一種制備燒結鉻鐵礦的系統及方法與流程

本發明屬于鐵合金冶煉技術領域，具體地，涉及一種制備燒結鉻鐵礦的系統及方法。

背景技術：

鉻鐵礦是鐵合金生產高碳鉻鐵的重要原料，其中大部分是粉料。鉻鐵冶煉時若直接用鉻鐵粉礦會使電爐透氣性變差，惡化爐況、增加能耗，不利于電爐的安全運行，因而必須對鉻鐵礦粉進行預處理。目前主要的鉻鐵礦粉燒結方法有直接燒結法和球團焙燒法。

燒結法的原料不需要細磨處理，所得鉻鐵礦燒結產品疏松多孔，表面積大，反應性能好，工藝比較成熟；但由于鉻鐵礦熔點高，難形成低熔點的液相，鉻鐵礦粉粒度細，惡化料層的透氣性，使得燒結法產量低，返礦率高，能耗高的缺點。

現有的球團焙燒法是將鉻鐵礦粉和煤粉(或焦粉)干燥、混合研磨、混料、然后外加膨潤土和水造球，最后進行干燥和焙燒獲得還原(氧化)球團，但要求將鉻鐵礦粉研磨至粒度小于0.074mm的質量分數80％，工藝需要大型研磨設備，能耗大，工藝流程復雜，投資較大。

技術實現要素：

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種工藝流程簡單、能耗低、燒結效果好的鉻鐵礦粉的燒結系統及燒結方法。

本發明提供的制備燒結鉻鐵礦的系統，包括：

混料裝置，具有鉻鐵礦粉入口、石灰石入口、硅石入口、高揮發性煤入口和混合粉出口；

壓塊裝置，具有混合粉入口和球團出口，所述混合粉入口與所述混料裝置的混合粉出口相連；

裹粉裝置，具有球團入口、低揮發性煤入口和裹粉球團出口，所述球團入口與所述壓塊裝置的球團出口相連；

燒結裝置，具有裹粉球團入口和燒結球團出口，所述裹粉球團入口與所述裹粉裝置的裹粉球團出口相連；

破碎裝置，具有燒結球團入口和碎礦出口，所述燒結球團入口與所述燒結裝置的燒結球團出口相連；

篩分裝置，具有碎礦入口和成品燒結礦出口，所述碎礦入口與所述破碎裝置的碎礦出口相連。

優選地，所述混料裝置為臥式滾筒混料機，所述壓塊裝置為對輥壓球機，所述裹粉裝置為圓盤造球機，所述燒結裝置為抽風式燒結機。

本發明提供的利用上述系統制備燒結鉻鐵礦的方法，包括如下步驟：

將鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤送入所述混料裝置中混合均勻，獲得混合粉；

將所述混合粉送入所述壓塊裝置中進行壓塊，獲得球團；

將所述球團送入所述裹粉裝置中，在所述球團表面均勻裹覆一層低揮發性煤，獲得裹粉球團；

將所述裹粉球團送入所述燒結裝置中進行燒結，獲得燒結球團；

將所述燒結球團冷卻后破碎、篩分，得到成品燒結礦。

優選地，所述鉻鐵礦粉、所述石灰石、所述硅石、所述高揮發性煤的質量比為1：(0.05～0.15)：(0.05～0.15)：(0.05～0.10)。

優選地，所述鉻鐵礦粉中cr2o3的含量≥40wt％、mgo的含量≤8wt％，cr2o3與feo的質量比≥2.2。

優選地，所述石灰石中caco3的含量≥90wt％，所述硅石中sio2的含量≥90wt％。

優選地，燒結的點火溫度為1000～1300℃。

優選地，所述高揮發性煤中c的含量≥50wt％，揮發分含量≥40wt％，平均粒徑≤1mm。

優選地，所述低揮發性煤中c的含量≥80wt％，揮發分含量≤10wt％，平均粒徑≤0.5mm。

本發明通過將鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤混勻壓球，將球團外面裹一層低揮發性煤燒結，燒結后進行冷卻、破碎、篩分獲得成品燒結礦，所得燒結礦還原性好，強度高，且具有燒結溫度低，能耗低等優點。

本發明中，石灰石和硅石形成低熔點物質提供固結液相，強度高，降低燒結溫度；燒結過程中石灰石釋放co2、高揮發性煤釋放揮發性物質，使燒結礦疏松多孔，揮發性物質促進燒結礦預還原，提高其還原性好，低揮發性煤提供燒結燃料，保證燒結溫度和還原性氣氛，促進燒結礦預還原，降低后續冶煉能耗。

附圖說明

圖1為本發明實施例中的制備燒結鉻鐵礦的系統的結構示意圖。

圖2為本發明實施例中的一種制備燒結鉻鐵礦的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。本發明中wt％指的是質量百分含量。

如圖1所示，本發明提供的制備燒結鉻鐵礦的系統包括混料裝置1、壓塊裝置2、裹粉裝置3、燒結裝置4、破碎裝置5和篩分裝置6。

混料裝置1用于混合鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤。混料裝置1具有鉻鐵礦粉入口、石灰石入口、硅石入口、高揮發性煤入口和混合粉出口。在本發明優選的實施例中，混料裝置1為臥式滾筒混料機。

壓塊裝置2用于將混料裝置1制備出的混合粉壓制成球團。壓塊裝置2具有混合粉入口和球團出口，混合粉入口與混料裝置1的混合粉出口相連。在本發明優選的實施例中，壓塊裝置2為對輥壓球機。

裹粉裝置3用于在球團表面均勻裹覆一層低揮發性煤。裹粉裝置3具有球團入口、低揮發性煤入口和裹粉球團出口，球團入口與壓塊裝置2的球團出口相連。在本發明優選的實施例中，裹粉裝置3為圓盤造球機。

燒結裝置4用于制備燒結球團。燒結裝置4具有裹粉球團入口和燒結球團出口，裹粉球團入口與裹粉裝置3的裹粉球團出口相連。在本發明優選的實施例中，燒結裝置4為抽風式燒結機。

燒結后的球團經過冷卻后在破碎裝置5中進行破碎，再在篩分裝置6中篩選出大小合適的成品燒結礦。

破碎裝置5具有燒結球團入口和碎礦出口，燒結球團入口與燒結裝置4的燒結球團出口相連。篩分裝置6具有碎礦入口和成品燒結礦出口，碎礦入口與破碎裝置5的碎礦出口相連。

本發明通過將鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤混勻壓球，將球團外面裹一層低揮發性煤燒結，燒結后進行冷卻、破碎、篩分獲得成品燒結礦，所得燒結礦還原性好，強度高，且具有燒結溫度低，能耗低等優點。

如圖2所示，本發明提供的利用上述系統制備燒結鉻鐵礦的方法，包括如下步驟：

將鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤送入混料裝置1中混合均勻，獲得混合粉；

將混合粉送入壓塊裝置2中進行壓塊，獲得球團；

將球團送入裹粉裝置3中，在球團表面均勻裹覆一層低揮發性煤，獲得裹粉球團；

將裹粉球團送入燒結裝置4中進行燒結，獲得燒結球團；

將燒結球團依次送入破碎裝置5和篩分裝置6中冷卻后破碎、篩分，得到成品燒結礦。

石灰石和硅石形成低熔點物質提供固結液相，強度高，降低燒結溫度；燒結過程中石灰石釋放co2、高揮發性煤釋放揮發性物質，使燒結礦疏松多孔，揮發性物質促進燒結礦預還原，提高其還原性好，低揮發性煤提供燒結燃料，保證燒結溫度和還原性氣氛，促進燒結礦預還原，降低后續冶煉能耗。

在本發明優選的實施例中，鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤的質量比為1：(0.05～0.15)：(0.05～0.15)：(0.05～0.10)。

鉻鐵礦粉中cr2o3的含量越高、mgo的含量越低、cr2o3與feo的質量比(cr2o3/feo)越大，制得的燒結球團質量越好。在本發明優選的實施例中，鉻鐵礦粉中cr2o3≥40wt％，mgo的含量≤8wt％，cr2o3/feo≥2.2。

石灰石中caco3的質量百分含量、硅石中sio2的質量百分含量越高，制得的燒結球團質量越好。在本發明優選的實施例中石灰石中caco3≥90％、硅石中sio2≥90wt％。

燒結的點火溫度太低，燒結效果不好；溫度太高，浪費能源。在本發明優選的實施例中，燒結的點火溫度為1000℃～1300℃。

鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤、低揮發性煤越細，制得的球團的燒結效果越好，但會提高工藝成本，降低生產效率。在本發明優選的實施例中，鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤的粒徑≤1mm，低揮發性煤的粒徑≤0.5mm。

燒結裝置中料層的高度太低，浪費空間；高度太大，影響燒結效果。在本發明優選的實施例中，燒結裝置中料層的高度為400mm～800mm。

球團的直徑一定的粒度范圍才能保證鋪設料層厚度空隙大小合適，燒結效果佳。在本發明優選的實施例中，球團的直徑為20mm～50mm。

高揮發性煤中揮發份的含量越多，在燒結時更容易使球團疏松多孔。在本發明優選的實施例中，高揮發性煤中c的含量≥50wt％，揮發分含量≥40wt％。

本發明中，低揮發性煤作為燃料煤和預還原碳源使用，因此含c量越高、揮發分含量越低越好。在本發明優選的實施例中，低揮發性煤中c的含量≥80wt％，揮發分含量≤10wt％。

下面參考具體實施例，對本發明進行說明。下述實施例中所取工藝條件數值均為示例性的，其可取數值范圍如前述發明內容中所示。下述實施例所用的檢測方法均為本行業常規的檢測方法。

實施例1

采用圖1所示的系統及圖2所示的工藝流程制備燒結鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤和低揮發性煤。所用的鉻鐵礦中cr2o3的含量為42.5wt％，cr2o3/feo＝2.4，mgo的含量為6.5wt％；石灰石中caco3的含量為92.3wt％，硅石中sio2的含量為97.5wt％；高揮發性煤中c的含量為51.5wt％，揮發分含量為41.3wt％；低揮發性煤中c的含量為82.4wt％，揮發分含量為7.2wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤破碎至1mm以下，將低揮發性煤破碎至粒徑小于0.4mm。

按照鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤的質量比為1:0.05:0.05:0.05比例在混料裝置1混勻后在壓塊裝置2中壓塊，球團粒度為20mm。

按照球團、低揮發性煤的質量比為1:0.01比例，在裹粉裝置3中將球團表面裹一層低揮發性煤，獲得裹粉球團。

將裹粉球團送入燒結裝置4中進行燒結，獲得燒結球團。燒結裝置4中料層的高度為400mm。燒結的點火溫度為1000℃。

將燒結球團依次送入破碎裝置5和篩分裝置6中冷卻后破碎、篩分，選取粒度為20mm的成品燒結礦。

燒結礦的轉鼓強度為87.25％，還原膨脹率為6.33％，還原粉化率rdi+3.15大于91％。

實施例2

采用圖1所示的系統及圖2所示的工藝流程制備燒結鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤和低揮發性煤。所用的鉻鐵礦中cr2o3的含量為45.8wt％，cr2o3/feo＝2.3，mgo的含量為5.8wt％；石灰石中caco3的含量為91.5wt％，硅石中sio2的含量為91.3wt％；高揮發性煤中c的含量為52.3wt％，揮發分含量為43.5wt％；低揮發性煤中c的含量為82.5wt％，揮發分含量為7.6wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤破碎至1mm以下，將低揮發性煤破碎至粒徑小于0.4mm。

按照鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤的質量比為1:0.15:0.1:0.07比例在混料裝置1混勻后在壓塊裝置2中壓塊，球團粒度為30mm。

按照球團、低揮發性煤的質量比為1:0.02比例，在裹粉裝置3中將球團表面裹一層低揮發性煤，獲得裹粉球團。

將裹粉球團送入燒結裝置4中進行燒結，獲得燒結球團。燒結裝置4中料層的高度為800mm。燒結的點火溫度為1300℃。

將燒結球團依次送入破碎裝置5和篩分裝置6中冷卻后破碎、篩分，選取粒度為30mm的成品燒結礦。

燒結礦的轉鼓強度為87.13％，還原膨脹率為6.83％，還原粉化率rdi+3.15大于92％。

實施例3

采用圖1所示的系統及圖2所示的工藝流程制備燒結鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤和低揮發性煤。所用的鉻鐵礦中cr2o3的含量為46.3wt％，cr2o3/feo＝2.2，mgo的含量為6.1wt％；石灰石中caco3的含量為92.8wt％，硅石中sio2的含量為96.5wt％；高揮發性煤中c的含量為54.3wt％，揮發分含量為42.6wt％；低揮發性煤中c的含量為84.5wt％，揮發分含量為8.5wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發性煤破碎至1mm以下，將低揮發性煤破碎至粒徑小于0.4mm。

按照鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發性煤的質量比為1:0.1:0.15:0.1比例在混料裝置1混勻后在壓塊裝置2中壓塊，球團粒度為20mm。

按照球團、低揮發性煤的質量比為1:0.02比例，在裹粉裝置3中將球團表面裹一層低揮發性煤，獲得裹粉球團。

將裹粉球團送入燒結裝置4中進行燒結，獲得燒結球團。燒結裝置4中料層的高度為600mm。燒結的點火溫度為1200℃。

將燒結球團依次送入破碎裝置5和篩分裝置6中冷卻后破碎、篩分，選取粒度為20mm的成品燒結礦。

燒結礦的轉鼓強度為88.31％，還原膨脹率為6.85％，還原粉化率rdi+3.15大于93％。

從上述實施例可知，本發明的工藝簡單，能耗小，成本低，制得的燒結礦質量好。

綜上，本發明通過將鉻鐵礦粉、石灰石、硅石和高揮發性煤混勻壓球，將球團外面裹一層低揮發性煤燒結，燒結后進行冷卻、破碎、篩分獲得成品燒結礦，所得燒結礦還原性好，強度高，且具有燒結溫度低，能耗低等優點。

本發明中，石灰石和硅石形成低熔點物質提供固結液相，強度高，降低燒結溫度；燒結過程中石灰石釋放co2、高揮發性煤釋放揮發性物質，使燒結礦疏松多孔，揮發性物質促進燒結礦預還原，提高其還原性好，低揮發性煤提供燒結燃料，保證燒結溫度和還原性氣氛，促進燒結礦預還原，降低后續冶煉能耗。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明的保護范圍之中。