一种链篦机、制备球团矿的装置和生球团的预热方法

摘要

本发明提供一种预热生球团的链篦机，从供料端一侧依次分为第一干燥段、第二干燥段、第一预热段、第二预热段；所述第一预热段包括与冷却机第二冷却段连接的第一送风管道；所述第一预热段连接有第一加热装置，所述加热装置用于加热由第一送风管道送入到第一预热段的烟气；所述第二预热段连接有第二加热装置，所述第二加热装置用于加热由回转窑送入到第二预热段的烟气。当生球团在第二预热段需要的热量不足，从而强度降低时，利用本发明的装置，同时通过提升第一预热段和第二预热段的烟气温度，为球团在第一预热段和第二预热段补充热量，从而使得入回转窑的球团矿满足回转窑的强度要求，避免出现粉矿。本发明还涉及制备球团矿的装置和生球团的预热方法。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金原料设备和冶金原料的制备方法，具体涉及一种链篦机、制备球团矿的装置和生球团的预热方法。

背景技术

球团矿是高炉炼铁和直接还原铁的主要原料之一。与烧结矿相比，球团矿具有多种优势。例如，球团矿在冷态时的机械强度高于烧结矿，因此在运输、装卸和储存时不易破碎和开裂，消耗少，产生的粉末少，有利于改善高炉料柱的透气性，使炉内气流均匀分布。在现有技术中，制备球团矿的方法主要有三种，分别是：竖炉生产球团法，带式焙烧机制备球团法、链篦机-回转窑法制备球团法。与其它两种方法相比，链篦机-回转窑法具有产品质量好、单机生产能力大、回转窑可用煤供热、适用于大规模生产的多种优点，得到了广泛的应用。

在现有技术中，一般选择赤铁矿和磁铁矿作为含铁原料造粒制成生球团，其中磁铁矿在含铁原料中的比例达到50wt％～100wt％，制备生球团后，将生球团送入链篦机-回转窑进行预热和焙烧。

请参见图1，为现有技术中的采用链篦机-回转窑工艺制备球团矿装置的示意图。如图1所示，所述装置包括预热生球团的链篦机11、焙烧经过链篦机预热后的球团的回转窑12、冷却经过回转窑焙烧的球团的冷却机13。所述链篦机11从供料端一侧依次分为第一干燥段DD1、第二干燥段DD2、过渡预热段TPH、预热段PH；所述环冷机从供料端依次分为第一冷却段C1、第二冷却段C2、第三冷却段C3，第三冷却段C3上连接有。

从回转窑排出的烟气被送入预热段PH进行预热；从冷却机的第二冷却段排出的烟气被送入过渡预热段TPH对球团进行过渡预热；从冷却机的第三冷却段排出的一部分烟气被送入第一干燥段对球团进行第一级干燥；从冷却机的第三冷却段排出的另一部分烟气经由放散烟囱排走从而调整送入第一干燥段的烟气温度；从预热段PH排出的烟气被送入第二干燥段对球团进行第二级干燥。

随着磁铁矿资源的日益紧张，降低磁铁矿的用量成为一种发展趋势。但是当生球团中磁铁矿中用量减少时，却带来了其它问题：即由于磁铁矿球团在链篦机的预热段会发生氧化反应，生成Fe₂O₃，放出大量的热量，在现有技术中，链篦机的预热段的一部分热量是由磁铁矿氧化提供的。因此当降低生球团中的磁铁矿的用量时，链篦机预热段的热量供给不足，会使预热球的强度差，导致进入回转窑的球团中粉矿多，容易在回转窑内结圈。

为了提高预热球的强度，发明人经过潜心研究发现，如果仅依靠在回转窑内增加中央烧嘴供热量来提高从回转窑送入预热段的烟气温度时，容易导致回转窑局部温度过高，造成结圈。如果只在预热段PH设置加热装置补充热量，来提高预热段PH的加热温度，则会导致预热段PH的炉罩及链篦机篦床的侧板等零部件超温损坏。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种预热生球团的链篦机，通过该链篦机，当在生球团中减少磁铁矿的用量时，也能够制备强度合格的球团矿，并且防止回转窑结圈。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种链篦机，用于预热生球团的链篦机，从供料端一侧依次分为第一干燥段、第二干燥段、第一预热段、第二预热段；

所述第一预热段包括与冷却机的第二冷却段连接的第一送风管道；

所述冷却机用于冷却经回转窑焙烧的球团，所述冷却机从供料端一侧依次分为第一冷却段、第二冷却段、第三冷却段；所述回转窑用于焙烧经链篦机预热的球团；

所述第一预热段连接有第一加热装置，所述第一加热装置用于加热由第一送风管道送入到第一预热段的烟气；

所述第二预热段连接有第二加热装置，所述第二加热装置用于加热由回转窑送入到第二预热段的烟气。

优选的，所述第一加热装置为设置在第一送风管道上的热风炉或者设置在第一预热段的炉罩上的烧嘴。

优选的，所述第二加热装置为与第二预热段连接的热风炉或者为设置在第二预热段的炉罩上的烧嘴。

本发明提供一种制备球团矿的装置，包括以上任一技术方案所述的链篦机、焙烧经过链篦机预热后的球团的回转窑、冷却经回转窑焙烧后的球团的冷却机。

本发明还提供一种使用以上任一技术方案所述的链篦机对球团矿进行预热的方法，包括将生球团送入链篦机进行第一级干燥、第二级干燥、第一级预热、第二级预热；

进行所述第一级预热时由冷却机通过第一送风管道送入的烟气作为热风源，所述通过第一送风管道送入的烟气被所述第一加热装置加热至第一级预热的设定温度；

进行所述第二级预热时由回转窑排出的烟气作为热风源，所述由回转窑排出的烟气被所述第二加热装置加热至第二级预热的设定温度。

优选的，制备所述生球团的含铁原料包括至少70wt％的赤铁矿。

优选的，制备所述生球团的含铁原料包括至少80wt％的赤铁矿。

优选的，制备所述生球团的含铁原料还包括硫酸渣、磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿中的一种或多种。

优选的，制备所述生球团的添加剂包括：石灰石、消石灰、白云石、镁橄榄石中的一种或多种。

优选的，制备所述生球团原料还包括内配炭，所述内配炭包括：无烟煤、焦炭、石油焦、木炭中的一种或多种。

本发明提供一种用于预热生球团的链篦机。与现有技术相比，本发明在链篦机的第一预热段连接有用于加热由第一送风管道送入到第一预热段的烟气，在链篦机的第二预热段连接有用于加热由回转窑送入到第二预热段的烟气。当生球团在第二预热段需要的热量不足，从而强度降低时，利用本发明的装置，同时通过提升第一预热段和第二预热段的烟气温度，为球团在第一预热段和第二预热段补充热量，从而使得入回转窑的球团矿满足回转窑的强度要求，避免出现粉矿。并且，利用发明的装置，生球团需要的热量在第一预热段和第二预热段均得到补充，因此可以防止只在第二预热段为球团补充热量时，导致出现的烧损第二预热段的炉罩、降低链篦机篦床的侧板寿命的问题。

附图说明

图1为现有技术中的预热生球团的链篦机的示意图；

图2为本发明提供的预热生球团的链篦机的一种具体实施方式的示意图。

具体实施方式

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

请参见图2，为本发明提供的链篦机的一种具体实施方式的示意图。如图2所示，所述链篦机11从供料端一侧依次分为第一干燥段DD1、第二干燥段DD2、第一预热段TPH、第二预热段PH。

链篦机11的第二预热段PH与回转窑12连接，这样，经过链篦机预热后的球团被送入回转窑12进行焙烧。回转窑12与冷却机13连接，经过回转窑12焙烧后的球团被送入冷却机13进行冷却。在本实施方式中，冷却机为环冷机，冷却机也可以采用本领域技术人员熟知的其它冷却装置。冷却机13从供料端一侧依次分为第一冷却段C1、第二冷却段C2、第三冷却段C3。

链篦机11的第一预热段TPH包括与冷却机13的第二冷却段连接的第一送风管道11a，通过该第一送风管道11a，从冷却机的第二冷却段排出的烟气被送入第一预热段TPH对球团进行第一级预热。从回转窑排出的烟气被送入第二预热段PH对球团进行第二级预热。

第二预热段PH包括与第二干燥段DD2连接的第二送风管道11b，通过该第二送风管道11b，从第二预热段PH排出的热风被送入第二干燥段对球团进行第二级干燥DD2。第一干燥段DD1包括与冷却机13的第三冷却段C3连接的第三送风管道11c，第三冷却段还连接有放散烟囱11d。通过所述第三送风管道11c，从第三冷却段C3排出的烟气被送入第一干燥段DD1对球团进行第一级干燥，通过控制放散烟囱的放气量来调整第一干燥段DD1的设定温度。

在本实施方式中，在第一预热段TPH的炉罩上，进一步设置有第一组烧嘴11e；在第二预热段PH的炉罩上设置有第二组烧嘴11f。通过控制所述第一组烧嘴11e的燃气量，将送入第一预热段TPH的烟气温度提高到第一预热段TPH的设定温度T_TPH，通过控制所述第二组烧嘴11f的燃气量，将送入第二预热段PH的烟气温度提高到第二预热段的设定温度T_PH。本文所述的烧嘴是指同时供入燃料及助燃空气，使燃料完全燃烧的设备。

按照本发明，对于第一组烧嘴，也可以通过设置连接在第一送风管道上的热风炉来实现，也能够达到本发明的目的。对于第二组烧嘴，也可以通过设置与第二预热段连接的热风炉来实现，也能达到本发明的目的。由于烧嘴的方式投资更加节省，因此优选使用烧嘴。

当生球团在第二预热段需要的热量不足，从而强度降低时，利用本发明的装置，同时通过提升第一预热段和第二预热段的烟气温度，为球团在第一预热段和第二预热段补充热量，从而使得入回转窑的球团矿满足回转窑的强度要求，避免出现粉矿。并且，利用本发明的装置，生球团需要的热量在第一预热段和第二预热段均得到补充，因此可以防止只在第二预热段为球团补充热量时，导致出现的烧损第二预热段的炉罩、降低链篦机篦床的侧板寿命的问题。

按照本发明，在本实施方式中，第一级干燥和第二级干燥均采用抽风干燥的形式，因此所述制备球团的装置还包括多个本领域技术人员熟知的抽风装置(未示出)，用于将烟气抽到链篦机的各个阶段(第一干燥段、第二干燥段、第一预热段、第二预热段)的料层上。按照本发明，第一级干燥也可以采用鼓风干燥的形式，同样能够达到本发明的目的。

本发明还提供一种制备球团矿的装置，包括：上述的链篦机、焙烧经链篦机预热后的球团的回转窑、冷却经回转窑焙烧后的球团的冷却机。为了将焙烧球团冷却至成品球团的温度，对于环冷机中的第一冷区段、第二冷却段和第三冷却段的冷却面积，可以根据本领域技术人员的公知常识进行设定，对此本发明并无特别的限制。所述制备球团的装置还包括本领域技术人员熟知的回收烟气的电除尘机14以及排风装置15。整个装置产生的烟气最终由电除尘机14进行除尘，达到排放标准后由排风装置15排出。

本发明提供的一个生球团的预热方法的实施例，可以通过上述链篦机来实现，其步骤包括：

包括将生球团送入链篦机进行第一级干燥、第二级干燥、第一级预热、第二级预热；

进行所述第一级预热时由冷却机通过第一送风管道送入的烟气作为热风源，所述通过第一送风管道送入的烟气被所述第一加热装置加热至第一级预热的设定温度；

进行所述第二级预热时由回转窑排出的烟气作为热风源，所述由回转窑排出的烟气被所述第二加热装置加热至第二级预热的设定温度。

按照本发明，所述生球团是指由含铁原料和粘合剂掺入一定的水，经过造球制成的生球团，其中，含铁原料优选包括至少70wt％的赤铁矿。更优选的，含铁原料包括至少80wt％的赤铁矿，更优选的，含铁原料包括至少90wt％的赤铁矿，更优选的，含铁原料包括至少95wt％的赤铁矿。按照本发明，制备赤铁矿生球团的含铁原料还可以包括选自硫酸渣、磁铁矿、菱铁矿、褐铁矿、黄铁矿或回收的球团粉料中的一种或多种。

在将所述含铁原料造球时，需要掺入粘合剂，粘合剂可以为膨润土、纤维素，优选为膨润土。对于粘合剂的添加量，优选占含铁原料的重量的0.5％～3％，更优选的，粘合剂的添加量占含铁原料重量的0.8％～2％。另外，在将含铁原料造球时，也可以掺入添加剂，添加剂可以选自石灰石、消石灰、白云石、镁橄榄石中的一种或多种。对于添加剂的量本发明并无特别的限制，优选的，加入添加剂后，生球团的碱度为0.8～1.5，更优选的，添加剂的添加量使得生球团的碱度为1.0～1.2。本文所述碱度指二元碱度即CaO/SiO₂(重量比)的值。在制备生球团时，还可以添加内配碳，所述内配碳包括无烟煤、焦炭、石油焦、木炭中的一种或多种。对于制造生球团的造粒设备，可以选择本领域技术人员熟知的设备，如圆盘造粒机、圆筒造粒机等。

对于本发明所述的赤铁矿球团、含赤铁矿熔剂型球团和赤铁矿内配煤球团的粒度，优选为6mm～18mm，更优选的，所述生球团的粒径为9mm～16mm。对于本发明所述的赤铁矿球团、含赤铁矿熔剂型球团和赤铁矿内配煤球团的水含量，优选为7wt％～12.5wt％；更优选的，生球团的水含量为7.5wt％～10.5wt％；更优选的，生球团的水含量为8.5wt％～9wt％。另外，对于本发明所述的赤铁矿球团、含赤铁矿熔剂型球团和赤铁矿内配煤球团生球团的强度，其跌落次数优选不少于3次/0.5m，优选的，生球图的跌落次数为7次/0.5m，更优选的，生球团的跌落次数为9次/0.5m。

按照本发明，所述第一级干燥的设定温度T_DD1小于生球的爆裂温度T_爆裂，优选的，所述第一级干燥的设定温度T_DD1满足如下条件：T_爆裂-250℃≤T_DD1≤T_爆裂-100℃；更优选的，所述第一级干燥的设定温度T_DD1满足如下条件：T_爆裂-220℃≤T_DD1≤T_爆裂-120℃；最优选的，所述第一级干燥的设定温度T_DD1满足如下条件：T_爆裂-200℃≤T_DD1≤T_爆裂-150℃。

进行第一级干燥时，对于料面风速，优选为0.2m/s～2.5m/s；更优选的，第一级干燥的料面风速为0.5m/s～2.0m/s；最优选的，第一级干燥的料面风速为1.0m/s～1.6m/s。进行第一级干燥时，干燥时间优选为1.5min～5min，更优选的，第一级干燥时间为2min～4min，更优选的，第一级干燥时间为2min～3min。当设定好链篦机的供料速度后，通过设定第一干燥段的长度来设定第一级干燥的时间。对于第一级干燥所采用的方式，可以采用本领域技术人员熟知的鼓风干燥方法或者抽风干燥方法，对此本发明并无特别限制。由于鼓风操作环境较差，优选采用抽风干燥的方法对球团进行第一级干燥。

生球团经过第一级干燥后被送入第二干燥段DD2继续进行第二级干燥。在进行第一级干燥的过程中，生球团中的一部分水分被干燥去除。第二级干燥的设定温度T_DD2高于第一级干燥的设定温度T_DD1，优选的，第二级干燥的设定温度T_DD2被设定为小于爆裂温度T_爆裂；优选的，所述第二级干燥的设定温度T_DD2满足如下条件：T_爆裂-100℃≤T_DD2≤T_爆裂-20℃；更优选的，所述第二级干燥的设定温度T_DD2满足如下条件：T_爆裂-80℃≤T_DD2≤T_爆裂2-40℃。

对所述生球团进行第二级干燥时，由第二级预热后排出的烟气作为热风源送入第二干燥段DD2。对于第二级干燥所采用的方式，可以采用本领域技术人员熟知的抽风干燥方法。进行第二级干燥时，料面风速优选为0.2m/s～2.5m/s；更优选的，第二级干燥的料面风速为0.5m/s～2.0m/s；最优选的，第二级干燥的料面风速为1.0m/s～1.4m/s。进行第二级干燥时，干燥时间优选为1.5min～5min，优选的，第二级干燥时间为2min～4min，更优选的，第二级干燥时间为2min～3min。当设定好链篦机的供料速度后，通过设定第二干燥段的长度来设定第二级的干燥时间。

生球团经过第一级干燥和第二级干燥后，需要进行第一级预热和第二级预热。按照本发明，由回转窑排出的烟气作为第二级预热的热风源，由冷却机的第二冷却段排出的烟气作为第一级预热的热风源。对于第二级预热的设定温度T_PH和第一级预热的设定温度T_TPH，根据球团矿的工艺要求使用本领域技术人员的公知常识进行设定，对此本发明并无特别的限制。

进行第二级预热时，料面风速优选为0.5m/s～1.2m/s，更优选的，第二级预热的料面风速优选为0.5m/s～0.9m/s。对于第二级预热的预热时间，优选为3min～10min，更优选的，第二级预热时间为4min～8min。进行第一级预热时，在设定第二级干燥以及第二级预热的料面风速后，第一级预热的料面风速在第二级干燥和第二级预热的料面风速之间选择，对此本发明并无特别的限制。对于第一级预热的预热时间，优选为1.5min～5min，更优选的，第一级预热时间为2min～4.5min。

本文中的生球团爆裂温度按照美国AC公司的动态测定法进行测试：以生球团破裂4％所能承受的最高温度作为爆裂温度。本文中的成品球团的抗压强度按照国际标准ISO4700中的方法在生球抗压强度仪上测定。本文中生球落下强度如下方法测试：取30个粒度为8mm～12mm的生球，从0.5m处自由落下到5mm厚的钢板上，反复进行，直到生球产生裂纹为止时，每个生球的落下次数减1即为落下强度，取每个生球落下强度的平均值作为该批生球团的落下强度，单位为次/0.5m。

为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明提供的球团矿的预热方法进行描述。但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1

按照本发明的球团矿制备装置的一种实施方式设计链篦机-回转窑，主要设计参数如下：

链篦机规格：4m(宽度)×37.5m(长)，第一干燥段长度7.5m，设定温度230℃，料面风速1.5m/s；第二干燥段长度7.5m，设定温度360℃，料面风速为1.2m/s，；第一预热段长度7.5m，设定温度700℃，料面风速为1.0m/s；第二预热段长度15m，设定温度1200℃，料面风速为0.7m/s；第一级干燥和第二级干燥均为抽风干燥方式。

回转窑设定温度：1350℃。

环冷机规格：直径为12.5m，宽度为2.2m，有效冷却面积为68m²；第一冷却段C1的冷却面积25m²，第二冷却段的冷却面积23m²，第三冷却段的冷却面积20m²。

第一冷却段排出的烟气被送入回转窑对球团焙烧，回转窑排出的烟气被送入第二预热段对球团进行预热；第二冷却段排出的烟气被送入第一预热段对球团进行过渡预热；第二预热段排出的烟气被送入第二干燥段对球团进行第二级干燥；第三冷却段排出的烟气被送入第一干燥段对球团进行第一级干燥；在第一预热段设置有第一组烧嘴，烧嘴使用的燃料为天然气；在第二预热段设置有第二组烧嘴，烧嘴使用的燃料为天然气。

原料：取辊磨后的赤铁矿100重量份、膨润土1重量份和水在圆盘造粒机内造球。对得到的生球团进行测试，性能指标如下：落下强度为6.5次/0.5m，含水量为9.5wt％，爆裂温度为460℃。

将生球团送入链篦机-回转窑进行预热和焙烧，在链篦机内的料层厚度为165mm，链篦机运转速度为2.5m/min。

从冷却机排出的球团平均强度2000N/个以上，产量为180t/小时。

实施例2

与实施例1的区别在于，更改了如下工艺设计参数：第一干燥段设定温度220℃，料面风速1.4m/s；第二干燥段设定温度340℃，料面风速为1.3m/s，；第一预热段设定温度750℃，料面风速为1.1m/s；第二预热段设定温度1200℃，料面风速为0.7m/s；第一级干燥和第二级干燥均为抽风干燥方式；回转窑设定温度：1350℃；其他参数与实施例1相同。

原料：取辊磨后的赤铁矿100重量份，膨润土1重量份、石灰石6重量份和水在圆盘造粒机内造球。对得到的生球团进行测试，性能指标如下：落下强度为7.3次/0.5m，含水量为10.6wt％，爆裂温度为430℃。

将生球团送入链篦机-回转窑进行预热和焙烧，在链篦机内的料层厚度为160mm，链篦机运转速度为2.2m/min。

从冷却机排出的球团平均强度2100N/个以上，产量为160t/小时。

当生球团在第二预热段需要的热量不足，从而强度降低时，利用本发明的装置，同时通过提升第一预热段和第二预热段的烟气温度，为球团在第一预热段和第二预热段补充热量，从而使得入回转窑的球团矿满足回转窑的强度要求，避免出现粉矿。并且，利用发明的装置，使生球团需要的热量在第一预热段和第二预热段均得到补充，因此可以防止只在第二预热段为球团补充热量时，导致出现烧损第二预热段的炉罩、降低链篦机篦床的侧板寿命的问题。

以上对本发明提供的链篦机、球团矿的制备装置、球团的预热方法进行了详细的介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。