專利名稱：使用燒結(jié)混合物增強(qiáng)劑所進(jìn)行的燒結(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的燒結(jié)在高爐(blast furnace)中所使用的礦物礦石的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及用含水的過(guò)渡金屬硫酸鹽對(duì)燒結(jié)混合物進(jìn)行處理，從而增強(qiáng)燒結(jié)操作。
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種將金屬的硫化物(sulfidic metal)燒結(jié)成金屬氧化物的方法。金屬氧化物適于作為用于還原金屬氧化物并且回收元素金屬的高爐的進(jìn)料。更具體而言，本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)燒結(jié)操作的方法，所述方法包括用含水的過(guò)渡金屬硫酸鹽對(duì)燒結(jié)混合物進(jìn)行處理。
在燒結(jié)過(guò)程中，一淺料層的細(xì)粒通過(guò)熱交換和顆粒熔合而產(chǎn)生結(jié)塊。通過(guò)與產(chǎn)生結(jié)塊的含礦物的細(xì)料層相混合的固體燃料的燃燒而產(chǎn)生熱量。通過(guò)點(diǎn)燃暴露于料層表面的燃料開始進(jìn)行燃燒，其后通過(guò)通常施加在料層底部的誘導(dǎo)通風(fēng)導(dǎo)致狹窄的高溫區(qū)移動(dòng)通過(guò)料層。在狹窄的燃燒區(qū)內(nèi)，相鄰顆粒的表面達(dá)到熔化溫度并且脈石成分形成半液態(tài)爐渣。所述結(jié)合受到熔化、晶粒長(zhǎng)大和爐渣液化的綜合影響作用。從燃料和助熔石中產(chǎn)生揮發(fā)性物質(zhì)產(chǎn)生了一種起泡狀態(tài)且引入的空氣使前進(jìn)的熔合區(qū)的后邊緣急冷和固化。所述產(chǎn)物包括結(jié)合在爐渣基質(zhì)中的蜂窩狀礦石。
在煉鐵行業(yè)中，用于進(jìn)行燒結(jié)的基本材料包括含鐵的細(xì)粉料與微粒狀固體燃料的混合物。含鐵的成分主要是細(xì)鐵粉、再生燒結(jié)細(xì)粉和煙道爐灰，且還可包括軋屑、平爐除塵器中的爐灰、來(lái)自氧氣堿性轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝(BOP)的爐灰以及相似的含鐵材料。焦末是最普通的固體燃料，然而還可以使用其它的含碳材料。另外，已成為慣例的是向燒結(jié)混合物中加入石灰石細(xì)粉。細(xì)粉材料的該組分充分混合并且以淺料層的形式被放置在帶式燒結(jié)機(jī)上，其深度很少小于6英寸或大于20英寸。在點(diǎn)燃之后，在跨在料層上的爐內(nèi)，所述料層的表面被加熱至大約1269℃至1370℃，燃料開始進(jìn)行燃燒并且表面上的細(xì)顆粒熔合在一起。當(dāng)空氣被抽出通過(guò)所述料層時(shí)，燃燒和熔合的高溫區(qū)向下移動(dòng)通過(guò)所述料層并且產(chǎn)生結(jié)合在一起的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。
在該工藝中，誘導(dǎo)空氣受到覆蓋在燃燒和熔合區(qū)上的熱燒結(jié)物的預(yù)熱，并且包含在燃燒產(chǎn)物和過(guò)量空氣中的可感覺到的熱量被傳送至熔合區(qū)下面的料層。
燒結(jié)設(shè)備的具體設(shè)計(jì)和物理布置以及物料的流態(tài)在不同設(shè)備中可明顯不同。所述設(shè)備選型一般基于所需生產(chǎn)能力、空間可用性、投資性成本、待處理的物料和主流工藝。然而，每一設(shè)備可被再分為三個(gè)不同的作業(yè)階段。分別是1)原料加工、2)燒結(jié)制造和3)產(chǎn)品加工。
在原料加工作業(yè)中，一般在礦山對(duì)鐵礦石進(jìn)行過(guò)篩和選礦，且對(duì)于燒結(jié)制造而言，～10毫米的給礦是可接受的。一個(gè)獨(dú)立的原料系統(tǒng)處理其余材料，例如煙道爐灰、助熔劑、焦末、設(shè)備廢料等。包括焦末的添加劑被壓碎成尺寸大小在～3-～15之間，用于制備燒結(jié)混合物并且被直接傳送至貯倉(cāng)。所需物料自貯倉(cāng)中的原料以受控和規(guī)定的速度被供料到公共集料帶上。為了提供更好的均勻性，對(duì)原料進(jìn)行鋪料和混合處理，以便為燒結(jié)料層提供確定比例的物料。在混合和調(diào)節(jié)過(guò)程中加入用于對(duì)混合物進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)的水分。經(jīng)過(guò)混合和造微粒的供料被輸送至帶式燒結(jié)機(jī)。
整個(gè)燒結(jié)制造本身在帶式燒結(jié)機(jī)上進(jìn)行。在供給原料混合物之前，一爐篦層的冷卻的中等尺寸大小，通常為15-40毫米大小，的燒結(jié)物被裝到機(jī)器上，深度通常為25-50毫米。這樣做從而降低了爐篦條(grate bar)暴露所處的溫度；更低的溫度延長(zhǎng)了爐篦條的壽命。該層足以減少到達(dá)并且通過(guò)爐篦條的細(xì)粉料的量。原料混合物被直接供給到爐篦層上達(dá)到通常為300-500毫米的預(yù)定料層深度。其可被用液態(tài)或氣態(tài)燃料進(jìn)行焙燒的爐子點(diǎn)火，并且啟動(dòng)燒結(jié)工藝。調(diào)節(jié)機(jī)器(帶式燒結(jié)機(jī))的速度，從而使得當(dāng)所述物料到達(dá)該機(jī)器的排出端時(shí)，熔合高溫區(qū)到達(dá)爐篦層。
在點(diǎn)火之后，抽風(fēng)機(jī)將空氣抽出通過(guò)燒結(jié)料層進(jìn)入位于帶式燒結(jié)機(jī)下面的風(fēng)箱并且隨后進(jìn)入一條或多條收集干管，通常造成加壓空氣點(diǎn)火和燒結(jié)混合物的熔合。在旋風(fēng)式分離器或靜電除塵器中完成排氣的清洗除塵。
在帶式燒結(jié)機(jī)的排出階段開始進(jìn)行產(chǎn)品加工，其中多孔的粘附團(tuán)塊通過(guò)破碎機(jī)。將大塊料餅的尺寸減至最大尺寸為200-300毫米從而有利于進(jìn)行冷卻。由所述破碎作業(yè)產(chǎn)生的細(xì)粉料通過(guò)篩分被除去并且再循環(huán)成原料混合物供料。所述篩上物被輸送至燒結(jié)冷卻器。其通常為使空氣通過(guò)熱的燒結(jié)料層的裝置。其目的在于降低燒結(jié)物的溫度，從而使得可以隨后進(jìn)行處理而不會(huì)損壞傳輸設(shè)備。自冷卻器，通常將燒結(jié)物冷篩分為三種尺寸。通常小于5毫米的最小尺寸的粉料被重復(fù)利用作為冷回流細(xì)粉料。通常尺寸在10毫米-40毫米之間的粉料或是作為爐篦層被重復(fù)利用，或是根據(jù)爐篦層材料的需要被送至產(chǎn)物儲(chǔ)存裝置。最粗尺寸的粉料被直接送至產(chǎn)物儲(chǔ)存裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)向燒結(jié)混合物中添加過(guò)渡金屬的硫酸鹽例如硫酸銅或硫酸錳可使燒結(jié)作業(yè)速度增加。該過(guò)渡金屬的硫酸鹽優(yōu)選以水溶液的形式被加入到燒結(jié)基礎(chǔ)混合物或修整進(jìn)料(trim feed)中。
具體實(shí)施例方式
高爐為一種對(duì)流氣固反應(yīng)器，其中固體爐料向下移動(dòng)，同時(shí)熱的還原性氣體向上流動(dòng)。利用允許使用最少氣體溝道獲得高速氣體流動(dòng)的可透過(guò)覆蓋層(burden)，獲得所述固體爐料與還原性氣體之間的最佳接觸。這就是礦石和助熔劑產(chǎn)生結(jié)塊的主要原因。礦物礦石被壓碎從而產(chǎn)生規(guī)定的晶粒尺寸。在該壓碎工藝過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)礦石和精礦(超細(xì)礦石)結(jié)塊用于在高爐中使用。調(diào)整爐渣的化學(xué)成分從而得到能夠自由進(jìn)行流動(dòng)的明顯的爐渣層。使細(xì)粉結(jié)塊并且制備助熔劑從而賦予爐渣最需要的化學(xué)性質(zhì)的工藝是燒結(jié)工藝。燒結(jié)要求晶粒尺寸大于2毫米。尺寸小于2毫米的顆粒被制成球團(tuán)。
增加到達(dá)高爐的燒結(jié)物或球團(tuán)爐料在不改變工作容積的情況下增大高爐的產(chǎn)率。此外，具有均勻的爐覆蓋層改進(jìn)了爐子的穩(wěn)定性、作業(yè)性能并且降低了焦炭生成速度。
燒結(jié)混合物中包含有含礦物質(zhì)的礦石、鋼廠廢物、助熔劑如石灰、氟石、白云石、焦末和固體燃料。在鋪料和混合操作中制備該預(yù)混物。與此后在鍋筒或盤式搓球機(jī)中成球的其它成分按照準(zhǔn)確的比例加入受控量的水。
本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)向加入到燒結(jié)混合物中的水中加入可水溶的或水中可分散的過(guò)渡金屬的硫酸鹽能夠增強(qiáng)燒結(jié)作業(yè)。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中的含水處理液的加入使得燒結(jié)速度加速。本發(fā)明中的含水處理包括可水溶的或水中可分散的過(guò)渡金屬的硫酸鹽。所述過(guò)渡金屬優(yōu)選從銅、錳、鋇、鐵中進(jìn)行選擇，最優(yōu)選為銅。在進(jìn)行所述燒結(jié)作業(yè)之前，所述含水處理可被加入到燒結(jié)基礎(chǔ)混合物或燒結(jié)修整進(jìn)料中。所述含水處理優(yōu)選包括約百萬(wàn)分之5-約百萬(wàn)分之35的過(guò)渡金屬的硫酸鹽并且按照每噸原料約5-100毫升的量被加到燒結(jié)基礎(chǔ)混合物或修整進(jìn)料中。已發(fā)現(xiàn)本發(fā)明中的含水處理液的加入使得燒結(jié)作業(yè)的產(chǎn)率得到明顯增加并且允許得到更高的燒結(jié)產(chǎn)量。
下面將結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。這些實(shí)例僅是示例性的并且不是旨在限制如所附權(quán)利要求所確定的本發(fā)明的范圍。
實(shí)例包括百萬(wàn)分之16-百萬(wàn)分之25的硫酸銅的含水處理液被加到在商用燒結(jié)機(jī)中正在進(jìn)行處理的燒結(jié)混合物中。燒結(jié)機(jī)的工作參數(shù)為底料高度(包括鋪底料層)600毫米；鋪底料層40毫米，尺寸15-25毫米；點(diǎn)火時(shí)間120秒；爐篦下抽吸1250毫米水柱(WC)。處理速度為每噸燒結(jié)混合物0(對(duì)照)-50毫升。表1對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)。產(chǎn)率為每天帶式燒結(jié)機(jī)每平方米生產(chǎn)出的燒結(jié)物的量(單位為公噸)。表1中的數(shù)據(jù)示出當(dāng)向基礎(chǔ)混合物或處理進(jìn)料中加入約20-50毫升/噸含水處理溶液時(shí)，產(chǎn)率得到明顯增加。
通過(guò)使風(fēng)箱溫度最大化而測(cè)得BTP(燒透點(diǎn))的最小值。表1中的數(shù)據(jù)示出當(dāng)向基礎(chǔ)混合物或修整進(jìn)料中加入本發(fā)明的含水處理溶液時(shí)，BTP明顯減小。
表1

盡管已結(jié)合特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，然而顯然本發(fā)明的多種其它形式和變型對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的。所附權(quán)利要求和本發(fā)明應(yīng)被解釋為覆蓋落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有這些顯而易見的形式和變型。
權(quán)利要求
1.一種燒結(jié)礦物礦石的方法，其中燒結(jié)混合物具有包括含礦物質(zhì)的礦石的細(xì)粉顆粒的淺料層，且燃料通過(guò)點(diǎn)燃所述混合物而結(jié)塊，以致產(chǎn)生多孔粘附團(tuán)塊，接著將所述多孔粘附團(tuán)塊破碎成有效尺寸，然后冷卻所得到的顆粒，所述改進(jìn)包括按照每噸約5-100毫升的量向燒結(jié)混合物中加入包含約百萬(wàn)分之5-約百萬(wàn)分之35的過(guò)渡金屬的硫酸鹽的含水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述過(guò)渡金屬的硫酸鹽選自包括硫酸銅、硫酸錳、硫酸鋇、硫酸鐵的組。
全文摘要
披露了一種改進(jìn)的燒結(jié)含礦物質(zhì)礦石的方法，所述方法包括向燒結(jié)基礎(chǔ)混合物或燒結(jié)修整進(jìn)料中加入過(guò)渡金屬硫酸鹽，優(yōu)選硫酸銅，的含水溶液。
文檔編號(hào)C22B1/20GK1871365SQ200480031047
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者M·K·馬甘, M·A·羅漢納, B·K·達(dá)斯, A·庫(kù)馬, H·S·桑胡 申請(qǐng)人:Ge 貝茨公司