结速度比不添加生物质燃料的烧结速度快5.57mm/min、利用系数提高了0.33t/(m2·h)，转鼓强度也略有提高。
实例3：在烧结料中配入20％的硫铁矿烧渣，生产的烧结矿化学成分为TFe56.85％、R1.90、SiO25.32％、MgO2.00％、TiO27.72％。由表3可知，添加1.5％的生物质燃料-1#进行烧结，其烧结速度比不添加生物质燃料的烧结速度快3.32mm/min、利用系数提高了0.21t/(m2·h)，转鼓强度也略有提高。
实施例4：在烧结料中配入35％的镜铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe57.63％、R2.00、SiO24.83％、MgO2.00％。由表3可知，添加1.0％的生物质燃料-2#进行烧结，其烧结速度比不添加生物质燃料的烧结速度快3.01mm/min、利用系数提高了0.23t/(m2·h)，转鼓强度有所提高。
实施例5：在烧结料中配入35％的镜铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe57.63％、R2.00、SiO24.83％、MgO2.00％。由表3可知，添加1.0％的生物质燃料-3#进行烧结，其烧结速度比不添加生物质燃料的烧结速度快2.52mm/min、利用系数提高了0.21t/(m2·h)，转鼓强度基本相当。
表3 生物质燃料强化难制粒铁矿烧结的效果

Claims (5)

1.一种生物质燃料用于强化难制粒铁矿烧结的方法，是在烧结混合料中添加占总质量1～4%的由生物质炭化得到的生物质燃料，配料后制粒，烧结；所述的生物质燃料，其固定碳含量为65～85%、挥发份10～25%、热值24～30MJ/kg，孔隙率为40～60%、比表面积10～100m2/g；所述的烧结混合料包括铁矿石、熔剂、焦粉和烧结后的返矿料；所述的难制粒铁矿为镜铁矿、钒钛磁铁精矿和二次含铁资源的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的方法，所述的生物质燃料平均粒径为1～4mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，所述二次含铁资源包括钢铁企业的副产物除尘灰、瓦斯灰、炼钢污泥、氧化铁皮，制酸企业的副产物硫铁矿烧渣，以及有色金属冶炼产生的含铁废弃物中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的方法，生物质选自包括玉米秸秆、水稻秸秆或高粱秸秆在内的农业废弃物，林业加工的废料，包括树木在内的木质生物，包括甘蔗渣、油料渣滓或果壳在内的加工废弃物，或是以上生物质中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求1或2所述的方法，加入有生物质燃料后，使得配料的水分含量上升了0.25～1.0%。
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