專利名稱：利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法
技術領域：
本發明涉及冶金技術領域，具體涉及冶金金屬化球團的生產技術。
背景技術：
現行的金屬化球團生產均是采用鐵精礦粉為原料，以煤粉為還原劑，在豎爐中進行焙燒而獲得。生產出來的金屬化球團雜質含量較高，硫磷去除較難，而原料只能使用鐵精礦粉，成本較高，導致市場推廣困難。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術存在的不足，提出一種利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其核心是利用冶金企業現有的裝置，基本上不改變現有的工藝條件，利用二次成球技術，進行金屬化球團的生產，以降低投資和運行成本。
本發明的技術方案如下 本發明的技術關鍵在于兩點一是利用二次成球技術；二是控制好焙燒爐的溫度和時間，由此生產出不同金屬化率和不同氧化亞鐵率的金屬化球團以滿足用戶的不同需求。 利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，所述方法是利用冶金焙燒爐，采用二次成球技術進行的金屬化球團的生產；
所述方法包括以下步驟 (1)制作球核以占球核總重量的55_90%的冶金含鐵廢料為原料，或者進一步還加入鐵礦粉為原料，以占球核總重量6-40%的煤粉或焦粉或煉鐵重力除塵灰為還原劑，另加占球核總重量0. 5-5%的球團礦用粘接劑，將上述原料、還原劑和粘接劑混合，用造球機制作成粒徑3-10mm的球核； (2)制作生球用生球總重量20-79%的鐵礦粉和/或冶金含鐵廢料、0. 5_3%的球團礦用粘接劑，生球總重量20-79%的球核，用造球機二次成球，制成以鐵礦粉和/或冶金含鐵廢料為球殼，并包裹球核的生球，生球粒徑5-40mm。粒度過小要影響高爐的透氣性；粒度過大要影響高爐的還原性；進燒結機的粒度5-10mm為好；從轉爐用料的角度來講，則要求較大的粒度10-40mm為好。 (3)將生球送入冶金焙燒爐中焙燒，不改變冶金焙燒爐的氧化燃燒氣氛，使球核在球殼內形成還原氣氛，制得金屬化球團。 上述使用的冶金含鐵廢料可選用煉鋼除塵污泥、煉鐵重力除塵灰、燒結環冷除塵灰、軋鋼除塵污泥和/或氧化鐵皮。 球團礦用粘接劑采用球團礦用復合粘接劑、腐植酸或膨潤土。球團礦用復合粘接劑可采用GY-3。 另外，在制作球核時，原料中采用煉鐵重力除塵灰時，可以不用另加還原劑。
另外，生球水分一般為9_12%，生球含水量對其質量影響很大，合適的含水量與原料條件有關，應根據現場當批原料試驗加以確定。 生球質量檢驗生球抗壓強度每個球不小于0. 5-2. 0kg ;生球落下強度將球自0. 5m高處自由落到鋼板上，取其不被摔碎的次數。應> 4次。
對上述原料的基本要求如下 鐵礦粉的鐵品味要求在65%以上，冶金含鐵廢料的鐵品味要求在55%以上，達不到要求的必須經過分選、富集，使其達到。 對球核和生球采用的鐵礦粉和冶金含鐵廢料的粒度要達到-200目占70%以上。 原料水分《8%，原料中有害雜質的要求S《0. 3 ;P《0. 03-0. 12 ;Pb《0. 1 ;
ZnO. 1-0. 2 ;As《0. 07 ;Cu《0. 02 ;鈉、鉀越少越好。對原料脈石成分的要求脈石包括
Si02、A1203、Ca0及Mg0等，在高爐條件下，這些氧化物不能或很難被還原為金屬，最終以爐
渣的形式與鐵分離。前兩項低些好，后前兩項高些好。 本發明中冶金焙燒爐可采用燒結機、冶金球團豎爐或回轉窯。 1、對于采用冶金焙燒爐采用燒結機時，其焙燒工藝過程為 (1)將經二次成球得到的所述生球從燒結生產使用的燒結原料用混合機處加入燒
結生產流程之中，與常規生產燒結礦使用的燒結原料一起混合，生球占總混合料，即燒結礦
原料加生球的總重量的5-30% ，進入燒結臺車上進行燒結，采用燒結礦的生產工藝，得到含
有金屬化球團的燒結礦。所述生球粒度應控制在5-10mm。 2、對于采用冶金焙燒爐采用冶金球團豎爐時，其焙燒工藝過程為 (1)將經二次成球得到的所述生球通過布料機均勻地布料到豎爐頂部的烘干床
上，被560-58(TC的熱風加熱，烘干、預熱； (2)生球再至導風墻均熱段的焙燒帶加熱到1100-120(TC，耗時1-2小時，生球再逐漸進入冷卻區，風冷后緩慢出爐，出爐時的溫度為150-25(TC，得到金屬化球團；所述生球粒度應控制在10-15mm。 3、對于采用冶金焙燒爐采用直接還原鐵回轉窯時，焙燒工藝過程為
(1)將經二次成球得到的所述生球和燃煤，通過提升機自窯尾進入回轉窯，回轉窯溫度控制在500-700°C，以窯體的轉動為動力，爐料緩慢向窯頭運動，逐漸升溫使生球中鐵的還原反應開始發生，爐料溫度控制在900-1 IO(TC，反應5-10小時； (2)將爐料從回轉窯窯頭排出后，進入冷卻筒，使冷卻水噴淋在旋轉著的冷卻筒外壁上，對內部的金屬化球團進行冷卻，然后進行篩分及產品分類，得到金屬化球團；所述生球粒度控制在10-40mm。
本發明的優點 1、采用冶金含鐵廢料為原料，以二次成球形式形成生球在進行焙燒，可降低原料的成本，提高金屬化球團的質量。 2、得到的金屬化球團中硫、磷等有害雜質比只采用鐵礦粉為原料要少，品質更高。
3、采用本發明制得的金屬化球團與氧化球團礦比進入高爐后，高爐運行成本將降低； 4、當金屬化球團的金屬化率達到70%以上時，可取代廢鋼直接進入電爐進行煉鋼。
具體實施例方式
以下，分別以采用燒結機、冶金球團豎爐和回轉窯為例，詳細說明本發明的具體實施過程 實施例1 :在球團豎爐生產金屬化球團1、制作球核采用重力除塵灰98%，含鐵品位55%，含碳28% (重力除塵灰可以取代還原劑的作用，因此可以不另加還原劑)；粘結劑為腐植酸2%;兩者總重量10噸，制成直徑10mm的球核； 制作過程在兩個料倉中分別裝重力除塵灰和腐植酸，用圓盤給料機控制給料速度，勻速布料在皮帶機上。皮帶機將重力除塵灰和腐植酸送入潤磨機(或強力攪拌機)內潤磨(或攪拌)，再經皮帶機送給圓盤造球機造球。球核成型后，經皮帶機、振動篩后進入下一道工序；振動篩下的細料返回潤磨機內潤磨。 2、制作生球球殼原料重量20噸，其中鐵礦粉98%，含鐵品位55% ;膨潤土 2% ;與步驟1得到的球核一起制作，在球核外形成球殼，經過圓盤造球機的二次造球制得生球，直徑15mm，總重30噸。 成球過程在兩個料倉中分別裝鐵礦粉和膨潤土，用圓盤給料機控制給料速度，勻速布料在皮帶機上。皮帶機將鐵礦粉和膨潤土送入潤磨機(或強力攪拌機)內潤磨(或攪拌)，再經皮帶機送給圓盤造球機造球；同時將球核也送人圓盤造球機，與鐵礦粉和膨潤土一起成球，得到生球，經皮帶機、振動篩后進入下一道工序(焙燒)；振動篩下的細料返回潤磨機內潤磨。 3、在球團豎爐內進行焙燒，制得金屬化球團 焙燒氣氛為氧化氣氛，用煤氣作燃料，將30噸生球進入豎爐進行焙燒，全程采用常規球團豎爐熱工制度，過程如下 將生球用皮帶機送給布料機，均勻的布料到豎爐項部的烘干床上，被570°C的熱風加熱。 生球在烘干床上被逐漸烘干、預熱，緩慢下降，逐漸升溫，耗時1小時左右；在道風墻均熱段的焙燒帶被加熱到115(TC，耗時1. 5小時左右，逐漸進入冷卻區，被兩次風冷后緩慢出爐，出爐時的溫度為20(TC左右，全程共耗時6小時左右。 出爐后的成球在鏈帶機上緩慢運走，并被進一步冷卻，它被送去過振動篩，篩下碎
料后的成球即可進入成品堆場，或直接進入下一道工序——高爐煉鐵。 經豎爐焙燒后的球團因含有10X以上的MFe即稱為二次成球金屬化球團。當金屬
化球團的MFe達到70%以上時，可以作為電爐原料直接進入電爐冶煉。 成球質量檢測 球團礦抗壓強度用于大于1000m3的高爐，應不小于2000N/個球；用于小于1000m3的高爐，應不小于1500N/個球。還原膨脹性RSI《20% ;還原性RI > 70% ;低溫還原粉化率RDI > 70%。 產品各項檢測；TFe為63. 5%，其中MFe為31. 6%，球團成品其它檢測指標均已達到技術要求。 實施例2 :在燒結機生產金屬化球團 1、制作球核采用燒結環冷除塵灰78%，含鐵品位58% ;煤粉20% ;腐植酸2% ;三者總重量20噸，制成直徑5mm的球核； 制作過程在三個料倉中分別裝燒結環冷除塵灰、煤粉和腐植酸，用圓盤給料機控 制給料速度，勻速布料在皮帶機上。皮帶機將燒結環冷除塵灰、煤粉和腐植酸送入潤磨機 (或強力攪拌機)內潤磨(或攪拌)，再經皮帶機送給圓盤造球機造球。球核成型后，經皮 帶機、振動篩后進入下一道工序；振動篩下的細料返回潤磨機內潤磨。 2、制作生球球殼原料重量40噸，采用鐵礦粉(98% );含鐵品位55%;(不含碳) 粘結劑為膨潤土 (2%);在球核外形成球殼，經過圓盤造球機的二次造球制得生球，直徑 10mm，總重60噸。 成球過程在兩個料倉中分別裝鐵礦粉和膨潤土，用圓盤給料機控制給料速度，勻 速布料在皮帶機上。皮帶機將鐵礦粉和膨潤土送入潤磨機(或強力攪拌機)內潤磨(或攪 拌)，再經皮帶機送給圓盤造球機造球；同時將球核也送人圓盤造球機，與鐵礦粉和膨潤土 一起成球，得到生球，經皮帶機、振動篩后進入下一道工序(焙燒)；振動篩下的細料返回潤 磨機內潤磨。 3、在燒結機內進行焙燒，制得金屬化球團 抽風燒結生產程序為將經過必要準備處理(破碎、混勻和預配料)的燒結原料 (是指現有生產燒結礦所需要的燒結原料，包括燃料、熔劑及含鐵原料等)運至配料室，按 一定比例進行配料，然后再配入一部分反礦，并送到混合機進行加水潤濕、混勻和制粒，使 得到可以燒結混合料。 將經二次成球的生球按燒結原料加生球總重量的20% ，由混合機處加入燒結生產 流程之中，與燒結混合料進行混合，總的混合料由布料機鋪到燒結臺車上進行點火燒結。燒 結過程是靠抽風機從上向下抽進的空氣，燃燒混合料層中的燃料，自上而下，不斷進行。
燒結中產生的廢氣經除塵器除塵后，由風機抽入煙囪，排入大氣。
燒好含有金屬化球團的燒結礦經單輥破碎機破碎后篩分，篩上物為成品燒結礦送 往高爐，篩下物為返礦，返礦配入混合料重新燒結。 由于燒結原料經混合機出來的混合料的粒度要求10mm以上的不得超過10% ;所 以，進入燒結的二次成球的生球粒度應控制在5-10mm左右，其球核粒度應控制在2-5mm左 右。 產品檢測；TFe為61. 5%，其中MFe為23. 3%。
實施例3 :在回轉窯生產金屬化球團 1、制作球核采用煉鋼除塵污泥73%，含鐵品位63% ;煤粉25% ;腐植酸2% :上
述三者合計重量100噸，制成直徑15mm的球核，方法同實施例2。 2、制作生球球殼原料重量100噸，采用鐵礦粉98%，含鐵品位63% ;膨潤土 2% ; 在球核外形成球殼，經過圓盤造球機的二次造球制得生球，直徑20mm，總重200噸。制作過 程同實施例2。 3、在球團豎爐內進行焙燒，制得金屬化球團 將經二次成球得到的所述生球200頓和燃煤30噸，通過提升機自窯尾進入回轉 窯，以窯體的轉動為動力，爐料緩慢向窯頭運動，溫度逐漸升高。爐料溫度達到一定水平時 (800°C )，生球中鐵的還原反應開始發生，并隨著溫度的提高越來越劇烈，這一過程約需要 5-8小時。
爐料從回轉窯窯頭排出后，通過一個冷卻筒，冷卻水噴淋在旋轉著的筒壁上，對金
屬化球團進行冷卻，然后進行篩分及產品分類。 產品檢測；TFe為71. 8%，其中MFe為56. 2%。 實施例4 : 球核原料采用重力除塵灰98%，含鐵品位55%;含碳25% (不另加還原劑)；粘結 劑為腐植酸2%;球核重量1公斤；制成球核直徑10mm。球殼原料采用鐵礦粉98%，含鐵品 位55%，不含碳。粘結劑為膨潤土2% ;在球核外形成球殼，球殼重量2公斤。二次成球直 徑15mm，總重3公斤。 在自制試驗爐內進行焙燒試驗；試驗氣氛為氧化氣氛；用液化氣作燃料，生球置 于爐內；升溫至20(TC，保溫1小時，烘干水分；然后緩慢升溫1小時到IIO(TC ;恒溫90分 鐘；再緩慢降溫150分鐘；(全程模擬球團豎爐熱工制度)取出產品進行各項檢測；TFe為 63%，其中MFe為33%，球團成品其它檢測指標均已達到技術要求。
實施例5: 球核原料采用氧化鐵皮78%，含鐵品位65% ;煤粉20% (還原劑)；腐植酸2% ; 球核原料總重量1公斤，制成球核，直徑10mm。 球殼原料采用煉鋼除塵污泥98%，含鐵品位61%，不含碳，粘結劑為膨潤土 2% ;
在球核外形成球殼，球殼重量2公斤，二次成球直徑15mm，總重3公斤。 在自制試驗爐內進行焙燒試驗，試驗氣氛為氧化氣氛，用液化氣作燃料，生球置于
爐內；升溫至20(TC，保溫1小時，烘干水分；然后緩慢升溫1小時到IIO(TC ;恒溫90分鐘；
再緩慢降溫150分鐘；(全程模擬球團豎爐熱工制度)取出產品進行各項檢測；TFe為73X，
其中MFe為36%，球團成品其它檢測指標均已達到技術要求。 實施例6 : 燒結機試驗球核原料采用燒結環冷除塵灰78%，含鐵品位55% ;煤粉20% (還 原劑)；粘結劑為腐植酸2% ;三者總重量10噸，制成球核(直徑5mm)。
球殼原料采用鐵礦粉98%，含鐵品位55% ;(不含碳)粘結劑為膨潤土 2% ;在球 核外形成球殼，球殼總重量20噸；二次成球直徑10mm，總重30噸。 在試驗燒結機內進行焙燒試驗；試驗氣氛為氧化氣氛；用煤氣作燃料，生球進入 燒結機內進行焙燒；(全程采用常規燒結機熱工制度)取出產品進行各項檢測；TFe為 62. 2%，其中MFe為26%，燒結礦成品其它檢測指標均已達到技術要求。
實施例7 : 回轉窯試驗球核原料采用氧化鐵皮78%，含鐵品位65% ;煤粉20% (還原劑)； 粘結劑為復合粘結劑GY-3(開封煤炭研究所研制并銷售)(2%);三者總重量10噸，制成球 核(直徑15咖)。 球殼原料采用煉鋼除塵污泥98%，含鐵品位61%，不含碳，粘結劑為膨潤土 2% ; 在球核外形成球殼，球殼總重量20噸；二次成球直徑25mm ;總重30噸。 在試驗回轉窯內進行焙燒試驗；試驗氣氛為氧化氣氛；用煤氣作燃料，生球進入 回轉窯內進行焙燒；(全程采用常規回轉窯熱工制度)取出產品進行各項檢測；TFe為 73. 8%，其中MFe為56. 9%，球團成品其它檢測指標均已達到技術要求。
權利要求
利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，所述方法是利用冶金焙燒爐，采用二次成球技術進行的金屬化球團的生產；所述方法包括以下步驟(1)制作球核以占球核總重量的55-90％的冶金含鐵廢料為原料，或者進一步加入鐵礦粉為原料，以占球核總重量6-40％的煤粉或焦粉或煉鐵重力除塵灰為還原劑，另加占球核總重量0.5-5％的球團礦用粘接劑，將上述原料、還原劑和粘接劑混合，用造球機制作成粒徑3-10mm的球核；(2)制作生球用生球總重量20-79％的鐵礦粉和/或冶金含鐵廢料、0.5-3％的球團礦用粘接劑，生球總重量20-79％的球核，用造球機二次成球，制成以鐵礦粉和/或冶金含鐵廢料為球殼，并包裹球核的生球，生球粒徑5-40mm；(3)將生球送入冶金焙燒爐中焙燒，利用冶金焙燒爐的氧化燃燒氣氛，使球核在球殼內形成還原氣氛，制得金屬化球團。
2. 根據權利要求1所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述冶金焙燒爐采用燒結機、冶金球團豎爐或回轉窯。
3. 根據權利要求2所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，采用冶金焙燒爐采用燒結機時，其焙燒工藝過程為將經二次成球得到的所述生球從混合燒結礦原料的混合機處加入燒結生產流程之中，與生產燒結礦使用的燒結礦原料一起混合，所述生球占總混合料，即燒結礦原料加生球的總重量的5-30%，進入燒結臺車上進行燒結，得到含有金屬化球團的燒結礦；所述生球粒度應控制在5-10mm。
4. 根據權利要求2所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述冶金焙燒爐采用冶金球團豎爐時，其焙燒工藝過程為(1) 將經二次成球得到的所述生球通過布料機均勻地布料到豎爐頂部的烘干床上，用560-58(TC的熱風加熱，烘干、預熱；(2) 生球再至導風墻均熱段的焙燒帶，加熱到1100-120(TC，耗時l-2小時，生球再逐漸進入冷卻區，風冷后緩慢出爐，出爐時的溫度為150-25(TC，得到金屬化球團；所述生球粒度應控制在10-15mm。
5. 根據權利要求2所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述冶金焙燒爐采用直接還原鐵回轉窯時，焙燒工藝過程為(1) 將經二次成球得到的所述生球和燃煤，通過提升機自窯尾進入回轉窯，回轉窯溫度控制在500-700°C，以窯體的轉動為動力，爐料緩慢向窯頭運動，逐漸升溫使生球中鐵的還原反應開始發生，爐料溫度控制在900-1 IO(TC，反應5-10小時；(2) 將爐料從回轉窯窯頭排出后，進入冷卻筒，用冷卻水噴淋在旋轉著的冷卻筒外壁上，對內部的爐料進行冷卻，然后進行篩分及產品分類，得到金屬化球團；所述生球粒度控制在10-40mm。
6. 根據權利要求1-5之任一項所述所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述冶金含鐵廢料采用煉鋼除塵污泥、煉鐵重力除塵灰、燒結環冷除塵灰、軋鋼除塵污泥和/或氧化鐵皮。
7. 根據權利要求l-5之任一項所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述鐵礦粉的鐵品味要求在65%以上，所述冶金含鐵廢料的鐵品味要求在55%以上；所述金屬化球團的金屬化率為5-80% ;對球核和生球采用的鐵礦粉和冶金含鐵廢料的粒度要達到-200目占70%以上。
8. 根據權利要求l-5之任一項所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述球團礦用粘接劑采用球團礦用復合粘接劑、腐植酸或膨潤土。
9. 根據權利要求l-5之任一項所述的利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，其特征在于，所述球團礦用復合粘接劑采用GY-3。
全文摘要
本發明提出一種利用冶金焙燒爐生產金屬化球團的方法，所述方法是利用冶金焙燒爐，采用二次成球技術進行的金屬化球團的生產。球核冶金含鐵廢料為原料，與球殼材料鐵礦粉和/或冶金含鐵廢料進行二次成球制得生球，再將生球在冶金焙燒爐中焙燒，不改變冶金焙燒爐的氧化燃燒氣氛，使球核在球殼內形成還原氣氛，制得金屬化球團。本方法的關鍵是利用冶金企業現有的裝置，基本上不改變現有的工藝條件，利用二次成球技術，進行金屬化球團的生產，以降低投資和運行成本。
文檔編號C22B1/16GK101717854SQ200910250999
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月25日 優先權日2009年12月25日
發明者李秉正, 鄧勇 申請人:重慶瑞帆再生資源開發有限公司