CN206256098U - 制备金属化球团的*** - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了制备金属化球团的***，包括：将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂进行第一混合，以便得到第一混合物料；将第一混合物料进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂进行第二混合，以便得到第二混合物料；将母球与第二混合物料进行第二造球处理，以便使金属铁粉对母球进行包裹，得到以母球为核心的复合含碳球团；将复合含碳球团送至转底炉内进行多层布料，并在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将金属化球团进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。利用该***可以有效增大布料厚度，并且可以有效防止表面球团熔化，提高了多层球团的金属化率和还原的均匀性。

Description

制备金属化球团的***

技术领域

本实用新型属于能源与冶金领域，具体而言，涉及制备含碳球团的***。

背景技术

转底炉具有还原温度高、加热时间短、炉料与炉底相对静止等特点，能较好地满足直接还原要求。目前转底炉一般用于处理各种复合矿、低品位复杂难选矿和冶金含铁固体废弃物等。转底炉内含碳球团升温、反应所需热量主要依靠炉壁、炉气的辐射传热，转底炉烟气与炉料之间几乎没有对流传热，因此要求炉内球团薄层均匀布料，料层厚度一般为薄料层(～50mm)操作，致使转底炉产能较低，从而间接地导致转底炉内热量利用率低。

而对于一些冶金固废资源，如铜渣、铅锌渣、钢铁厂含锌粉尘等可挥发物(如铅、锌)成分含量较高，这些元素与铁元素同样具有很高的回收价值，含铅锌物质经还原挥发后进入转底炉烟道再通过转底炉的烟气处理***进行收集，作为副产品回收。铁元素的回收同样需要很好的还原效果，将铁矿物还原为金属铁，然后通过磁选分离出金属铁粉进行回收。如果铺料厚度过厚影响球团中挥发物的挥发，另外转底炉炉膛温度与球团物料之间依靠辐射传热的传热能力差，炉膛温度与球团温度差值高，多层球团布料时，上层球团与底层球团之间温度差值大，因此会存在着厚料层还原时指标不稳定，还原不均匀的现象。体现到生产上，需要进一步降低料层厚度，以提高指标，从而降低了转底炉的生产效率。现在在转底炉内铺成厚料层，一般需要提高转底炉的温度以增大传热效果，但是温度过高会导致球团熔化，特别是表层球团物料熔化，最终恶化炉料通气性，指标变差。同时致使炉料在炉底粘结，侵蚀炉底材料，降低转底炉的寿命。

因此，现有的转底炉处理含碳球团的工艺还有待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出制备金属化球团的***。利用该***可以有效增大布料厚度，由原来的1～3层增至到3～6层，并且可以有效防止表面球团熔化，提高了多层球团的金属化率。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型还提出了一种制备金属化球团的***，该***包括：

第一混合装置，所述第一混合装置具有含铁原料入口、还原煤入口、助熔剂入口、粘结剂入口和第一混合物料出口；

第一造球装置，所述第一造球装置具有第一混合物料入口和母球出口，所述第一混合物料入口与所述第一混合物料出口相连；

第二混合装置，所述第二混合装置具有金属铁粉入口、粘结剂入口和第二混合物料出口；

第二造球装置，所述第二造球装置具有母球入口、第二混合物料入口和复合含碳球团出口，所述母球入口与所述母球出口相连，所述第二混合物料入口与所述第二混合物料出口相连；

转底炉，所述转底炉具有进料区、还原区和出料区，所述进料区具有复合含碳球团入口，所述出料区具有金属化球团出口，所述复合含碳球团入口与所述复合含碳球团出口相连；以及

磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口、金属铁粉出口和尾矿出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

由此，采用本实用新型上述实施例的制备金属化球团的***，首先利用第一造球装置和第二造球装置将含铁原料与还原煤和助熔剂制成母球，再以母球为核心，在母球的外层包裹金属铁粉层，进而得到复合含碳球团，其次将该复合含碳球团在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团。由此通过两次造球，在含铁原料母球的表面包裹金属铁粉层，得到复合含碳球团。在转底炉内的直接还原过程中，含铁物料中铁及其他金属氧化物被逐渐还原，复合含碳球团表层的金属铁粉层可以防止球团表面软熔粘连，同时快速的吸热并向下层球团进行热传导，将炉膛热量传递到球团内部以及下层球团，从而得到金属化率高、球团还原率均匀、可挥发物挥发彻底的优质金属化球团。由于该复合含碳球团具有良好的传热效果，所以可以将转底炉直接还原的布料厚度增至6～8层，由此可以显著提高转底炉的处理效率。

在本实用新型中，所述含铁原料入口为铜渣入口、含锌尘泥入口或铅锌渣入口。

在本实用新型中，所述金属铁粉出口与所述第二混合装置的金属铁粉入口相连。

在本实用新型中，所述转底炉的烟道与二次粉尘收集***相连。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的制备金属化球团的***的结构示意图。

图2是利用本实用新型一个实施的制备金属化球团的***制备金属化球团方法的流程示意图。

图3是利用本实用新型另一个实施的制备金属化球团的***制备金属化球团方法的流程示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提出制备金属化球团的***。根据本实用新型的具体实施例，下面参考图1详细描述制备金属化球团的***。

根据本实用新型的具体实施例，该***包括：第一混合装置10，第一造球装置20，第二混合装置30，第二造球装置40，转底炉50，磨矿磁选装置60。

其中，第一混合装置10具有含铁原料入口11、还原煤入口12、助熔剂入口13、粘结剂入口14和第一混合物料出口15；第一造球装置20具有第一混合物料入口21和母球出口22，第一混合物料入口21与第一混合物料出口15相连；第二混合装置30具有金属铁粉入口31、粘结剂入口32和第二混合物料出口33；第二造球装置40具有母球入口41、第二混合物料入口42和复合含碳球团出口43，母球入口41与母球出口22相连，第二混合物料入口42与第二混合物料出口33相连；转底炉50具有进料区51、还原区52和出料区53，进料区51具有复合含碳球团入口54，出料区53具有金属化球团出口55，复合含碳球团入口54与复合含碳球团出口43相连；以及磨矿磁选装置60具有金属化球团入口61、金属铁粉出口62和尾矿出口63，金属化球团入口61与金属化球团出口55相连。

根据本实用新型的具体实施例，通过采用上述制备金属化球团的***具体可以按照下列步骤制备金属化球团：

将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂在第一混合装置10内进行第一混合，以便得到第一混合物料；将第一混合物料在第一造球装置20内进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂在第二混合装置30内进行第二混合，以便得到第二混合物料；将母球与第二混合物料在第二造球装置40内进行第二造球处理，以便使金属铁粉对母球进行包裹，得到以母球为核心的复合含碳球团；将复合含碳球团送至转底炉50内进行多层布料，并在所述转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将金属化球团在磨矿磁选装置60内进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

由此，采用本实用新型上述实施例的制备金属化球团的***，首先利用第一造球装置和第二造球装置将含铁原料与还原煤和助熔剂制成母球，再以母球为核心，在母球的外层包裹金属铁粉层，进而得到复合含碳球团，其次将该复合含碳球团在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团。由此通过两次造球，在含铁原料母球的表面包裹金属铁粉层，得到复合含碳球团。在转底炉内的直接还原过程中，含铁物料中铁及其他金属氧化物被逐渐还原，复合含碳球团表层的金属铁粉层可以防止球团表面软熔粘连，同时快速的吸热并向下层球团进行热传导，将炉膛热量传递到球团内部以及下层球团，从而得到金属化率高、球团还原率均匀、可挥发物挥发彻底的优质金属化球团。由于该复合含碳球团具有良好的传热效果，所以可以将转底炉直接还原的布料厚度增至6～8层，由此可以显著提高转底炉的处理效率。

下面参考图2-3对利用上述实施例的制备金属化球团的***制备金属化球团的方法进行描述。

S100：第一混合

根据本实用新型的具体实施例，首先将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂在第一混合装置10内进行第一混合，以便得到第一混合物料。

根据本实用新型的具体实施例，含铁原料中的铁含量为20～50质量％，含铁原料为铜冶炼过程产生的铜渣、钢铁厂产生的含锌尘泥、铅锌冶炼过程产生的铅锌渣中的至少一种。因此，第一混合装置10的含铁原料入口可以为铜渣入口、含锌尘泥入口或铅锌渣入口。上述含铁原料中含有铅锌等易挥发物质，锌含量大概为2～18％。由此，采用本实用新型上述实施例的制备金属化球团的***可有效地用于上述含有铅锌等易挥发物质的含铁原料的制球和直接还原处理。有效解决因铺料厚影响挥发物挥发和球团物料之间传热效果差的问题。

S200：第一造球处理

根据本实用新型的具体实施例，将上述第一混合物料在第一造球装置20内进行第一造球处理，以便得到母球。由此将含铁原料制备成母球，位于最终的复合含碳球团的中心，在含铁原料母球的外层通过包裹金属铁粉层，进而可以有效防止在较高还原温度下球团表面熔化导致透气性差，还原效果差等，并且通过包裹金属铁粉层还可以进一步提高球团内和球团之间的传热效果，提高还原效率。

根据本实用新型的具体实施例，母球中的碳氧比为1.5～2.2。发明人发现，若母球中的碳氧比过低不利于铁、铅、锌氧化物的还原，也不利于保持球团周围的还原性气氛，防止表面包裹金属铁粉层的二次氧化；若碳氧比过高，还原剂成本增加，且容易造成球团粉化。因此，在该碳氧比条件下，可保证还原效果，减少由于球团表面金属铁粉的二次氧化造成热传导作用减弱的现象，有利于保持多层球团还原均匀性。

根据本实用新型的具体实施例，母球的粒径为10～14mm。

S300：第二混合

根据本实用新型的具体实施例，将金属铁粉与粘结剂在第二混合装置30内进行第二混合，以便得到第二混合物料。由此便于进一步通过第二造球处理将金属铁粉包裹在母球的表面。

根据本实用新型的具体实施例，金属铁粉与粘结剂的质量比为100：4～6。进一步的，金属铁粉的粒度为0.074mm～0.1mm。如果金属铁粉粒度过细，不利于铅锌物质的挥发，金属铁粉粒度过粗，不利于热传导，同时不易包裹在母球的表层。同时上述粘结剂用量可以有效保证球团外壳的强度。由此通过采用上述粒度的金属铁粉以及与粘结剂的配比可以有效地在母球的表面包裹上金属铁粉层。

S400：第二造球处理

根据本实用新型的具体实施例，将母球与述第二混合物料在第二造球装置40内进行第二造球处理，以便使金属铁粉对母球进行包裹，得到以母球为核心的复合含碳球团。

根据本实用新型的具体实施例，母球的粒径可以为10～14mm，复合含碳球团的粒径可以为11～16mm。根据本实用新型的具体示例，金属铁粉包裹母球的厚度可以为1～2mm。发明人发现，如果金属铁粉包裹的厚度过小，起不到有效传热、提高下层球团温度的作用；如果金属铁粉包裹的厚度过大，则增加成本。

本实用新型通过二次造球，在含铁原料母球的外表面包裹金属铁粉层，利用金属铁粉层良好的传热效果，将炉膛热量传递到球团内部、以及下层球团，进而有效提高物料温度，从而得到金属化率高、球团还原率均匀的优质金属化球团。另外，通过在含铁原料母球的外表面包裹金属铁粉层，还可以有效防止球团表面熔化粘连，进而提高球团透气性，提高复合含碳球团内部的铅、锌平均挥发率。

S500：转底炉内直接还原处理

根据本实用新型的具体实施例，将复合含碳球团送至转底炉50内进行多层布料，并在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团。

根据本实用新型的具体实施例，多层布料的层数为6～8层，高度为50～100mm。而传统方法制备得到的球团，布料层数最大只能达到3层，高度最高只能达到45mm。因此，通过采用上述实施例的方法制备复合含碳球团，复合含碳球团之间热传导效果得到显著提升，由此可以将布料厚度增大至6～8层，高度增至为50～100mm。由此，显著提高转底炉的处理效率。

根据本实用新型的具体实施例，转底炉中炉膛直接还原温度为1000～1250℃，还原过程中含铁物料中铁及其他金属氧化物被逐渐还原，球团表层的金属铁粉层可快速的向下层球团进行热传导，将炉膛热量传递到球团内部、下层球团，从而得到金属化率高、球团还原率均匀的优质金属化球团。经测定，炉膛温度与物料层温度差在20℃以内。表层球团与底层球团的温度差在10℃以内，由此保证上下层球团同时被均匀的还原。转底炉中直接还原时间为10～30min，还原时间得到明显缩短。

根据本实用新型的具体实施例，通过上述方法制备得到的金属化球团的平均金属化率能够达到88％以上，上层球团与底层球团的金属化率差值在2％以下，多层球团物料还原的均匀性显著提高。因此，采用上述制备金属化球团的方法可以显著提高物料温度、解决含碳球团内部传热差、下层球团物料金属化率低的技术难题。并且金属化球团中铅、锌含量<0.5％，上层球团与底层球团的铅锌挥发率差值小于1.5％。进而有效解决了球团易熔化粘连导致的挥发性物质挥发差的技术问题。

根据本实用新型的具体实施例，转底炉的烟道与二次粉尘收集***相连。

S600：球磨和磁选处理

根据本实用新型的具体实施例，最后将金属化球团在球磨和磁选装置60进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

根据本实用新型的具体实施例，所述金属铁粉出口与所述第二混合装置的金属铁粉入口相连。由此可以将经过磁选处理得到的金属铁粉的一部分返回用于第二混合。

实施例1

(1)将铜冶炼渣(TFe为41％，Zn为2.7％)与还原煤、碳酸钠、膨润土进行混合，混合比例为100:27：3：4，碳氧比为1.8，将第一混合物料进行造球，得到母球，所述球团粒级在10～14范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将金属铁粉(粒度为0.074mm～0.1mm)、粘结剂按照100:5进行混匀，混匀后以母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在母球表面，得到复合含碳球团，复合含碳球团合格粒度为12～16mm。

(2)将复合含碳球团均匀的布入转底炉内进行直接还原，铺料厚度为6～7层球团，还原区内的温度为1250℃，还原时间为40min，铁氧化物、锌、铅氧化物被分别还原为金属铁、锌、铅。锌、铅蒸汽在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。金属铁留在金属化球团中。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原球团金属化率为87～90％，其中最表层球团为90％，紧靠炉底的下层球团平均为87％。锌含量<0.03％。上层球团中锌挥发率与下层球团锌挥发率基本保持一致，范围在98.2～99.5％。

(4)金属化球团经破碎、磨矿磁选后得到金属铁粉和尾矿，金属铁粉中铁含量～92％，铁回收率为85％，得到的金属铁粉一部分返回造球***用于含碳球团包裹剂，另一部分直接压块后作为产品出售。

实施例2

(1)将锌渣(TFe为22％，Zn含量为16％，铅含量为4％)与还原煤进行混合，混合比例为100:21，碳氧比为2.2，将第一混合物料进行造球，得到母球，所述球团粒级在10～14范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将金属铁粉(粒度为0.074mm～0.1mm)、粘结剂按照100:5进行混匀，混匀后以母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在母球表面，得到复合含碳球团，复合含碳球团合格粒度为12～16mm。

(2)将复合含碳球团均匀的布入转底炉内进行直接还原，铺料厚度为5～6层球团，还原区内的温度为1200℃，还原时间为30min，铁氧化物、锌氧化物、铅氧化物被分别还原为单质铁、锌、铅。铅和锌蒸汽在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。金属铁留在金属化球团中。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原球团金属化率为83～85％。锌含量<0.5％。上层球团中锌挥发率与下层球团锌挥发率基本保持一致，范围在95.6～97.1％。

(4)金属化球团经破碎、磨矿磁选后得到金属铁粉和尾矿，金属铁粉中铁含量～85％，铁回收率为82％，得到的金属铁粉一部分返回造球***用于含碳球团包裹剂，另一部分直接压块后作为产品出售。

实施例3

(1)将含锌尘泥(TFe为45％，Zn为3％，C为4％)与还原煤、膨润土进行混合，混合比例为100:24：4，碳氧比为1.8，将第一混合物料进行造球，得到母球，所述球团粒级在10～14范围内，不合格的球团经筛分后返回润磨机，重新进入第一造球工序的加料区。将金属铁粉(粒度为0.074mm～0.1mm)、粘结剂按照100:5进行混匀，混匀后以母球为母球，进入第二造球工序，将第二混合物料均匀的包裹在母球表面，得到复合含碳球团，复合含碳球团合格粒度为11～15mm。

(2)将复合含碳球团均匀的布入转底炉内进行直接还原，铺料厚度为7～8层球团，还原区内的温度为1250℃，还原时间为20min，铁氧化物、锌氧化物、钾和钠氧化物被分别还原为单质铁、锌、钾、钠。锌蒸汽在烟道中再次被氧化成氧化铅和氧化锌，含尘烟气经过换热器、掺冷风降低到250℃进入布袋收尘器回收氧化锌粉尘。金属铁留在金属化球团中。

(3)还原结束后球团经出料装置排出炉外，还原球团金属化率为80～82％。锌含量<0.05％。上层球团中锌挥发率与下层球团锌挥发率基本保持一致，范围在98.5～99.5％。

(4)金属化球团可直接送去炼钢，用作炼钢冷却剂。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种制备金属化球团的***，其特征在于，包括：

第一混合装置，所述第一混合装置具有含铁原料入口、还原煤入口、助熔剂入口、粘结剂入口和第一混合物料出口；

第一造球装置，所述第一造球装置具有第一混合物料入口和母球出口，所述第一混合物料入口与所述第一混合物料出口相连；

第二混合装置，所述第二混合装置具有金属铁粉入口、粘结剂入口和第二混合物料出口；

第二造球装置，所述第二造球装置具有母球入口、第二混合物料入口和复合含碳球团出口，所述母球入口与所述母球出口相连，所述第二混合物料入口与所述第二混合物料出口相连；

转底炉，所述转底炉具有进料区、还原区和出料区，所述进料区具有复合含碳球团入口，所述出料区具有金属化球团出口，所述复合含碳球团入口与所述复合含碳球团出口相连；以及

磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口、金属铁粉出口和尾矿出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。

2.根据权利要求1所述制备金属化球团的***，其特征在于，所述含铁原料入口为铜渣入口、含锌尘泥入口或铅锌渣入口。

3.根据权利要求1所述制备金属化球团的***，其特征在于，所述金属铁粉出口与所述第二混合装置的金属铁粉入口相连。

4.根据权利要求1所述制备金属化球团的***，其特征在于，所述转底炉的烟道与二次粉尘收集***相连。