一种实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料工艺

摘要

一种实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料工艺，属于高炉炼铁技术领域。采用分段分级方式将烧结矿分级分成两个阶段进行，第一阶段是烧结厂来料预分级；第二阶段是高炉槽下细化分级，实现烧结矿分3级或4级入炉；工艺为：设入炉级数分别为：I级、II级、III级或IV级，I级、II级粒度分界线为X，15≤X≤30；II级和III级分界粒度为Y，5≤Y≤15；III级最小分界粒度为Z，0≤Z≤5或I级、II级粒度分界线为X，15≤X≤30；II级和III级分界粒度为Y，5≤Y≤15；III级和IV级分界粒度为W，0≤W≤8，IV级最小分界粒度为Z，0≤Z≤5；第一阶段烧结厂来料预分级，第二阶段高炉槽下细化分级。

说明书

技术领域

本发明属于高炉炼铁技术领域，特别是提供了一种实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料工艺，采用分段分级方式实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料。

背景技术

烧结矿分级入炉技术是实现高炉顺行与“减量化”生产、促进第三次气流合理分布和提高煤气利用率的重要手段。

随着炼铁技术的不断发展，高炉炼铁设计推行循环经济的基本途径和对策之一就是“减量化”生产。所谓“减量化”是指在生产能力不变的条件下，通过采取技术措施，使输入的资源和能源量尽可能减少，从而达到节能和减少排放量的目的。而“精料”是“减量化”生产的基础。对高炉精料的要求可用：“熟”、“净”、“匀”、“小”、“稳”、“少”、“好”七个方面来表达。而其中“净”、“匀”、“小”三个方面都是对原燃料粒度方面的要求。

入炉原燃料粒度是影响高炉煤气流分布的重要因素之一。高炉煤气流有三种分布：送风入炉的一次气流分布；软熔带的二次气流分布；散料柱的三次气流分布。第三次气流分布主要取决于合理布料与整粒，包括：合理的装料制度、炉料整粒、筛除粉末和分级入炉。只有合理布料与整粒才能达到第三次气流的合理分布、提高煤气利用率。

未采用分级入炉技术时，烧结矿粒度大小不一，级配过于紧密，加之粉末过多，散料柱透气性不佳，不利于第三次气流的合理分布。为了改善透气性，应当对烧结矿进行筛分和粒度分级。经槽下筛分后，粒度＜5mm的矿粉返回烧结厂，返矿量约为10％(部分生产厂甚至达到15％以上)。采用烧结矿分级技术时，不但可按不同粒度等级分级入炉，而且还提高了筛分效率，使装入高炉矿槽的矿粉量减少，经槽下筛分后，粒度＜5mm的矿粉返回烧结厂，返矿粉量减少到8％以下。这样做既实现了烧结矿分级入炉，通过调整布料、控制不同粒度烧结矿的分布，保持中心并适当发展边缘气流，使第三次气流的分布更为合理，有利于高炉顺行和边缘温度控制，减少热损失，达到降低焦比和高炉长寿目的；又减少了返矿量，从而达到节能减排、资源充分利用的目的。

目前，各厂使用的烧结矿分级主要是将烧结矿分为大、小粒度烧结矿2个粒级，根据各厂使用现状，大部分生产厂入炉小粒级烧结矿仅占烧结矿总量的10％以下，其主要目的是为了回收矿丁，并不是真正意义上的烧结矿分级入炉。传统的烧结矿分级入炉工艺流程主要有以下两种：

1、采用在烧结厂增加成品分级筛，烧结矿成品在烧结厂经分级筛筛分，筛下物为粒度＜5mm的矿粉，筛上物成品为大、小粒度烧结矿，分别运送并装入高炉烧结矿槽。经槽下振动筛筛分后实现烧结矿分2级入炉。由于受到筛分设备、原料运输和高炉槽上运输设备的限制，目前应用的烧结厂分级仅限于将烧结矿分为大、小粒度烧结矿2种粒度，分为3级(或4极)则比较困难。

2、采用高炉槽下分级工艺。烧结厂没有分级工序，烧结厂工艺流程相对简单。高炉所需要的全部烧结矿被运输到高炉烧结矿槽的槽上，并装入烧结矿槽内。在高炉槽下经大粒级烧结矿筛进行筛分(一次筛分)，筛上物为大粒度烧结矿成品，装入大粒度烧结矿称量罐，经称量后入炉；大量筛下物烧结矿需经二次处理工序，在烧结矿槽槽下经小粒级烧结矿筛进行筛分(二次筛分)，筛上物为小粒度烧结矿成品，装入小粒度烧结矿称量罐，经称量后入炉；筛下物为粒度＜5mm的矿粉，返回烧结厂。高炉槽下分级的工艺流程较长，二次处理量较大，二次破碎造成返矿量增加。目前应用的高炉槽下分级也仅限于将烧结矿分为大、小粒度烧结矿2个粒级。

3、随着高炉大型化，烧结矿分2级入炉已经不能满足生产的需求，设计一种实现烧结矿分3级(或4级)入炉的高炉上料系统，这是摆在我们面前的新问题。

发明内容

本专利的目的在于提供一种实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料工艺，采用分段分级方式实现烧结矿分3级或4级入炉的高炉上料，该工艺的核心是采用分段分级方式将烧结矿分级分成两个阶段进行，第一阶段是烧结厂来料预分级；第二阶段是高炉槽下细化分级，实现烧结矿分3级或4级入炉。

设入炉级数分别为：分2级入炉时，I级、II级和II级，I级、II级粒度分界线为X，15≤X≤30；II级和III级分界粒度为Y，5≤Y≤15；III级最小分界粒度为Z，0≤Z≤5；即I级粒度为＞Xmm，II级粒度为X-Y，III级粒度为Z-Y。分4级入炉时，I级、II级粒度分界线为X，15≤X≤30；II级和III级分界粒度为Y，5≤Y≤15；III级和IV级分界粒度为W，0≤W≤8，IV级最小分界粒度为Z，0≤Z≤5；即I级粒度为＞Xmm，II级粒度为X-Y，III级粒度为Y-W，IV级粒度为W-Z。

1、第一阶段烧结厂来料预分级：

(1)烧结厂来料预分级就是在烧结厂将烧结矿成品预分为2种(或1种，3种)粒度的烧结矿；烧结矿经过振动筛筛分后的筛上物成品，分别装入相应的烧结矿槽内；而筛下物是矿粉，返回烧结厂矿粉仓；

以分3级入炉的一种实施方式为例，烧结厂来料预分级就是在烧结厂将烧结矿成品预分为两种粒度的烧结矿。设Xmm是这两种粒度烧结矿的分级界线，则烧结矿经过振动筛筛分后的筛上物成品是除去矿粉后的粒度＞Xmm和粒度≤Xmm两种粒度的烧结矿，分别装入相应的烧结矿槽内；而筛下物是矿粉，返回烧结厂矿粉仓。

(2)确定烧结厂来料预分级粒度的分级界限Xmm的依据。一是遵循以烧结厂来料预分级为主，高炉槽下细化分级为辅的原则。比如：以某公司特大型高炉为例，高炉生产的预期是烧结矿分3级入炉，I级粒度为：＞20(X＝20)mm，II级粒度为：20-10(X＝20，Y＝10)mm，III级粒度为：10-3(Y＝10，Z＝3)mm。根据对该公司烧结厂所生产的烧结矿的粒度检测结果，入炉烧结矿的粒度组成为：I级粒度＞20mm的约占40％，II级粒度20-10mm的约占40％，III级粒度10-3mm的约占20％，可见I级和II级占烧结矿总量百分比较大，近80％，因此将I级和II级两个粒级的分级界限20(X)mm作为预分级的粒度分级界线。经槽下烧结矿筛筛分(一次筛分)后，筛上物即为占入炉烧结矿总量80％的I级和II级两个粒级的烧结矿成品，而筛下物经转运后经槽下细化分级烧结矿筛筛分(二次筛分)后装入相应的烧结矿槽，二次处理量仅为20％左右。二是烧结厂来料预分级的粒度分级界线还应兼顾烧结车间铺底料的粒度范围。由于烧结厂铺底料的粒度范围是10-20(mm)，铺底料的粒度上限是20mm与预分级的粒度分级界线相同，这样可以优化烧结厂和原料运输工序。

(3)烧结厂来料预分级不局限于将烧结矿分为两种粒度，烧结矿预分级的粒度等级取决于分级筛的筛网层数，每增加一层筛网即可增加一个粒级，因此来料预分级分为两种以上粒度也是可行的，目前来看分为两种粒度比较简单实用。

2、第二阶段高炉槽下细化分级：

(1)高炉槽下细化分级的第一步是完成预分级后的2个(或1个，3个)粒级的烧结矿入炉。

以分3级入炉的一种实施方式为例，高炉槽下细化分级的第一步是完成以Xmm为分级界限的预分级后的两个粒级的烧结矿入炉即：I级和II级两个粒级烧结矿入炉。来料预分级后已装入相应烧结矿槽内的两种粒度的烧结矿经槽下烧结矿筛筛分(一次筛分)后，筛上物成品是I级和II级两个粒级的烧结矿，I级粒度为：＞Xmm(含极少量在槽下二次破碎的X-Ymm的烧结矿)，II级粒度为：X-Ymm，I级和II级粒度的烧结矿直接进入称量罐，按上料程序完成I级和II级(第1、2粒级)两个粒级烧结矿入炉工序。

(2)高炉槽下细化分级的第二步是完成第一步筛下的烧结矿分级入炉。

上述第一步中槽下烧结矿筛一次筛分后，筛下物是粒度≤Ymm(或≤X，≤Z)的烧结矿，经过再次转运以及槽下细化分级烧结矿筛二次筛分后，筛上物成品再分为1个或2个粒度的烧结矿，返回相应的烧结矿槽内，这1个或2个粒度的烧结矿按上料程序进入称量罐并完成入炉工序；筛下物是粒度≤Zmm的矿粉，≤Zmm的矿粉通过高炉返矿设施返回烧结厂。

3、两个阶段的关系

以烧结厂来料预分级为主，高炉槽下细化分级为辅。通过来料预分级将烧结矿预分为大粒度和小粒度两种粒度，再经过高炉槽下细化分级实现烧结矿分3级(或者4级)入炉。这样可以减少高炉槽下细化分级后返回矿烧结矿槽的二次处理量、减少槽下细化分级工序的转运次数和二次破碎量，有利于缩短工艺流程、节能减排。

4、两个阶段的连接关系

连接两个阶段的中间环节是高炉烧结矿槽。第一阶段烧结厂来料预分级必须在烧结矿进入高炉烧结矿槽之前完成。经来料预分级后两种粒度的烧结矿由原料运输系统运输到高炉烧结矿槽槽上并分别装入相应的烧结矿槽内；第二阶段高炉槽下细化分级是在高炉烧结矿槽槽下完成。已装入两种粒度的烧结矿槽内的烧结矿经槽下设备筛分后，烧结矿成品被分成3个(或4个)粒级，各个粒级的烧结矿再分别装入相应的称量罐，经称量后，按高炉上料系统程序实现烧结矿分3级(或4级)入炉。

5、上述来料预分为两级粒度，槽下再细化分出一级粒度的方法是关于采用分段分级方式实现烧结矿分3级入炉的阐述，本发明不局限于此，本发明有多种多样的拓展和衍生。

(1)采用分段分级方式，第一阶段：烧结厂来料预分级不局限于两种粒度，可以实现3种粒度；第二阶段：高炉槽下细化分级不局限于完成I级、II级、III级3个粒级烧结矿入炉，还可以实现I级、II级、III级和IV级4个粒级烧结矿入炉。通过两个阶段的优化组合(见表1)可以实现烧结矿分3级(或4级)入炉。上述第1、2、3、4条仅阐述了采用B3组合方式实现烧结矿分3级入炉，采用更多的组合形式A3、C3也能够实现烧结矿分3级入炉，而B4、C4能够实现烧结矿4级入炉。

表一1

表一中B3，C4属于本发明所涉及的范围，是优化的设计方案。本专利详细阐述了B3的具体实施方案。

B3-第一阶段预分：2级，第二阶段细分：2+1级，即烧结厂来料预分级分为2级，分为两种粒度，筛上物直接入炉，筛下物进入高炉槽下细化分级，可实现烧结矿分3级入炉；

C4-第一阶段预分：2级，第二阶段细分：2+2级，可实现烧结矿4级入炉；

表中A3，C3，B4属于本专利所涉及的范围，适用于特殊需要的场合，比如：总图布置限制、旧厂改、扩建工程等不能采用B3、C4组合方式的场合。

A3-第一阶段预分：3级，第二阶段细分：3+0级，可实现烧结矿分3级入炉；

B4-第一阶段预分：3级，第二阶段细分：3+1级，可实现烧结矿4级入炉；

C3-第一阶段预分：1级，第二阶段细分：1+2级，可实现烧结矿分3级入炉；

(2)烧结厂来料预分级为3种粒度(组合代号：A3、B4第一阶段)的可行性阐述：如果增设烧结矿成品中间缓冲仓或增加筛分设备从而增加成品粒级数量，同时增加至高炉矿槽槽上的运输设备数量，那么烧结厂来料预分级分为3种粒度也是可行的。但是这样做烧结厂和原料运输系统变得较为复杂，工艺流程长，不利于“减量化”生产和节能减排，不适合于“短流程”工艺布置，仅适用于总图布置受到限制、旧厂改、扩建造等特殊需要的场合。

(3)烧结厂来料预分级为3种粒度时，高炉槽下细化分级的第一步可完成I级、II级、III级3个粒级烧结矿入炉；取消第二步即可实现烧结矿分3级入炉。

(4)烧结厂来料预分级为3种粒度时，高炉槽下细化分级的第一步可完成I级、II级、III级3个粒级烧结矿入炉；第二步完成IV级(第4粒级)烧结矿入炉。可以实现烧结矿4级入炉。

(5)烧结厂不分级时来料只有1种粒度，高炉槽下细化分级的第一步可完成I级(第1粒级)烧结矿入炉；第二步完成II级、III级2个粒级(第2、3粒级)烧结矿入炉。也可以实现烧结矿分3级入炉。

(6)烧结厂来料预分级为2种粒度时，高炉槽下细化分级的第一步与4(1)相同，完成I级和II级两个粒级(第1、2粒级)的烧结矿入炉；高炉槽下细化分级的第二步是完成粒度≤Ymm的烧结矿的分级入炉。高炉槽下细化分级的第一步中槽下烧结矿筛筛分(一次筛分)后，筛下物是粒度≤Ymm的烧结矿，经过再次转运和槽下细化分级烧结矿筛(可采用双层筛或两个振动筛)进行二次筛分后，筛上物成品是III级和IV级两个粒级的烧结矿，设第III和第IV级的分界粒度为W(0≤W≤8)，第IV级的最小分界粒度为Z(0≤Z≤5)，则III级粒度为：Y-Wmm，IV级粒度为：W-Zmm，将其装入相应的烧结矿槽内，III级、IV级两个粒级的烧结矿按上料程序进入称量罐，按上料程序完成III级和IV级两个粒级(第3、4粒级)烧结矿入炉工序；筛下物是粒度≤Zmm的矿粉，矿粉通过高炉返矿设施返回烧结厂。实现烧结矿4级入炉。

6、关于分级界限X，Y，Z，W数值的说明：在具体实施过程中用户可根据各厂烧结矿的实际粒度组成和高炉布料的生产要求调整X，Y，Z，W的取值，实现多种粒度划分的需求。

实现烧结矿分3级(或4级)入炉的上料系统的技术核心要点是：

1、采用分段分级方式将烧结矿分级分成两个阶段进行，第一阶段是烧结厂来料预分级；第二阶段是高炉槽下细化分级。

2、烧结厂来料预分级：

(1)烧结厂来料预分级就是在烧结厂将烧结矿预分为粒度＞Xmm和粒度≤Xmm的两种粒度的烧结矿，分别装入相应的高炉烧结矿槽内；

(2)确定烧结厂来料预分级的粒度分级界线X的依据。应按照烧结厂来料预分级为主，高炉槽下细化分级为辅，兼顾烧结车间铺底料的粒度范围的原则。

3、高炉槽下细化分级：

(1)高炉槽下细化分级的第一步是完成以Xmm为分级界限的预分级后的两个粒级的烧结矿入炉即：I级和II级(第1、2粒级)两个粒级烧结矿入炉工序。

(2)高炉槽下细化分级的第二步是完成粒度≤Ymm的烧结矿的分级入炉即：III级(第3粒级)烧结矿入炉工序；

4、上述内容为采用分段分级方式实现烧结矿分3级入炉的阐述，本专利不局限于此，本专利有多种多样的拓展和衍生。

(1)采用分段分级方式，第一阶段：烧结厂来料预分级不局限于两种粒度，可以实现3种粒度；第二阶段：高炉槽下细化分级不局限于完成I级、II级、III级3个粒级烧结矿入炉，也能够实现I级、II级、III级和IV级4个粒级烧结矿入炉。通过两个阶段的组合可以获得烧结矿分3级(或4级)入炉的多种实施方案。

(2)高炉槽下细化分级后的粒度：I级粒度为：＞X，II级粒度为：X-Y，III级粒度为：Y-W，IV级粒度为：W-Z。X，Y，W，Z的单位为mm，取值不局限于某些具体数值。具体实施过程中用户可根据各厂烧结矿实际的粒度组成和高炉布料的生产要求调整X，Y，Z，W的取值实现多种粒度划分的需求。

5、本发明不局限于某一个具体的实施方案，任何未脱离本专利设计思路、做非实质性改动的，均仍属于本专利的范围。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。大粒度烧结矿配仓胶带机1、小粒度烧结矿配仓胶带机2、大粒度烧结矿槽3、小粒度烧结矿槽4、III级烧结矿槽5、III级烧结矿配仓胶带机6、III级烧结矿缓冲仓7、转运胶带机8、矿粉仓9、二次分级烧结矿筛10、称量罐11、烧结矿筛12、称量罐13、回收胶带机14、N2胶带机15、N1主胶带机16、烧结厂来料分级筛17。

具体实施方式

图1是本发明的具体实施方式之一，采用分段分级方式实现3级入炉的工艺流程。具有分级粒度等级可达到3级、分级粒度范围可以灵活调整、适应范围广(既适应传统工艺流程也适应“短流程”)等特点，符合炼铁设计所推行的“减量化”的生产理念和“精料”方针。

本发明采用分段分级方式将烧结矿分级分成两个阶段进行，第一阶段是烧结厂来料预分级；第二阶段是高炉槽下细化分级，实现烧结矿分3级入炉。此实施方式中X＝20，Y＝10，Z＝3。

1、烧结厂来料预分级。在烧结厂将烧结矿成品预分为两种粒度的烧结矿。则烧结矿经过预分级振动筛17筛分后，筛下物是粒度＜3mm的矿粉，返回烧结厂矿粉仓；筛上物成品是大粒度＞20mm和小粒度≤20mm两种粒度的烧结矿，经原料运输系统转运，经高炉矿槽槽上的大粒度烧结矿配仓胶带机1和小粒度烧结矿配仓胶带机2分别装入相应的烧结矿槽内；而为此烧结矿配仓胶带机需要设2条。分别将粒度＞20(X)mm的烧结矿装入M个大粒度烧结矿槽3(料仓编号：＞X)内；粒度≤20(X)mm的烧结矿装入N个小粒度烧结矿槽4(料仓编号：≤X)内。两种粒度烧结矿矿槽的有效容积和数量(M，N)应结合各厂生产的实际情况确定，本实施方案中M＝5，N＝5。

2、高炉槽下细化分级。本实施方案中粒度＞20(X)mm的大粒度烧结矿槽3(共M个)和粒度≤20(X)mm的小粒度烧结矿槽4(共N个)，可以是单排布置也可以是并排布置。

(1)高炉槽下细化分级的第一步是完成I级、II级两个粒级烧结矿入炉。来料预分级后已装入相应的大粒度烧结矿槽3和小粒度烧结矿槽4内的两种粒度的烧结矿经槽下烧结矿筛筛分后，筛上物成品是I级和II级两个粒级的烧结矿，I级粒度为：＞20(X)mm(含极少量在槽下二次破碎的20-10(X-Y)mm的烧结矿)，II级粒度为：20-10(X-Y)mm。I级和II级两个粒级的烧结矿直接进入称量罐13内，称量后，按装料程序向N2胶带机15放料。N2胶带机15将烧结矿转运到N1主胶带机16上，完成向高炉炉顶受料斗装料，I级和II级两个粒级(第1、2粒级)的烧结矿入炉。

(2)高炉槽下细化分级的第二步是完成III级(第3粒级)的烧结矿入炉。上述槽下烧结矿筛筛分后的筛下物是粒度≤10(Y)mm的烧结矿，经回收胶带机14运送到烧结二次分级烧结矿筛10，筛上物成品是III级(第3粒级)的烧结矿，III级粒度为10-3(Y-Z)mm，经III级烧结矿配仓胶带机6，装入III级烧结矿槽5(共P个)。III级(第3粒级)烧结矿按上料程序装入称量罐11内，称量后，按装料程序向N2胶带机15放料。N2胶带机15将烧结矿转运到N1主胶带机16上，完成向高炉炉顶受料斗装料，III级(第3粒级)的烧结矿入炉。二次分级烧结矿筛的筛下物为≤3mm的矿粉，储存在矿粉仓9内然后外运。III级粒度烧结矿槽的有效容积和数量(P)应结合各厂生产的实际情况确定，本实施方案中P＝2。

3、本发明不局限于上述实施方案，还有多种实施方案。更适应于多种工艺布置形式。

(1)烧结厂来料分级筛17为单层筛时，可以在烧结厂将来料预分为两种粒度的烧结矿；将来料分级筛17改为双层筛或两级筛分时，可以在烧结厂将来料预分为3种粒度的烧结矿。

(2)根据总图布置要求，取消N2胶带机15，使N1主胶带机16尾部受料段布置在槽下，称量罐11和称量罐13下的放料闸门可直接向N1主胶带机16放料，完成向高炉炉顶受料斗装料，实现烧结矿分3级(或4级)入炉。

(3)即适应于有中继站也适应于是无中继站的工艺布置。N2胶带机15向N1主胶带机16转运可以设转运站，也可以设中继站。采用无中继站的工艺布置时，设转运站，N2胶带机15直接向N1主胶带机16的尾部放料，N1主胶带机16完成向高炉炉顶受料斗装料；采用有中继站的工艺布置时，N2胶带机15向布置在中继站内的集中称量罐放料，经称量后按高炉装料程序要求向N1主胶带机16的尾部放料，再向炉顶受料斗装料。

(4)根据不同的工艺布置要求，III级烧结矿缓冲仓7(矿槽编号Z-Y′)可以取消，III级烧结矿可直接装入III级烧结矿(矿槽编号Z-Y)。

(5)仓上、仓下设备配置按工艺要求而不同：

根据生产要求部分设备(如：给料机)是可有可无的、增加必要的溜槽或闸门以及转运胶带机、适当调整设备数量和安装位置。

本实施方案中，粒度＞20mm的大粒度烧结矿槽3(共M个)和粒度≤20-3mm的小粒度结矿槽4(共N个)的槽下设备相同，主要考虑设备规格与土建结构统一、外观整齐、设备备用性好。实际应用中槽下设备可以不相同，可根据生产要求进行配置。

III级烧结矿槽5(矿槽编号Z-Y)仓上设备也可以有其他布置方式，如III级烧结矿槽5的数量只有1个时，可以取消卸料车而采用胶带机头部卸料的方式、当矿槽5的数量多于1个时可根据工艺要求选择卸料设备，如：移动卸料车、固定卸料车、犁式卸料器等与；实际应用中槽下设备可根据生产要求进行配置。

4、本发明提供一种采用分段分级方式实现烧结矿分3级(或4级)入炉的上料系统。还包括与未脱离本发明实质的多种多样的拓展和衍生相应的更多实施方案，具体实施方式中的阐述和附图只作解释说明用，并非对本发明的限制。任何未脱离本专利设计思路、做非实质性改动的，均仍属于本发明的范围。