一種制備燒結(jié)鉻鐵礦的系統(tǒng)及方法與流程

本發(fā)明屬于鐵合金冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種制備燒結(jié)鉻鐵礦的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

鉻鐵礦是鐵合金生產(chǎn)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(yù)處理。目前主要的鉻鐵礦粉燒結(jié)方法有直接燒結(jié)法和球團焙燒法。

燒結(jié)法的原料不需要細磨處理，所得鉻鐵礦燒結(jié)產(chǎn)品疏松多孔，表面積大，反應(yīng)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(jié)法產(chǎn)量低，返礦率高，能耗高的缺點。

現(xiàn)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(zhì)量分數(shù)80％，工藝需要大型研磨設(shè)備，能耗大，工藝流程復(fù)雜，投資較大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種工藝流程簡單、能耗低、燒結(jié)效果好的鉻鐵礦粉的燒結(jié)系統(tǒng)及燒結(jié)方法。

本發(fā)明提供的制備燒結(jié)鉻鐵礦的系統(tǒng)，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(fā)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(fā)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(jié)裝置，具有裹粉球團入口和燒結(jié)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(jié)球團入口和碎礦出口，所述燒結(jié)球團入口與所述燒結(jié)裝置的燒結(jié)球團出口相連；

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

優(yōu)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(jié)裝置為抽風式燒結(jié)機。

本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)制備燒結(jié)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(fā)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(fā)性煤，獲得裹粉球團；

將所述裹粉球團送入所述燒結(jié)裝置中進行燒結(jié)，獲得燒結(jié)球團；

將所述燒結(jié)球團冷卻后破碎、篩分，得到成品燒結(jié)礦。

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

優(yōu)選地，所述鉻鐵礦粉中cr2o3的含量≥40wt％、mgo的含量≤8wt％，cr2o3與feo的質(zhì)量比≥2.2。

優(yōu)選地，所述石灰石中caco3的含量≥90wt％，所述硅石中sio2的含量≥90wt％。

優(yōu)選地，燒結(jié)的點火溫度為1000～1300℃。

優(yōu)選地，所述高揮發(fā)性煤中c的含量≥50wt％，揮發(fā)分含量≥40wt％，平均粒徑≤1mm。

優(yōu)選地，所述低揮發(fā)性煤中c的含量≥80wt％，揮發(fā)分含量≤10wt％，平均粒徑≤0.5mm。

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

本發(fā)明中，石灰石和硅石形成低熔點物質(zhì)提供固結(jié)液相，強度高，降低燒結(jié)溫度；燒結(jié)過程中石灰石釋放co2、高揮發(fā)性煤釋放揮發(fā)性物質(zhì)，使燒結(jié)礦疏松多孔，揮發(fā)性物質(zhì)促進燒結(jié)礦預(yù)還原，提高其還原性好，低揮發(fā)性煤提供燒結(jié)燃料，保證燒結(jié)溫度和還原性氣氛，促進燒結(jié)礦預(yù)還原，降低后續(xù)冶煉能耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中的制備燒結(jié)鉻鐵礦的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中的一種制備燒結(jié)鉻鐵礦的工藝流程圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)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(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)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(fā)明的限制。本發(fā)明中wt％指的是質(zhì)量百分含量。

如圖1所示，本發(fā)明提供的制備燒結(jié)鉻鐵礦的系統(tǒng)包括混料裝置1、壓塊裝置2、裹粉裝置3、燒結(jié)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(fā)性煤?；炝涎b置1具有鉻鐵礦粉入口、石灰石入口、硅石入口、高揮發(fā)性煤入口和混合粉出口。在本發(fā)明優(yōu)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(fā)明優(yōu)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(fā)性煤。裹粉裝置3具有球團入口、低揮發(fā)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(fā)明優(yōu)選的實施例中，裹粉裝置3為圓盤造球機。

燒結(jié)裝置4用于制備燒結(jié)球團。燒結(jié)裝置4具有裹粉球團入口和燒結(jié)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(fā)明優(yōu)選的實施例中，燒結(jié)裝置4為抽風式燒結(jié)機。

燒結(jié)后的球團經(jīng)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(jié)礦。

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

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

如圖2所示，本發(fā)明提供的利用上述系統(tǒng)制備燒結(jié)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(fā)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(fā)性煤，獲得裹粉球團；

將裹粉球團送入燒結(jié)裝置4中進行燒結(jié)，獲得燒結(jié)球團；

將燒結(jié)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(jié)礦。

石灰石和硅石形成低熔點物質(zhì)提供固結(jié)液相，強度高，降低燒結(jié)溫度；燒結(jié)過程中石灰石釋放co2、高揮發(fā)性煤釋放揮發(fā)性物質(zhì)，使燒結(jié)礦疏松多孔，揮發(fā)性物質(zhì)促進燒結(jié)礦預(yù)還原，提高其還原性好，低揮發(fā)性煤提供燒結(jié)燃料，保證燒結(jié)溫度和還原性氣氛，促進燒結(jié)礦預(yù)還原，降低后續(xù)冶煉能耗。

在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，鉻鐵礦粉、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤的質(zhì)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(zhì)量比(cr2o3/feo)越大，制得的燒結(jié)球團質(zhì)量越好。在本發(fā)明優(yōu)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(zhì)量百分含量、硅石中sio2的質(zhì)量百分含量越高，制得的燒結(jié)球團質(zhì)量越好。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中石灰石中caco3≥90％、硅石中sio2≥90wt％。

燒結(jié)的點火溫度太低，燒結(jié)效果不好；溫度太高，浪費能源。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，燒結(jié)的點火溫度為1000℃～1300℃。

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

燒結(jié)裝置中料層的高度太低，浪費空間；高度太大，影響燒結(jié)效果。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，燒結(jié)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(shè)料層厚度空隙大小合適，燒結(jié)效果佳。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，球團的直徑為20mm～50mm。

高揮發(fā)性煤中揮發(fā)份的含量越多，在燒結(jié)時更容易使球團疏松多孔。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，高揮發(fā)性煤中c的含量≥50wt％，揮發(fā)分含量≥40wt％。

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

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

實施例1

采用圖1所示的系統(tǒng)及圖2所示的工藝流程制備燒結(jié)鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤和低揮發(fā)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(fā)性煤中c的含量為51.5wt％，揮發(fā)分含量為41.3wt％；低揮發(fā)性煤中c的含量為82.4wt％，揮發(fā)分含量為7.2wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤破碎至1mm以下，將低揮發(fā)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤，獲得裹粉球團。

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

將燒結(jié)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(jié)礦。

燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)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(tǒng)及圖2所示的工藝流程制備燒結(jié)鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤和低揮發(fā)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(fā)性煤中c的含量為52.3wt％，揮發(fā)分含量為43.5wt％；低揮發(fā)性煤中c的含量為82.5wt％，揮發(fā)分含量為7.6wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤破碎至1mm以下，將低揮發(fā)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤，獲得裹粉球團。

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

將燒結(jié)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(jié)礦。

燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)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(tǒng)及圖2所示的工藝流程制備燒結(jié)鉻鐵礦，具體如下：

準備鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤和低揮發(fā)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(fā)性煤中c的含量為54.3wt％，揮發(fā)分含量為42.6wt％；低揮發(fā)性煤中c的含量為84.5wt％，揮發(fā)分含量為8.5wt％。

分別將鉻鐵礦、石灰石、硅石、高揮發(fā)性煤破碎至1mm以下，將低揮發(fā)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤的質(zhì)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(fā)性煤，獲得裹粉球團。

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

將燒結(jié)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(jié)礦。

燒結(jié)礦的轉(zhuǎn)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(fā)明的工藝簡單，能耗小，成本低，制得的燒結(jié)礦質(zhì)量好。

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

本發(fā)明中，石灰石和硅石形成低熔點物質(zhì)提供固結(jié)液相，強度高，降低燒結(jié)溫度；燒結(jié)過程中石灰石釋放co2、高揮發(fā)性煤釋放揮發(fā)性物質(zhì)，使燒結(jié)礦疏松多孔，揮發(fā)性物質(zhì)促進燒結(jié)礦預(yù)還原，提高其還原性好，低揮發(fā)性煤提供燒結(jié)燃料，保證燒結(jié)溫度和還原性氣氛，促進燒結(jié)礦預(yù)還原，降低后續(xù)冶煉能耗。

顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)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(fā)明的保護范圍之中。