CN107385203B - 一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，包括如下步骤：1)配料计算；2)预热处理；3)第一次铺料；4)浇覆；5)第二次铺料；6)压实烧结；7)冷却；8)破碎筛分；本发明在不使用固体燃料和熔剂的条件下，用高温的热态转炉渣为粘结相来粘结含铁原料制备烧结矿，能够充分回收高温热态转炉渣的余热和钙资源，减少环境污染，降低烧结矿生产成本。

Description

一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法。
背景技术
转炉渣是一种转炉炼钢过程中产生的工业固体废物。每生产1吨钢要副产0.1～0.13吨转炉渣，其温度比较高，达到1300℃～1450℃左右，含热量也十分丰富，每吨转炉渣约含有(1.26～1.88)×106kJ的显热，相当于45～60kg标准煤产生的热量。其中还含有15％～25％的金属铁(MFe)和大量有益元素钙、镁和硅等，因此，加大对转炉渣热量和物质资源的回收利用，成为降低钢厂冶炼成本的主要手段。目前，转炉渣主要处理方法是将热态转炉渣进行冷却后经过反复破碎、筛分、磁选等步骤，提取其中的金属后再加以利用，通常处理后的转炉渣用于地基回填、道路铺筑或用于制作水泥、净水剂和钢渣肥料等。这种处理方法使转炉渣的显热无法回收，造成能源的巨大浪费。
目前烧结矿主要采用铁矿粉、熔剂及固体燃料进行制备，在抽风条件下，固体燃料燃烧使铁矿粉和熔剂部分高温熔化生成液相粘结未熔化的其他铁矿粉。传统的烧结工艺存在如下问题：1)烧结过程中需要配加约3％～5％的固定碳，需要消耗大量的煤炭资源；2)由于烧结过程中使用了化石燃料，产生了大量产生SO2、NOX、COX等大气污染物；3)需要消耗钙、镁资源来满足黏结铁矿粉的需要；4)生成效率不高。
申请号为CN200780047831.2的中国专利公开了“一种使用等离子体处理返矿的方法和装置”，通过使用等离子体熔化和凝聚返矿来使返矿粘结，但由于等离子体温度过高，能够10000℃或更高的高温的热量，容易产生离子气化状态，温度控制不均匀，而且其只是适用于处理返矿，不能处理铁矿微粉。
发明内容
本发明提供了一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，在不使用固体燃料和熔剂的条件下，用高温的热态转炉渣为粘结相来粘结含铁原料制备烧结矿，能够充分回收高温热态转炉渣的余热和钙资源，减少环境污染，降低烧结矿生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，包括如下步骤：
1)配料计算：以质量分数计，按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算；TFe 40％～65％，CaO/SiO2＝1.5～4.0，CaO+MgO/SiO2+Al2O3的范围为＝1.75～4.20，P2O5≤0.2％；
2)预热处理：利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，除去含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到200～1000℃；
3)第一次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到容器内，平整料面，第一次铺撒的含铁物料料层厚度为20～50mm；
4)浇覆：把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料表面，热态转炉渣料层厚度为5～10mm；
5)第二次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣料层上，平整料面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为50～100mm；
6)压实烧结：采用冲压机对烧结料层进行压力处理，压力范围为10t～80t；并保压5～10min，用热态转炉渣为粘结相粘结含铁原料制成烧结矿；
7)冷却：采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下；
8)破碎筛分：冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到成品烧结矿。
所述态转炉渣在烧结矿中的质量百分数为15％～60％。
所述含铁物料为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、高炉返矿、烧结返矿、冶金尘泥中的1种及2种以上任意组合。
所述含铁物料的粒度组成为1-3mm占总量质量50％以上。
所述含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量50％以上。
所述热态转炉渣的温度范围为1300～1600℃，R稳定率为95％以上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明结合转炉渣和烧结矿生产工艺的各自特点，利用转炉渣中氧化钙资源作为粘结相直接粘结含铁物料制备烧结矿，不仅利用了转炉渣的余热，而且充分利用了其中铁、钙资源，减少了转炉渣对环境污染，同时节约了烧结所使用的碳资源，杜绝烧结工艺对大气环境污染，大幅度降低炼铁和炼钢生产陈本，开辟了一条钙、镁资源资源在钢铁企业内部循环利用的新路径。
附图说明
图1是本发明所述一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，包括如下步骤：
1)配料计算：以质量分数计，按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算；TFe 40％～65％，CaO/SiO2＝1.5～4.0，CaO+MgO/SiO2+Al2O3的范围为＝1.75～4.20，P2O5≤0.2％；
2)预热处理：利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，除去含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到200～1000℃；
3)第一次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到容器内，平整料面，第一次铺撒的含铁物料料层厚度为20～50mm；
4)浇覆：把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料表面，热态转炉渣料层厚度为5～10mm；
5)第二次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣料层上，平整料面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为50～100mm；
6)压实烧结：采用冲压机对烧结料层进行压力处理，压力范围为10t～80t；并保压5～10min，用热态转炉渣为粘结相粘结含铁原料制成烧结矿；
7)冷却：采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下；
8)破碎筛分：冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到成品烧结矿。
所述态转炉渣在烧结矿中的质量百分数为15％～60％。
所述含铁物料为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、高炉返矿、烧结返矿、冶金尘泥中的1种及2种以上任意组合。
所述含铁物料的粒度组成为1-3mm占总量质量50％以上。
所述含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量50％以上。
所述热态转炉渣的温度范围为1300～1600℃，R稳定率为95％以上。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算，热态转炉渣在烧结矿中质量百分数为20％，计算称量含铁物料，含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量60％，热态转炉渣的温度为1500℃，R(CaO/SiO2)＝2.91。
利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，蒸发加热含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到700℃左右；再把预热处理后含铁物料铺撒到容器内，同时平整物料表面，第一次铺撒含铁物料的料层厚度为20mm；把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料料层上，热态转炉渣的料层厚度为5mm；再把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣的料层上，同时平整物料表面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为50mm。
采用冲压机进行压力处理，压力为10t；保压5min后制成烧结矿；采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下，冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到一定粒度等级的成品烧结矿。成品烧结矿的化学成分及性能分别见表1、表2。
【实施例2】
按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算，热态转炉渣在烧结矿中质量百分数为30％，计算称量含铁物料，含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量65％，热态转炉渣的温度为1400℃，R(CaO/SiO2)＝2.60。
利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，蒸发加热含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到500℃左右；再把预热处理后含铁物料铺撒到容器内，同时平整物料表面，第一次铺撒含铁物料的料层厚度为50mm；把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料料层上，热态转炉渣的料层厚度为10mm；再把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣的料层上，同时平整物料表面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为100mm。
采用冲压机进行压力处理，压力为80t；保压10min后制成烧结矿；采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下，冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到一定粒度等级的成品烧结矿。成品烧结矿的化学成分及性能分别见表1、表2。
【实施例3】
按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算，热态转炉渣在烧结矿中质量百分数为40％，计算称量含铁物料，含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量70％，热态转炉渣的温度为1600℃，R(CaO/SiO2)＝3.91。
利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，蒸发加热含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到300℃左右；再把预热处理后含铁物料铺撒到容器内，同时平整物料表面，第一次铺撒含铁物料的料层厚度为50mm；把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料料层上，热态转炉渣的料层厚度为5mm；再把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣的料层上，同时平整物料表面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为80mm。
采用冲压机进行压力处理，压力为50t；保压5min后制成烧结矿；采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下，冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到一定粒度等级的成品烧结矿。成品烧结矿的化学成分及性能分别见表1、表2。
表1烧结矿化学成分％
实施例 TFe FeO MnO P<sub>2</sub>O<sub>5</sub> R(CaO/SiO<sub>2</sub>)
实施例1 57.60 48.44 0.28 0.16 2.31
实施例2 53.13 44.65 0.42 0.18 2.50
实施例3 48.56 40.83 0.56 0.19 2.63
表2烧结矿高温冶金性能
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)配料计算：以质量分数计，按所制备的烧结矿中以下成分含量或参数为限制因素对热态转炉渣和含铁物料进行配比计算；TFe 40％～65％，CaO/SiO2＝1.5～4.0，CaO+MgO/SiO2+Al2O3的范围为＝1.75～4.20，P2O5≤0.2％；热态转炉渣在烧结矿中的质量百分数为15％～60％；
2)预热处理：利用冷却烧结矿的高温烟气对含铁物料进行预热处理，除去含铁物料中的自由水及分子水，将含铁物料温度预热到200～1000℃；
3)第一次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到容器内，平整料面，第一次铺撒的含铁物料料层厚度为20～50mm；
4)浇覆：把高温的热态转炉渣均匀浇覆到平整后的含铁物料表面，热态转炉渣料层厚度为5～10mm；
5)第二次铺料：把预热处理后的含铁物料铺撒到热态转炉渣料层上，平整料面，第二次铺撒的含铁物料料层厚度为50～100mm；
6)压实烧结：采用冲压机对烧结料层进行压力处理，压力范围为10t～80t；并保压5～10min，用热态转炉渣为粘结相粘结含铁原料制成烧结矿；
7)冷却：采用冷风将压实后的烧结矿冷却到200℃以下；
8)破碎筛分：冷却后的烧结矿经过破碎机破碎，再经粒级筛子筛分，最后得到成品烧结矿。
2.根据权利要求1所述的一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，其特征在于，所述含铁物料为磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿、高炉返矿、烧结返矿、冶金尘泥中的1种及2种以上任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，其特征在于，所述含铁物料的粒度组成为1-3mm占总量质量50％以上。
4.根据权利要求1所述的一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，其特征在于，所述含铁物料的粒度组成为1～3mm占总量质量50％以上。
5.根据权利要求1所述的一种利用热态转炉渣为粘结相制备烧结矿的方法，其特征在于，所述热态转炉渣的温度范围为1300～1600℃，R稳定率为95％以上。
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