CN102634654A

CN102634654A - 利用复合含碳球团生产金属化球团的方法及链带式焙烧机

Info

Publication number: CN102634654A
Application number: CN2012101206695A
Authority: CN
Inventors: 朱勇; 陈小林; 肖伦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-16
Filing date: 2012-04-16
Publication date: 2012-08-15

Abstract

本发明公开了一种利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，包括以下步骤：将混有定量碳和铁的原料制成含碳球团；制取含碳及挥发份的包壳粉；制取复合含碳球团；复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，再进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级处理后，获得金属化球团。本发明还公开了一种链带式焙烧机，其炉体两端分别设置有入料口和出料口，上部设置有烟囱，链带机的链带和送风室位于炉体内的下部空间，布料机和出料机分别设置于炉体的进料口和出料口处，炉体的上部炉壁内面设置有烧嘴。采用本发明将混有碳和铁的金属中间渣加工成炼铁优质原料即金属化球团，变废为宝，而且加工能耗低、效率高，可规模化运行。

Description

利用复合含碳球团生产金属化球团的方法及链带式焙烧机

技术领域

本发明涉及一种生产金属化球团的方法及焙烧装置，尤其涉及一种利用复合含碳球团生产金属化球团的方法及链带式焙烧机。

背景技术

炼焦用煤炭资源的日趋短缺是过度依赖优质炼焦煤的传统高炉炼铁法可持续发展的一个瓶颈。

以煤基直接还原方法为技术手段生产的预还原金属化炉料(metallized pellet)是减少这种依赖性的一个有效措施。金属化率达到80-90％以上者称为金属化球团矿。金属化率达到30％-80％称为半金属化球团矿。

根据美国、日本等高炉使用金属化球团的实践表明：球团矿的金属化率每提高10％，可降低焦比4-6％，产量提高5-7％。使用100％金属化率为65％的金属化球团矿，燃料比可降到300kg/t以下的水平。同时，高炉直接还原减少，煤气流分布更合理，煤气利用得到改善，高炉运行顺畅。

虽然生产金属化炉料也要耗能，但一般使用的是非焦煤，同时包括高炉在内的总能耗并不增加。因此，高炉使用金属化球团，可有效减少CO和CO2排放量。

金属化球团煤基法生产工艺分竖炉、回转窑、转底炉和烧结法等。竖炉工艺操作温度低，产品成本高。中国现有海绵铁回转窑可改造用于生产低品质预还原球团矿，回转窑法的缺点是生产能力低。转底炉技术的研究开发已经有20余年历史，工艺比较成熟，但在生产率和能耗指标还有待提高。

因此，开发一种兼具经济和适用的金属化球团的生产方法及装置，是目前急需解决的问题。目前还未见相关公开文献或报道或应用。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种利用复合含碳球团生产金属化球团的方法及链带式焙烧机。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明所述利用复合含碳球团生产金属化球团的方法包括以下步骤：

(1)将混有定量碳和铁的原料制成120-200目的细粉用盘式成球机成球制成直径为12-16mm、碳氧比为0.5-1.0的含碳球团；

(2)将烟煤、褐煤、石灰粉、煤泥和煤矸石中的一种或几种混合，制成160-200目的细粉，得到包壳粉；

(3)将所述步骤(1)中的含炭球团和所述步骤(2)中的包壳粉按100∶(10-50)的质量比放入另一个盘式成球机中，加上粘接剂后继续成球；当所述含碳球团表面覆盖的所述包壳粉厚度达到0.5-3.0mm时，得到复合含碳球团；

(4)所述步骤(3)中的复合含碳球团经干燥后，进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为1100-1250℃，所述复合含碳球团的料层厚度100mm-500mm，焙烧时间为25-50分钟；

(5)将经过所述步骤(4)处理后的复合含碳球团进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级处理后，获得金属化球团。

作为优选，所述步骤(4)中，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层，所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准；送风方式为脉冲式送风或变频式送风。风量大小决定了复合球团的反应温度水平和气氛条件。风量太大，复合球团温度太高而熔化或者包壳层煤粉消耗太大使复合球团直接暴露在强氧化气氛即空气中而重新氧化。风量太小，复合球团温度太低，反应时间延长或产品金属化水平低。两者皆影响金属化球团的质量。脉冲送风时复合球团中的CO气体有一个重新布置在复合球团周围的时间差，再次送风后，空气中的氧首先与复合球团周围的CO燃烧反应，这样就保护了复合球团面上的煤粉，从而保证了复合球团周围的气氛水平和金属化水平。本发明优选脉冲送风的方式，也可以采用变频送风的方式实现风量的控制。

所述步骤(4)中，所述链带式焙烧机内的焙烧温度在5-10分钟内升高到1100-1250℃，这是直接还原反应激烈进行所需的温度。焙烧时必须使复合球团床层第一个反应层即最上层反应层迅速着火，这可以依靠点火器来实现。如果复合含碳球团表面缓慢氧化燃烧，导致复合球团还原焙烧温度不能升到直接还原激烈进行的水平，这将降低焙烧产品的金属化率。在1300℃的水平下，含碳球团的金属化水平较高。但容易烧结成块，因此链带式焙烧机内复合含碳球团焙烧的温度水平选择在1100-1250℃。

所述步骤(4)中，对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为150-250℃，干燥后的所述复合含碳球团的含水率≤3％。

所述步骤(4)中，通过调整所述链带式焙烧机传动装置的转速，将所述链带式焙烧机运行一个焙烧周期的时间控制在25-50分钟内。

本发明所述利用复合含碳球团生产金属化球团的链带式焙烧机，包括炉体、链带机、布料机、出料机和送风室，所述链带机包括链带、链带轮和驱动装置，所述炉体的两端分别设置有入料口和出料口，所述炉体的上部设置有烟囱，所述链带机的链带位于所述炉体内的下部空间，所述布料机设置于所述炉体的进料口处，所述出料机设置于所述炉体的出料口处，所述炉体的上部炉壁内面设置有烧嘴，所述送风室设置于所述炉体内的下部空间并位于所述链带的上链下方对应的位置。

运行时，复合含碳球团通过布料机从炉体的入料口进入炉体内，并分层置于链带机的链带上，形成复合含碳球团床层。空气从链带下面送风室引入，与复合含碳球团相交会。复合含碳球团床层上部在由烧嘴加热，根据需要烧嘴内喷射可燃气体或助燃空气形成火焰，为复合含碳球团床层上部加热，从上到下分层依次完成预热、挥发份着火、燃烧、还原焙烧的过程，直到整个复合含碳球团床层完成还原焙烧过程得到金属化球团，之后通过出料机送出。

链带式焙烧机内所形成的料层结构是：上层是还原后的高温产品层，中间为还原焙烧层，下部为待焙烧反应层。空气的流动方向是从下向上，并且焙烧机内各段位置的风量可以通过焙烧机下部的送风室进行调整。由于所供空气中的氧仅能提供高温还原焙烧的需要，因此进入上层高温产品层的气体是以CO₂和H₂O为主的弱氧化性燃烧产物。同时包壳层中剩余的固定碳和灰分也提供了一种保护。通过调整包壳层的厚度可以稳定地控制产品的金属化率。

就一般顺流焙烧工艺而言，在上表面点火形成的高温焙烧层很难向下扩展。本发明通过控制复合含碳球团中的碳氢挥发份含量的方法，能顺利实现还原焙烧层向下扩展，保证了还原焙烧过程的连续和稳定。

具体地，所述烧嘴为多个，沿所述链带的方向均匀分布于所述炉体的上部炉壁内面；所述送风室为多个，沿所述链带的方向均匀分布于所述炉体内的下部空间。烧嘴和送风室的间距根据实际需要而定，以从上到下分层依次顺利完成预热、挥发份着火、燃烧、还原焙烧过程为目的。

进一步，所述烟囱的上方依次连接有烟气冷却器和袋式除尘器。净化烟气，有利于环保。

作为优选，所述布料机为梭式布料机，所述出料机为鳞板式出料机。

进一步，所述布料机的料斗出口位置设置有料层厚度控制闸门。通过控制复合含碳球团的料层厚度，达到最佳焙烧效果。

本发明的有益效果在于：

1、采用本发明将不能直接使用的混有碳和铁的金属中间渣加工成炼铁优质原料即半金属化球团，变废为宝。

2、本发明通过选用性能可靠的链带式焙烧机焙烧复合含碳球团，彻底避免由于设备原因给生产造成的影响，设备正常运行率可达98％以上，使金属化球团生产的规模化成为了可能。

3、通过本发明能实现300-500kg/m2.h的产能，是相同焙烧面积转底炉生产效率的3-5倍，单机产量半金属化球团达60万吨/年以上，能够彻底避免由于熔融物料给生产造成的影响。

4、采用本发明其产品金属化率为60-80％，区间内可控，比传统转底炉稍低，但由于转底炉采用天然气或者煤制气等高级能源或者二级能源，浪费了能源，而本发明则采用了复合含碳球团中包壳煤粉直接燃烧加热球团的工艺，因此，单位产品能耗相比转底炉工艺降低1/3-1/2。

5、能为大高炉生产提供经济可行的金属化球团。本发明的方法适合于目前仍无法有效利用的含铁、铅、锌较高的铁矿资源化利用。

6、本发明既可结合磁分工艺，生产全铁含量为60-90％的铁精粉，也可结合熔分工艺，与传统高炉或熔融炉技术实现无缝对接，为其提供高质量的金属化球团。

综上，本发明是继传统的转底炉工艺之后又一能成为金属中间渣资源综合利用的标志性工艺及焙烧装置，具有重要的意义。

附图说明

图1是本发明所述链带式焙烧机的结构示意图；

图2是本发明所述复合含碳球团顺流还原焙烧原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步具体描述：

如图1所示，本发明所述链带式焙烧机包括炉体1、链带机、梭式布料机13、鳞板式出料机9和送风室10，所述链带机包括链带11、链带轮8和驱动装置12，链带11采用链板6通过销轴7连接而成，驱动装置12一般采用变频电机，其输出动力驱动链带轮8或链带11，使链带11绕链带轮8旋转；炉体1的两端分别设置有入料口和出料口(图中未标记)，炉体1的上部设置有烟囱3，烟囱3的上方依次连接有烟气冷却器4和袋式除尘器5，可净化烟气，有利于环保；链带11位于炉体1内的下部空间，梭式布料机13设置于炉体1的进料口处，鳞板式出料机9设置于炉体1的出料口处，炉体1的上部炉壁内面设置有烧嘴2，送风室10设置于炉体1内的下部空间并位于链带11的上链下方对应的位置；烧嘴2和送风室10均为多个，分别沿链带的方向均匀分布于炉体1的上部炉壁内面和炉体1内的下部空间。

如图2所示，梭式布料机13的料斗14下方的出口位置设置有料层厚度控制闸门16，通过控制复合含碳球团的料层厚度，达到最佳焙烧效果。

结合图1和图2，利用复合含碳球团生产金属化球团的方法包括以下步骤：

(4)所述步骤(3)中的复合含碳球团经过150-250℃的烘干温度干燥后，其含水率≤3％，然后进入链带式焙烧机内进行高温还原焙烧，焙烧温度为1100-1250℃，所述复合含碳球团的料层厚度100mm-500mm，焙烧时间为25-50分钟；

如图1和图2所示：上述步骤(4)中，复合含碳球团在梭式布料机13的料斗14内形成球团新料区15，球团新料区15的复合含碳球团通过料斗14下方的出口进入炉体1内并分层置于链带机的链带11上，形成复合含碳球团床层，复合含碳球团床层的厚度通过料层厚度控制闸门16控制。助燃空气从链带11下面的送风室10引入，与复合含碳球团相交会，助燃空气的风量通过调整链带式焙烧机下部的送风室10内送风量的大小进行调节，送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准；送风方式为脉冲式送风，也可选择变频式送风。复合含碳球团床层上部在由烧嘴2加热，烧嘴2内喷射可燃气体，点火后形成火焰，为复合含碳球团床层上部加热，链带式焙烧机内的焙烧温度在5-10分钟内升高到1100-1250℃，这是直接还原反应激烈进行所需的温度。复合含碳球团床层从上到下分层依次完成预热、挥发份着火、燃烧、还原焙烧的过程，直到整个复合含碳球团床层完成还原焙烧过程。上述过程中，通过调整链带式焙烧机传动装置的转速，将链带式焙烧机运行一个焙烧周期的时间控制在25-50分钟内。

如图2所示，上述过程中，复合含碳球团依次经过析出挥发区17、高温还原焙烧区18和还原后高温产品区19，之后通过图1中的鳞板式出料机9送出，最后进行水淬处理，并经脱壳、磁选、分级处理后，获得金属化球团。

Claims

1.一种利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，助燃空气从所述链带式焙烧机下部的分区送风室中进入复合含碳球团床层，所述助燃空气的风量通过调整所述链带式焙烧机下部的分区送风室内送风量的大小进行调节，所述送风量的大小以满足复合含碳球团床层的垂直还原焙烧的速度需要为准；送风方式为脉冲式送风或变频式送风。

3.根据权利要求1所述的利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，所述链带式焙烧机内的焙烧温度在5-10分钟内升高到1100-1250℃。

4.根据权利要求1所述的利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，对所述复合含碳球团进行干燥处理过程中的烘干温度为150-250℃，干燥后的所述复合含碳球团的含水率≤3％。

5.根据权利要求1所述的利用复合含碳球团生产金属化球团的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，通过调整所述链带式焙烧机传动装置的转速，将所述链带式焙烧机运行一个焙烧周期的时间控制在25-50分钟内。

6.一种如权利要求1所述的利用复合含碳球团生产金属化球团的链带式焙烧机，其特征在于：包括炉体、链带机、布料机、出料机和送风室，所述链带机包括链带、链带轮和驱动装置，所述炉体的两端分别设置有入料口和出料口，所述炉体的上部设置有烟囱，所述链带机的链带位于所述炉体内的下部空间，所述布料机设置于所述炉体的进料口处，所述出料机设置于所述炉体的出料口处，所述炉体的上部炉壁内面设置有烧嘴，所述送风室设置于所述炉体内的下部空间并位于所述链带的上链下方对应的位置。

7.根据权利要求6所述的链带式焙烧机，其特征在于：所述烧嘴为多个，沿所述链带的方向均匀分布于所述炉体的上部炉壁内面；所述送风室为多个，沿所述链带的方向均匀分布于所述炉体内的下部空间。

8.根据权利要求6所述的链带式焙烧机，其特征在于：所述烟囱的上方依次连接有烟气冷却器和袋式除尘器。

9.根据权利要求6所述的链带式焙烧机，其特征在于：所述布料机为梭式布料机，所述出料机为鳞板式出料机。

10.根据权利要求6或9所述的链带式焙烧机，其特征在于：所述布料机的料斗出口位置设置有料层厚度控制闸门。