CN103834799A - 一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，将菱铁矿破碎成为粒径为16～25mm的粒料，将所述粒料全部或部分代替作为铺底料的成品烧结矿，之后进行布料、点火和烧结，利用烧结产生的高温烟气对菱铁矿进行氧化焙烧处理。采用本发明的方法后不仅可避免使用成品烧结矿作为铺底料，有效地提高了烧结矿产量，而且可焙烧菱铁矿，实现菱铁矿的增量、增效利用，并且还可以提高烧结脱硫设备的产量，具有较大的经济效益。

Description

一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法

技术领域

本发明属于烧结矿制备技术领域，更具体地讲，涉及一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法。

背景技术

菱铁矿是含有碳酸铁的矿石，其主要成份为FeCO₃，呈现青灰色。这种矿石多半含有相当高的钙盐和镁盐，当菱铁矿中的杂质不多时可以作为铁矿石来提炼铁，但由于碳酸根在高温约800～900℃时会吸收大量的热而放出二氧化碳，因此通常先把这一类矿石加以焙烧之后再进行利用。

攀西地区的一种菱铁矿含硫量高（1～3wt％）、TFe含量约为35wt％左右、SiO₂含量达30wt％左右，其烧损值约为25wt％左右，并且其价格较低。如果去掉其烧损值，则该菱铁矿的TFe含量可达47wt％。但正是由于该菱铁矿的硫含量以及烧损较高并且其烧结性能较差，因此虽然其价格较低，但仍然无法大量使用，造成资源的严重浪费。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于解决以上技术问题中的一个或多个。

本发明的目的在于提供一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，在有效焙烧菱铁矿并提高其利用率的同时提高烧结矿产量。

为了实现上述目的，本发明提供了一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，将菱铁矿破碎成为粒径为16～25mm的粒料，将所述粒料全部或部分代替作为铺底料的成品烧结矿，之后进行布料、点火和烧结，利用烧结产生的高温烟气对菱铁矿进行氧化焙烧处理。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述菱铁矿中的TFe含量为30～40％，所述菱铁矿的烧损值为20～30％。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述菱铁矿中的TFe含量为35％，所述菱铁矿的烧损值为25％。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，以重量百分比计，所述作为铺底料的成品烧结矿的量占成品烧结矿产量的2～8％。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，所述烧结矿为高钛型钒钛烧结矿。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，控制烧结机底部的温度低于600℃。

根据本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法的一个实施例，将烧结原料中的焦粉配比控制在4.5～4.8wt％。

采用本发明的方法后不仅可避免使用成品烧结矿作为铺底料，有效地提高了烧结矿产量，而且可焙烧菱铁矿，并且还可以提高烧结脱硫设备的产量，具有较大的经济效益。

具体实施方式

在下文中，将对本发明示例性实施例的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法进行说明。若无特别说明，本说明书中所涉及的含量均指重量百分比含量。

根据本发明，所述利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法具体包括以下步骤：将菱铁矿破碎成为粒径为16～25mm的粒料，将所述粒料全部或部分代替作为铺底料的成品烧结矿，之后进行布料、点火和烧结，利用烧结产生的高温烟气对菱铁矿进行氧化焙烧处理。

具体地，本发明一方面利用菱铁矿部分或全部取代作为铺底料的成品烧结矿，减少了烧结矿返料，提高了成品率；另一方面利用烧结的余热对菱铁矿实现加热氧化焙烧，促使其中的FeCO₃及硫化物在低温条件下分解，提高烧残物的品质。由于烧结工艺中均采用将部分粒度为10～16mm的成品烧结矿过筛出来返回烧结机并铺设在原料的底部以提高透气性，但考虑到菱铁矿氧化焙烧分解后可能导致部分粉化，所以在利用菱铁矿之前需将其破碎到16～25mm的要求粒径，该优选的粒径的设置是参照铺底料的粒度要求及焙烧后的强度来考虑并根据实验确定的。

其中，菱铁矿的主要成分为FeCO₃，而FeCO₃在空气中并且在400～560℃的反应温度下的受热分解反应式如下：

4FeCO₃+O₂=2Fe₂O₃+4CO₂↑

但是利用菱铁矿代替铺底料进行烧结也可能产生一些问题，其一是可能会有部分粉末状分解物粘结在烧结机的底部，其二是烧结烟气中的硫含量可能会上升，但目前所有的烧结机均配有烟气脱硫装置，因此该影响不大，其三是对整个烧结物料的均匀性可能造成一定影响，但通过控制好物料碱度，其影响也会变得很小。其中，为了防止菱铁矿熔化后粘结烧结机蓖条，可以通过将烧结机底部的温度控制为低于600℃来避免。通常来讲，烧结机底部的温度是根据烧结原料中的配碳量来控制的，根据本发明，将焦粉的配比控制在4.5～4.8wt％可以使烧结机底部的温度低于600℃。

焙烧后的菱铁矿随成品烧结矿进入高炉进行冶炼，可以用来替代高炉用的块矿。并且该焙烧过的菱铁矿比未焙烧过的菱铁矿直接进入高炉使用更节能，因其消耗更少的冶金焦炭，故在增大菱铁矿使用量和利用率的同时，降低了能量消耗。

以重量百分比计，本发明所采用的菱铁矿中TFe含量为30～40％，其烧损值为20～30％。优选地，TFe含量为35％，烧损值为25％。利用以上品位条件的菱铁矿比较经济，因为该条件下的矿石资源量较大，且利用率高。若TFe含量太低，则其价值不大，若烧损值太高，则分解所需要的热量多，烧结时会增加燃料消耗。

其中，作为铺底料的成品烧结矿的量占成品烧结矿产量的2～8％，可以根据实际工况将上述破碎后的菱铁矿粒料代替该铺底料的全部或部分，菱铁矿的替代比例可以根据提高烧结矿产量所带来的效益来决定，例如，替代50％以上效益会更好，优选地进行全部替代。根据本发明的一个实施例，所述烧结矿为高钛型钒钛烧结矿，但本发明不限于此。

其中，可以根据烧结含铁原料的烧结基础特性（熔化性、同化性）、脉石种类和数量、矿石结构、粒度、烧结矿的性能，对烧结含铁原料进行适当选择和配比，本发明并不对烧结原料进行具体限制。

由于烧结矿的配比及烧结参数均未发生变化，因此采用菱铁矿代替烧结铺底料后，所得烧结矿的性能基本不变。

下面结合具体示例进一步说明本发明的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法。

表1示出了基准例和示例1、2中的烧结原料及其配比。

表1烧结原料及其配比（wt％）

由表1可见，基准例和示例1、2中的烧结原料具体包括白马钒钛磁铁精矿、国内高品位普通粉矿、低品位普通粉矿以及熔剂（生石灰、石灰石）、燃料（焦粉）、返矿矿粉等。

在上述原料的配比过程中，返矿矿粉和铺底料采取外配法，即按照干粉总重量的25%和成品矿的5.5%额外配加。

在实际生产中，仅将包括高品位钒钛磁铁精矿、高品位普通粉矿和低品位普通粉矿的铁料的总重量百分比固定为80%，其余物料的比例不固定，可以根据生产烧结矿成分要求做适当的调整。

其中，上述所用原料的主要物化指标为（各个成分的比例均为重量百分比）：

白马钒钛磁铁精矿：ω（TFe）55.5～57.0%，ω（SiO₂）>3.0%，ω（FeO）>30%，ω（TiO₂）>10%，ω(粒度<0.074mm)>70%；

国内高品位普通粉矿：ω（TFe）58～62%，ω（SiO₂）6～9%，ω（Al₂O₃）<3%，ω（TiO₂）<0.5%；

低品位普通粉矿：ω（TFe）40～49%，ω（SiO₂）17～25%，ω（Al₂O₃）<6%，ω（TiO₂）<0.5%；

除尘灰：ω（TFe）35～50%，ω（SiO₂）6～8%，ω（Al₂O₃）<4%，ω（TiO₂）<5%；

活性灰：ω（CaO）85～90%；

石灰石：ω（主要成分CaO）50～53%，ω(粒度<3mm)=100%；

焦粉：灰分12～15%，ω(粒度<3mm)=100%；

返矿矿粉：ω（TFe）50%，ω（SiO₂）5.0～5.5%，ω（CaO）10.0～11.0%，ω(粒度<5mm)=100%。

按照表1所示的配比比例，将高品位钒钛磁铁精矿、高品位普通矿粉、低品位普通粉矿、活性灰、石灰石、除尘灰、焦粉、返矿配入混料仓后在混料机中加水进行混合。在混合过程中，控制混合料中的水分为7.4～7.8%，混合时间为5～6min。在将混合好的混合料放入烧结杯之前，将筛分好的10～16mm的成品烧结矿3.0kg（约占成品烧结矿的5.5%）铺在烧结杯底部，然后将混合料装入烧结杯中进行点火抽风烧结。其中，烧结杯的直径为300mm、高度为800mm，烧结杯中铺底料的粒度为10～16mm、厚度为20mm，料层厚度为650～750mm（含铺底料厚度）。

烧结时，点火温度为1100～1150℃，点火时间为2.0～2.5min，点火负压为5.5～6kPa，烧结抽风负压为11.5～12.5kPa，抽风流量为5～15m³/min，可通过调节烧结抽风负压、抽风流量等参数控制混合料的烧结速度。根据本发明的烧结操作过程中：将FeO含量范围控制在7.0-10wt%，垂直烧结速度控制在17～20mm/min，料层厚度控制在650-750mm，烧结温度控制在1250～1300℃。底部烧结废气温度控制为低于600℃，其中，在烧结过程操作，还可以在烧结焦粉配比一定的情况下通过调节料层厚度来控制烧结机底部温度，料层越厚，烧结蓄热保温效果越好，则温度越高。

烧结过程中，当烧结杯下端抽风管道的废气温度上升至最高（低于600℃）再下降至300℃时，烧结过程结束。将烧结饼倒出并进行初破（破碎机的间距为50mm），再进行3次落下处理（落下高度为2m）后按40～25mm、25～16mm、16～10mm、10～5mm、<5mm分别进行筛分，最后计算粒度大于5mm的烧结矿所占的比例，并且按照国标GB3209标准测量烧结矿转鼓强度。

为了便于对比和了解本发明示例的技术效果，下面具体给出了基准例和示例1、2的烧结实验和结果。

基准例

白马钒钛磁铁精矿配比为64%、国内高品位普通粉矿配比为11%、国内低品位普通粉矿配比为5%、活性灰配比为4.5%、石灰石配比为6.5%、焦粉配比为4.8%、除尘灰配比为4%、返矿矿粉配比为25%。烧结碱度（烧结矿中的CaO/SiO₂比值）控制为1.85±0.05，生石灰消化用水比例为2：1，烧结混合料水分为7.4±0.1%，铺底料量3.0kg，料层高度为700mm，装料量为80kg。

烧结结果表明，烧结废气温度580℃，混合料的烧成量为66kg，粒度大于5mm的烧结矿量为55kg，扣除铺底料的3.0kg，烧结成品率为78.78%。

示例1

白马钒钛磁铁精矿配比为64%、国内高品位普通粉矿配比为11%、国内低品位普通粉矿配比为5%、活性灰配比为4.5%、石灰石配比为6.5%、焦粉配比为4.8%、除尘灰配比为4%、返矿矿粉配比为25%。烧结碱度（烧结矿中的CaO/SiO₂比值）控制为1.85±0.05，生石灰消化用水比例为2：1，烧结混合料水分为7.4±0.1%，铺底料量为3.0kg，铺底料包括1.5kg的成品烧结矿和1.5kg的破碎菱铁矿（粒径为16～25mm），料层高度为700mm，装料量为80kg。

结果表明，混合料的烧成量为65.63kg，粒度大于5mm的烧结矿量为54.63kg，扣除铺底料的1.5kg，烧结成品率为80.95%，成品率较基准例提高2.17个百分点。

示例2

白马钒钛磁铁精矿配比为64%、国内高品位普通粉矿配比为11%、国内低品位普通粉矿配比为5%、活性灰配比为4.5%、石灰石配比为6.5%、焦粉配比为4.8%、除尘灰配比为4%、返矿矿粉配比为25%。烧结碱度（烧结矿中的CaO/SiO₂比值）控制为1.85±0.05，生石灰消化用水比例为2：1，烧结混合料水分为7.4±0.1%，铺底料量3.0kg，铺底料包括3.0kg的破碎菱铁矿（粒径为16～25mm），料层高度为700mm，装料量为80kg。

结果表明，混合料的烧成量为65.25kg，粒度大于5mm的烧结矿量为54.25kg，烧结成品率为83.14%，成品率较基准例提高4.36个百分点。

吨烧结矿的加工成本约为80元/t，菱铁矿的价格为160元/t，TFe为47％的块矿价格为450元/t，预计以菱铁矿替代烧结铺底料2个百分点，则可提高2个百分点的烧结矿产量，360m²烧结机年生产烧结矿约360余万吨，预计可节约加工成本及增产效益约800余万元/年，同时提高了菱铁矿的TFe品位，从而提高其性价比，其价值可增加200元/t，年处理量可达7万吨，使菱铁矿增值达1000余万元/年，两者合计效益预计可达2000余万元/年。

综上所述，本发明不仅可利用烧结余热来焙烧菱铁矿，同时利用该菱铁矿替代烧结铺底料，在提高烧结矿产量的同时，还可以提高烧结脱硫设备的产量，具有较大的经济效益。

本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (7)

1.一种利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，将菱铁矿破碎成为粒径为16～25mm的粒料，将所述粒料全部或部分代替作为铺底料的成品烧结矿，之后进行布料、点火和烧结，利用烧结产生的高温烟气对菱铁矿进行氧化焙烧处理。

2.根据权利要求1所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述菱铁矿中的TFe含量为30～40％，所述菱铁矿的烧损值为20～30％。

3.根据权利要求2所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述菱铁矿中的TFe含量为35％，所述菱铁矿的烧损值为25％。

4.根据权利要求1所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，以重量百分比计，所述作为铺底料的成品烧结矿的量占成品烧结矿产量的2～8％。

5.根据权利要求1所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，所述烧结矿为高钛型钒钛烧结矿。

6.根据权利要求1所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，控制烧结机底部的温度低于600℃。

7.根据权利要求6所述的利用菱铁矿提高烧结矿产量的方法，其特征在于，将烧结原料中的焦粉配比控制在4.5～4.8wt％。