CN117684002A - 一种燃料粒级和工艺优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料粒级和工艺优化方法，属于冶金技术领域，包括：S1、燃料破碎：将粒径不大于20mm的燃料进行破碎；S2、燃料筛分：得到粒径小于1mm的细级燃料，粒径大于3mm的粗级燃料；粒径位于1～3mm之间的中级燃料；S3、粒级优化：将粗级燃料进行二次破碎；将中级燃料与铁矿粉、熔剂、返矿、除尘灰投入到混合机中进行混合造球，得到烧结混合料进行烧结；S4、工艺优化：将细级燃料与生物质碳混合，配加5％～6％的雾化水进行混匀和破碎、压缩并制粒成为3mm的生物质碳粒，进入烧结机布料环节，混合燃料粒用量占总燃料配比的5％～15％，混合燃料粒布料到料仓出料口位置的前端，使混合燃料粒能布料到料层上部。

Description

一种燃料粒级和工艺优化方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种燃料粒级和工艺优化方法。

背景技术

在钢铁冶金行业中，烧结工艺是将各种粉状含铁原料，配入合适的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结机上进行烧结，使物料发生一系列物理化学变化，生成烧结块矿的过程。其中配入的燃料存在粒度不均匀，大于3mm或小于1mm燃料占比较高，造成燃料利用率低，而且还会降低烧结料层的透气性和导致碳分布不均匀，从而影响烧结矿的质量和产量。

而通常烧结燃料破碎加工受来料粒级波动影响，不能有效控制烧结燃料的粒度组成，造成燃料粒级波动受到来料粒级的影响较大，来料粒级大于20mm部分占比5％以上，破碎后大于3mm部分占比较大30％以上，燃料粒级大于3mm部分越高，对烧结矿产量、强度和粒度组成带来不利影响，从而导致燃料消耗偏高，环保压力增大。而烧结需求的燃料粒级为0.5-3mm占比75-80％即可满足生产需求，其他部分(小于0.5mm和大于3mm)越少对烧结的生产、质量和燃料消耗越有利，经过生产实践表明，优化固体燃料的粒级组成，可以改善燃料在混合料中的分布状态，同时在布料过程中进行工艺干预，根据烧结料层燃料需求进行二次优化分配燃料，可以改善燃料在烧结过程中的燃烧条件，提高燃料的利用率。

在烧结常规生产工艺中，燃料通常采用一次添加，通过配料仓直接添加，这就要求燃料粒级要求必须达到生产工艺需求，若无法满足，就需要生产过程中调整燃料的配比，调整反应时间长，增加燃料消耗大。同时由于不对燃料粒度进行处理，混合时大颗粒固体燃料容易代替返矿成为混合料造球的核心，使得燃料在不同料球之间出现偏析，造成燃料燃烧相比正常燃料慢，燃烧层加厚，燃料与空气的接触条件劣化而降低燃烧速度，从而降低垂直烧结的速度，最终降低烧结的生产效率；而且燃料小于1mm部分由于粒径较小，直接作为燃料进行燃烧，燃烧速度快，同时在点火过程和抽风烧结过程中，会收到风压的影响抽离烧结料层，起不到应有的燃烧作用，从而恶化烧结料层的透气性，增加燃耗以及影响烧结质量。

另外，在烧结过程中存在自动蓄热作用，烧结料层的下部热量较高，下层物料并不需要过高的燃料含量，但已经无法调整，固体燃料较大的燃料颗粒，经布料偏析容易分布到烧结料层的下部，造成下层碳含量高，从而造成燃料消耗增加。

现有技术中，为了解决上述问题，有的严格控制燃料的粒度要求；有先对固体燃料进行筛分，然后将筛下的小粒径燃料进一步研磨后与铁矿粉制成混合料球，并且将筛上的大粒径燃料与其它物料制成第一混合料，随后将第一混合料与混合料球混匀，得到最终烧结混合料，从而降低烧结时的偏析以提高烧结矿的质量，同时使得小粒径燃料得到充分应用；但是，由于燃料筛分后小粒径燃料还需要进一步的研磨，因此成本较高；而且混合料球中由于研磨后燃料的粒径更小，而小粒径燃料在烧结时燃烧速度快，烧结料传热性不好时，会导致燃料的燃烧速度达不到料层熔融所需的高温和高温保持的时间，使得高温反应来不及进行，造成烧结温度降低，烧结矿粘结相随之减少，转鼓强度变低，粉末多而使返矿量增加，同时细颗粒燃料还易堵塞混合料球的空隙而阻碍空气流动，使烧结矿产量降低；此外，大粒径燃料与其它物料混合制球时，由于大粒径燃料容易成为其它物料的核心，制粒后大粒径燃料周围容易形成较厚的粘附层，从而阻碍燃料与空气的接触，导致烧结过程中热态透气性劣化，而且还会导致烧结矿中熔融形磁铁矿含量增加，铁酸钙含量减少，还原性能下降。

发明内容

本发明的目的在于满足实际需求，提供一种燃料粒级和工艺优化方法，用于解决烧结燃料由于粒级偏大或偏小造成的燃料利用率低的问题，同时满足烧结布料工艺对燃料消耗的不同需求。

本发明提供了一种燃料粒级和工艺优化方法，包括：

S1、燃料破碎：将粒径不大于20mm的燃料进行破碎；

S2、燃料筛分：用孔径为3mm和1mm的筛子对燃料进行筛分，得到粒径小于1mm的细级燃料，粒径大于3mm的粗级燃料；粒径位于1～3mm之间的中级燃料；

S3、粒级优化：将粗级燃料返还到燃料破碎系统，进行二次破碎使用；将中级燃料与烧结原料中的铁矿粉、熔剂、返矿、除尘灰投入到混合机中进行混合造球，得到烧结混合料进行烧结；

S4、工艺优化：将细级燃料与生物质碳混合，配加5％～6％的雾化水进行混匀，然后进行破碎、压缩并制粒成为3mm的生物质碳粒，通过运输机构进入烧结机布料环节，混合燃料粒在烧结布料工艺中的用量占总燃料配比的5％～15％，混合燃料粒布料到料仓出料口位置的前端，使混合燃料粒能布料到料层上部。

优选地，S1中的破碎过程为：体为：首先通过间隙为10mm的上辊将燃料破碎为粒径小于10mm，然后通过间隙为3mm的下辊将粒径小于10mm的燃料破碎为粒径小于3mm。

优选地，S3中，粗级燃料占总燃料的20％～30％，通过皮带返还到燃料破碎系统，进行二次破碎，最终所有粗级燃料控制在0～5％。

优选地，S4中，所述生物质碳包括果壳和麦秆，加雾化水混合的时间为1～3min。

优选地，S4中，占比2％～10％的细级燃料与生物制碳通过生物质碳按照1:1比例混合制成混合生物质燃料，然后进行破碎制成3mm的生物质碳粒。

优选地，S4中，料层厚度控制在800～950mm，从底部起0-50mm部分为铺底料，50-800mm部分为烧结混合料，800mm以上为烧结混合料和混合生物质燃料，然后经过压料杆适当压实、压平，最后进行烧结。

与现有技术相比，本申请具有的优点和积极效果是：

本发明解决了烧结燃料由于粒级偏大或偏小造成的燃料利用率低的问题，同时满足了烧结布料工艺对燃料消耗的不同需求。

1、本发明烧结工艺简单，对传统烧结工序改变较小，实用性强；

2、在相同条件下，采用本发明燃料分级、工艺优化的烧结方法与传统烧结相比，烧结矿固体燃料单耗降低0.5kg/t；

3、采用本发明的烧结方法减少了CO2、SO2及NOx的排放量，具有改善空气质量的社会效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

请参阅图1，一种燃料粒级和工艺优化方法，包括燃料破碎，筛分、生物质碳破碎制粒、布料实现，具体工艺步骤为：

a、燃料破碎：将不大于20mm燃料(焦粒和煤粒)通过四辊进行破碎，上辊间隙10mm破碎为小于10mm部分，下辊间隙3mm破碎为小于3mm部分。

b、燃料筛分：将烧结燃料用孔径3mm和1mm的筛子进行筛分，得到小于1mm部分的细级燃料，1-3mm部分中级燃料，大于3mm部分粗级燃料。

c、粒级优化：筛上物为大于3mm部分的燃料，通过返还皮带返还到燃料破碎系统，进行二次破碎使用。其中1-3mm部分的中级燃料直接参与烧结配料中，与烧结原料中的铁矿粉、熔剂、返矿、除尘灰等一同投入到混合机中进行混合造球，得到烧结混合料进行烧结。

d、工艺优化：小于1mm部分的燃料进行与生物质碳(果壳、麦秆类)混合，配加5-6％雾化水进行混匀，然后经过破碎制粒机进行破碎、压缩并制粒成为3mm的生物质碳粒，通过辅助皮带系统直接进入烧结机布料环节，混合燃料粒在烧结布料工艺中的用量占总燃料配比的5％—15％。混合燃料粒布料到料仓出料口位置的前端，保证混合燃料粒能布料到料层上部。

在步骤c中，筛上物为大于3mm部分的燃料占总燃料的20-30％。通过皮带返还到燃料破碎系统，进行二次破碎使用。最终所有燃料大于3mm部分控制在0-5％。

在步骤d中，小于1mm部分的细级燃料与生物质碳(果壳、麦秆类)混合，加雾化水5-6％混合1～3min，然后破碎压缩制粒成3mm的生物质碳粒，进入烧结工序布料。

在步骤d中，小于1mm部分(占比2-10％)的细级燃料进行与生物制碳通过果壳、麦秆等生物质碳按照1:1比例混合制成混合生物质燃料，然后进行破碎制成3mm的生物质碳粒。

在步骤d中，混合生物质燃料通过破碎制粒机制成3mm的混合燃料粒，通过辅助皮带系统直接进入烧结机布料环节。

在步骤d中，料层厚度控制在800～950mm，从底部起0-50mm部分为铺底料，50-800mm部分为烧结混合料，800mm以上为烧结混合料+混合生物质燃料，然后经过压料杆适当压实、压平，最后进行烧结。

在步骤d中，所述混合燃料粒在烧结布料工艺中的用量占总燃料配比的5％—15％。混合燃料粒布料到料仓出料口位置的前端，保证混合燃料粒能布料到料层上部。

燃料制粒作业步骤中，燃料混合物——生物质碳粒的水分控制在5-6％。

燃料参与烧结工艺中＞3mm部分控制0-5％以内；

烧结燃料为焦粉和无烟煤。

燃料是通过间隙为3mm和1mm的棒条筛进行筛分分级处理。

布料烧结步骤中，烧结主抽风机产生的负压为-14.0～-18.0kpa。

布料烧结步骤中，点火温度范围为1000-1150℃。

本发明的原理为：本发明通过将粗、细两部份燃料分开，粗级燃料重新破碎，以保证燃料粒级最优化(大于3mm部分降至5％以内)；细级燃料进行优化加工从而避免大颗粒燃料成为细粒燃料的核心，出现燃料在不同料球之间的偏析，以及改善燃料与空气的接触条件，提高燃烧速度，从而提高垂直烧结速度，提高烧结生产效率。其次，通过将混合生物制碳粒燃料布通过工艺优化布料到料层上部，以保证上部能够拥有足够的燃料进行烧结，同时充分利用料层的自动蓄热作用，逐步降低料层下部的燃料量，降低燃料消耗。

本发明包括将焦粉、煤粉破碎后进行两次筛分得到的三部分，分别为小于1mm部分细级燃料，1-3mm部分中级燃料，大于3mm部分粗级燃料，第一道筛间隙为3mm，筛上物为＞3mm部分的粗级燃料，通过返还皮带返还到燃料破碎系统，进行二次破碎使用。其中1-3mm部分的中级燃料直接参与烧结配料中，与烧结原料中的铁矿粉、熔剂、返矿、除尘灰等一同投入到混合机中进行混合造球，得到烧结混合料进行烧结。小于1mm部分的细级燃料与生物质碳(果壳、麦秆等)混合，配加少量水进行混匀，然后进行破碎制成3mm的生物质碳粒，经过通过辅助皮带系统直接进入烧结机布料环节，布料到料层上部。本发明优化混合料的燃烧工艺，改善燃料的燃烧条件，使混合料快速进入原料烧结过程，然后上部料层燃烧通过底部抽风系统带动烧结垂直燃烧，减少固体燃料的消耗数量，改善了燃料的燃烧机理，为低温燃烧创造了条件，消除还原气氛，为铁酸钙的形成创造了条件。通过采用上述方案，本发明在烧结过程中，能够有效的降低烧结燃料消耗，进而降碳节能的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，包括：

S1、燃料破碎：将粒径不大于20mm的燃料进行破碎；

S2、燃料筛分：用孔径为3mm和1mm的筛子对燃料进行筛分，得到粒径小于1mm的细级燃料，粒径大于3mm的粗级燃料；粒径位于1～3mm之间的中级燃料；

S3、粒级优化：将粗级燃料返还到燃料破碎系统，进行二次破碎使用；将中级燃料与烧结原料中的铁矿粉、熔剂、返矿、除尘灰投入到混合机中进行混合造球，得到烧结混合料进行烧结；

S4、工艺优化：将细级燃料与生物质碳混合，配加5％～6％的雾化水进行混匀，然后进行破碎、压缩并制粒成为3mm的生物质碳粒，通过运输机构进入烧结机布料环节，混合燃料粒在烧结布料工艺中的用量占总燃料配比的5％～15％，混合燃料粒布料到料仓出料口位置的前端，使混合燃料粒能布料到料层上部。

2.根据权利要求1所述的燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，S1中的破碎过程为：体为：首先通过间隙为10mm的上辊将燃料破碎为粒径小于10mm，然后通过间隙为3mm的下辊将粒径小于10mm的燃料破碎为粒径小于3mm。

3.根据权利要求1所述的燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，S3中，粗级燃料占总燃料的20％～30％，通过皮带返还到燃料破碎系统，进行二次破碎，最终所有粗级燃料控制在0～5％。

4.根据权利要求1所述的燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，S4中，所述生物质碳包括果壳和麦秆，加雾化水混合的时间为1～3min。

5.根据权利要求1所述的燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，S4中，占比2％～10％的细级燃料与生物制碳通过生物质碳按照1:1比例混合制成混合生物质燃料，然后进行破碎制成3mm的生物质碳粒。

6.根据权利要求1所述的燃料粒级和工艺优化方法，其特征在于，S4中，料层厚度控制在800～950mm，从底部起0-50mm部分为铺底料，50-800mm部分为烧结混合料，800mm以上为烧结混合料和混合生物质燃料，然后经过压料杆适当压实、压平，最后进行烧结。