专利名称：预先湿润烧结返矿的设备和方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金原材料制备领域，特别涉及一种预先湿润烧结返矿的设备和方法。
背景技术：
攀枝花钒钛磁铁精矿与普通精矿的主要区别在于含有较高的 13%)， 粒度较粗，< 200目的粒级含量仅有50%左右，而普通铁精矿< 200目的粒级含量可高达 80%甚至90%以上。试验研究和生产实践表明，TiO2含量对烧结过程、烧结矿矿物组成和结构、冶金性能等均有重大的影响。具体地讲，TiO2含量高，不仅减少了烧结料的铁分，提高了烧结温度，且生成了性脆的钙钛矿(CaO · 02)，致使钒钛磁铁精矿烧结矿的强度差、返矿率高达40-50% ；而钒钛磁铁精矿粒度粗，< 200目粒级仅50%左右，导致混合料成球性差， 料层透气性不好。返矿作为烧结工艺生产的必然循环物，其产出量占烧结矿总产量的10-50%普通铁矿返矿率一般在15-25%，而钒钛磁铁精矿返矿高达40-50%甚至更高，过高的返矿率必然降低烧结机产率与利用系数。根据烧结工艺要求，生产过程中产生的返矿必须返回原流程中重新利用，不得遗弃，达到返矿平衡，即要求产生的返矿量和回收的返矿量相等。返矿主要包括< 5mm粒级的小烧结矿与未烧结而成的原燃料，前者占有绝对的比例，可达70% 以上。返矿返回烧结工序要参与配料、混合、布料、点火、烧结等环节，其主要作用是作为精矿粉烧结的制粒核心，通过混合制粒，细粒的精矿粉与其它细粒的原燃料粘附在返矿核心上并成长涨大，形成具有一定粒度组成的混合料。而这个粘结过程主要通过水分的毛细张力完成，传统的加水方法是在一次混合机中加入烧结所需全部水分，二次混合机中再微调水分。由于返矿用量大与其独特的多孔结构，在一次混合机中加水湿润，时间较短，得不到充分湿润，且在混合过程中水分向返矿颗粒内部渗透，削弱细精粉与返矿之间的粘结能力，使混合料中的粗粒级含量减少，不利于改善烧结料的透气性。钒钛磁铁矿烧结的返矿量大，为了充分发挥返矿在烧结过程中的作用，需要调整返矿的加水方式，其对制粒效果至关重要。期刊文献“烧结返矿提前润湿工艺的应用”(《烧结球团》，2005年第5期)介绍了一种返矿提前润湿工艺的应用，其方法是在返矿进入配料矿仓前的皮带机头部对返矿加水润湿，虽然达到了返矿提前润湿的作用，但这种方法具有以下缺点(1)返矿是在一种含有CaO的物料，润湿后在矿仓的存放时间过长，CaO与水反应生成Ca (OH)2,会使返矿粘结成块，并粘结在矿槽壁上，日积月累会减小矿仓的容积，甚至矿仓无法装料，人工清理异常困难；(2)打水量无法控制，在实际操作中不可能做到打水量刚好被返矿全部吸收，再者由于矿槽料位的压力作用，水分也会下流，造成水分从矿仓底部的配料圆盘渗漏出来，影响周围环境，清理这种带有泥浆的污水十分困难；
(3)损失了返矿的温度，返矿温度一般在60-80°C，而铁矿石常规温度只有25°C左右，这对于提高混合料温度是有利的，而在矿仓打水后热量随流走的水分损失了。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种无需将预先湿润的返矿存放在矿仓中的预先湿润烧结返矿的设备和/或预先湿润烧结返矿的方法。本发明的另一目的在于提供一种能够自动地和/或精确地控制用水量的预先湿润烧结返矿的设备和/或预先湿润烧结返矿的方法。本发明的又一目的在于提供一种为充分利用返矿余热提供便利的预先湿润烧结返矿的设备和/或预先湿润烧结返矿的方法。根据本发明的预先湿润烧结返矿的设备包括返矿输入装置、返矿漏斗、自动加水装置和计算机控制装置，返矿输入装置接收返矿并将接收的返矿输入至返矿漏斗，自动加水装置向处于返矿漏斗中的返矿加水，计算机控制装置监测并控制返矿输入装置和自动加水装置中的至少一者。返矿输入装置可包括设置在返矿料仓的配料圆盘的下方的输入端以及设置在返矿漏斗上方的输出端。自动加水装置可包括沿着水流动的方向依次设置的流量计、阀门、流速调节装置和喷头，喷头可延伸至返矿漏斗以向返矿漏斗的内部加水，流速调节装置可调节供应到喷头的水的流速，阀门可对是否向喷头供水进行控制，流量计可对流入自动加水装置的加水量进行监控。计算机控制装置可监测并控制返矿输入装置的返矿输入量。计算机控制装置可监测并控制自动加水装置的加水量。计算机控制装置可监测返矿输入装置的返矿输入量，根据返矿输入量来确定自动加水装置的加水量，并控制自动加水装置将水自动加到返矿漏斗中的返矿，加水量=加水比例X返矿输入量。该设备还可包括返矿输出装置，返矿输出装置可从返矿漏斗接收预先湿润的返矿并将预先湿润的返矿输送至混合机。返矿输入装置可以是电子秤皮带或核子秤皮带。流速调节装置可以是变频调速泵，阀门可以是电磁阀，流量计可以是电磁流量计。根据本发明的预先湿润烧结返矿的方法包括的步骤有用返矿输入装置接收返矿并将接收的返矿输入至返矿漏斗；用自动加水装置向处于返矿漏斗中的返矿加水；以及用计算机控制装置监测并控制返矿输入装置和自动加水装置中的至少一者。自动加水装置可包括沿着水流动的方向依次设置的流量计、阀门、流速调节装置和喷头，可用喷头向返矿漏斗的内部加水，可用流速调节装置调节供应到喷头的水的流速， 可用阀门对是否向喷头供水进行控制，可用流量计对流入自动加水装置的加水量进行监控。计算机控制装置可监测并控制返矿输入装置的实际返矿输入量。可将预设的返矿输入量设定在计算机控制装置中，计算机控制装置可监测返矿输入装置的实际返矿输入量，将实际返矿输入量与预设的返矿输入量进行比较，根据实际返矿输入量与预设的返矿输入量的差值调节实际返矿输入量，使得调节后的实际返矿输入量与预设的返矿输入量一致。计算机控制装置可监测并控制自动加水装置的实际加水量。可将加水比例设定在计算机控制装置中，理论加水量=返矿输入量X加水比例， 计算机控制装置可监测自动加水装置的实际加水量，将实际加水量与理论加水量进行比较，根据比较的结果调节实际加水量，使得调节后的实际加水量与理论加水量一致。加水比例可为5% -10%，更具体地，可以为5%。该方法还可包括用返矿输出装置从返矿漏斗接收预先湿润的返矿并将预先湿润的返矿输送至混合机。
通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中图1是根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的设备的示意图。
具体实施例方式返矿作为烧结工艺生产的必然循环物，其产出量占烧结矿总产量的10-50%，普通铁矿返矿率一般在15-25 %，而钒钛磁铁精矿烧结返矿高达40-50 %，甚至更高，过高的返矿率必然降低烧结机产率与利用系数。根据烧结工艺要求，生产过程中产生的返矿必须返回原流程中重新利用，不得遗弃，达到返矿平衡，即要求产生的返矿量和回收的返矿量相等。返矿主要包括< 5mm粒级的小烧结矿与未烧结而成的原燃料，前者占有绝对的比例，可达70%以上。图1是根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的设备100的示意图。参照图1，根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的设备100包括返矿输入装置110、返矿漏斗120和自动加水装置130。参照图1，返矿输入装置110接收返矿，并将返矿输入至返矿漏斗120。接收的返矿可以是普通的铁矿烧结返矿，也可以是钒钛磁铁精矿烧结返矿。例如，烧结生产产生的返矿循环物可包括烧结矿整粒过程中筛分产生的返矿与高炉栈桥下过筛产生的返矿，这两种返矿最终都要汇集到配料室的返矿料仓200(后面将描述)中。参照图1，更具体地讲，返矿输入装置110可以在其输入端从返矿料仓200经配料圆盘300接收返矿。在一个实施例中，返矿输入装置110可以是电子秤皮带或核子秤皮带，以实现在称重的同时对返矿进行输送。返矿漏斗120设置在返矿输入装置110的输出端的下方，以便于从返矿输入装置 110接收返矿。虽然图1中示出了返矿漏斗120位于返矿输入装置110的输出端的下方，但是本发明不限于此，返矿漏斗120可以通过另外的返矿输送装置从返矿输入装置110接收返矿。自动加水装置130可包括沿着水流动的方向依次设置的流量计134、阀门133、流速调节装置132和喷头131。喷头131延伸至返矿漏斗120的内部，以便于向返矿漏斗120的内部喷水。喷头131的喷水面积尽可能地大，以确保水能均勻地喷洒到返矿。例如，喷头131可具有莲蓬的形状，并且在喷头131的出水面上设置有多个喷水孔。可选择地，喷头131可具有长方体的形状，并且在喷头131的出水面上设置有多个喷水孔。虽然图1中示出了喷头131延伸至返矿漏斗120的内部，但是本发明不限于此，喷头131可以设置在返矿漏斗120的上方，以便于向返矿漏斗120的内部喷水。在水均勻地喷在返矿漏斗120中的返矿的表面上之后，返矿在返矿漏斗120中均勻地下料与挤压，从而使水分湿润的机会增大。返矿漏斗120保证了返矿下料与喷水的规整性。如果不设置返矿漏斗120而，则返矿下料可能溅料，且水可能喷在返矿输出装置140(后面将描述)的外面(例如地面上)， 从而恶化周围环境。此外，因为返矿中粉尘含量极多，所以返矿漏斗120还可以起到除尘的作用，也就是说，如果省略返矿漏斗120，则返矿下料将产生扬尘。流速调节装置132通过管路直接连接到喷头131，以调节供应到喷头131的水的流速。阀门133处于流速调节装置132与流量计134之间，以对是否向喷头131供水进行控制。沿着与水流动的方向相反的方向，流量计134处于阀门133的上游，以对流入自动加水装置130的水量进行监控。在一个实施例中，流速调节装置132可以是变频调速泵，阀门 133可以是电磁阀，流量计134可以是电磁流量计，以便于实现自动加水装置130的自动运行。根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的设备100还可包括监测并控制返矿输入装置110和/或自动加水装置130的计算机控制装置(未示出)。例如，计算机控制装置监测并控制返矿输入装置110的返矿输入量和/或返矿输入速度。又例如，计算机控制装置监测并控制自动加水装置130的加水量和/或加水速度。在一个实施例中，计算机控制装置监测返矿输入装置110输入的返矿量，根据监测到的返矿量来确定自动加水装置130 的加水量，并控制自动加水装置130将水自动加到返矿漏斗120中的返矿。根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的设备100还可包括返矿输出装置140。 参照图1，返矿输出装置140设置在返矿漏斗120的下方，以接收湿润的返矿。在一个实施例中，返矿输出装置140可以是配料主皮带，用于将湿润的返矿和其它原燃料输送至一次混合机。现在将结合图1详细描述根据本发明实施例的预先湿润烧结返矿的方法。首先，返矿输入装置110从返矿料仓200经配料圆盘300接收返矿，然后向返矿漏斗120输送返矿。如上所述，返矿输入装置110可以是电子秤皮带或核子秤皮带，从而在输送返矿的同时对其进行称重。在一个实施例中，将返矿输入量设定在上述计算机控制装置中，用作为返矿输入装置110的电子秤皮带或核子称皮带监测瞬时返矿流量，计算机控制装置根据监测信号计算对应的料量，再与设定值进行比较，信号差值作为调节配料圆盘300转速的依据，这种监测与调节循环往复地进行，直到达到合理的精度例如士0. 为止。然后，烧结返矿从返矿输入装置110进入返矿漏斗120。当返矿进入返矿漏斗120 中时，自动加水装置130对返矿喷水，从而实现返矿的湿润。在一个实施例中，将加水比例设定在上述计算机控制装置中，返矿预湿润应加水量=返矿量X加水比例。这里的返矿量可以是如上所述用返矿输入装置110监测的返矿量，在这种情况下，可能需要如上所述地调整该返矿量使之与计算机控制装置中的返矿量达到一致。这里的返矿量也可以是计算机控制装置中设定的返矿量。流量计134(其可以是电磁流量计)监测瞬时水量，计算机控制装置将瞬时水量与应加水量进行比较。如果瞬时水量大于应加水量，则降低流速调节装置132(其可以是变频调速泵)的运转速度，和/ 或将阀门7(其可以是电磁阀)阀位关小，使输出水量减少。如此循环往复，使瞬时水量与应加水量达到基本平衡，使流速调节装置132基本稳定在平衡点。如果瞬时水量小于应加水量，则提高流速调节装置132的运转速度，其控制过程与减少水量的过程类似。在一个实施例中，加水比例可以是返矿量的5% _10%，然而本发明不限于此，可以方便地设置加水比例。烧结水分是指进入烧结点火之前混合料的水分，它来自多个方面原燃料自含水分、返矿加水、生石灰消化加水、满足制粒要求与烧结工艺要求在混合机中人为的补充加水等等，烧结点火前的混合料水分一般可以为7% -8%。返矿量的波动对烧结水分与配炭影响很大，如果返矿量发生波动或由于生产需要加撤返矿后，混合料加水量(或返矿加水量) 与燃料配比未随着调整，则混合料水分与固定炭将发生变化，从而影响烧结过程。当因生产需要，返矿在计算机控制装置中的设置料量增加或减少时，返矿加水量随之增加或减少，并在自动加水装置130中进行平衡调节，这样就使返矿的加水量稳定在一个固定水平，防止了预湿润水分产生大的波动，有利于稳定生产。在因事故停机时，阀门133可以自动关闭， 从而防止加水量外溢。在水均勻地喷在返矿漏斗120中的返矿的表面上之后，返矿在返矿漏斗120中均勻地下料与挤压，从而使水分湿润的机会增大。之后，返矿从返矿漏斗120输出，进入返矿输出装置140。在一个实施例中，返矿输出装置140向一次混合机输送预先湿润的返矿与其它原燃料，由于从返矿漏斗120至一次混合机存在一定的距离，因此在输送过程中水分从返矿的颗粒表面向内部渗透，再加上返矿在一次混合机内的停留，这样使得返矿有充分的时间湿润。充分湿润的返矿作为制粒核心，为在后续的二次混合机中强化制粒创造了良好的条件，使细粒原料在核心上的粘结能力加强。下面结合示例对根据本发明的预先湿润烧结返矿的方法进行更进一步的说明。示例按照本发明的方法在一台360m2烧结机使用的返矿上实施了预先湿润。该烧结机使用的返矿有两种，一种是自产返矿，即该烧结机生产过程中破碎、冷却、筛分产生的返矿，另一种是高炉沟下返矿，即烧结矿经过多环节的皮带运输到达高炉料仓产生粉末，经过槽下过筛产生的返矿。这两种返矿在返矿料仓中分别贮存，分开使用，这样在返矿预先湿润过程中实施了两套预先湿润烧结返矿的设备。该烧结机返矿用量为55kg/m，其中自产返矿为30kg/m，高炉沟下返矿为25kg/m， 配料主皮带速度为75m/min，返矿加水比例是烧结返矿量的5% (设定在计算机控制装置中，也可随时调整)，则返矿加水量为自产返矿加水量30X5% X60X75/1000 = 6. 75t/h高炉沟下返矿加水量25X5%X60X75/1000 = 5. 625t/h根据本发明的预先湿润烧结返矿的设备按以上水量自动调节、控制输出加水量。返矿量变化后，加水量可随之变化。评价例返矿按照本发明的方法预湿润之后，在360m2烧结机上进行了返矿不加水与不同加水比例的工业试验，结果示出在表1中。表 1
批次返矿力口水比例 /%混合料粒度组成主要技术经济指标>8 mm /%8~5 mm /%5 ~ 3 mm /%3 ~ 1 mm /%<lmm /%平均粒度 /mm台时产量 /t/h固体燃耗 /kg/t转鼓指数 /%1不加水3.2423.4228.1028.4516.793.67455.5051.6873.03234.6824.6525.8828.0316.763.81463.1450.8372.52344.8326.0626.5526.4616.103.91475.3849.5272.34455.2027.4530.4524.1912.714.14502.8346.8272.01564.7727.1228.6924.7214.704.02488.2548.2172.25674.6026.7528.1525.0815.423.96481.6848.8772.18由1表可见，返矿不加水与加水比较，混合料粒度组成有明显的区别，特别是混合料平均粒度，返矿加水量5%时为最佳，平均粒度达到4. 14mm。随着返矿加水量的增加，混合料平均粒度变化不大，且有减小的趋势。混合料平均粒度越大，表明制粒效果越好，烧结过程透气性更好，烧结速度加快，台时产量提高，固体燃耗降低。由表1可见，转鼓指数变化不大，从试验效果可见，返矿加水量占返矿量的5%为最佳，此时台时产量最高，固体燃耗最低。根据本发明的预先湿润烧结返矿的设备和方法的一个方面，无需将预先湿润的返矿存放在矿仓中，从而防止了将湿润的返矿存放在矿仓中所带来的问题，例如返矿粘结在矿仓壁上、返矿中的水分泄漏造成环境污染、矿仓储存和水分泄漏所带来的热量损失等。根据本发明的预先湿润烧结返矿的设备和方法的一个方面，能够自动地和/或精确地控制返矿的加水量。
权利要求
1.一种预先湿润烧结返矿的设备，其特征在于所述设备包括返矿输入装置、返矿漏斗、 自动加水装置和计算机控制装置，返矿输入装置接收返矿并将接收的返矿输入至返矿漏斗，自动加水装置向处于返矿漏斗中的返矿加水，计算机控制装置监测并控制返矿输入装置和自动加水装置中的至少一者ο
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于返矿输入装置包括设置在返矿料仓的配料圆盘的下方的输入端以及设置在返矿漏斗上方的输出端。
3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于自动加水装置包括沿着水流动的方向依次设置的流量计、阀门、流速调节装置和喷头，喷头延伸至返矿漏斗以向返矿漏斗的内部加水，流速调节装置调节供应到喷头的水的流速，阀门对是否向喷头供水进行控制，流量计对流入自动加水装置的加水量进行监控。
4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于计算机控制装置监测并控制返矿输入装置的返矿输入量。
5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于计算机控制装置监测并控制自动加水装置的加水量。
6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于计算机控制装置监测返矿输入装置的返矿输入量，根据返矿输入量来确定自动加水装置的加水量，并控制自动加水装置将水自动加到返矿漏斗中的返矿，所述加水量=加水比例X返矿输入量。
7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于所述设备还包括返矿输出装置，返矿输出装置从返矿漏斗接收预先湿润的返矿并将预先湿润的返矿输送至混合机。
8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于返矿输入装置是电子秤皮带或核子秤皮带。
9.根据权利要求3所述的设备，其特征在于流速调节装置是变频调速泵，阀门是电磁阀，流量计是电磁流量计。
10.一种预先湿润烧结返矿的方法，其特征在于所述方法包括的步骤有 用返矿输入装置接收返矿并将接收的返矿输入至返矿漏斗；用自动加水装置向处于返矿漏斗中的返矿加水；以及用计算机控制装置监测并控制返矿输入装置和自动加水装置中的至少一者。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于自动加水装置包括沿着水流动的方向依次设置的流量计、阀门、流速调节装置和喷头，用喷头向返矿漏斗的内部加水，用流速调节装置调节供应到喷头的水的流速，用阀门对是否向喷头供水进行控制，用流量计对流入自动加水装置的加水量进行监控。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于计算机控制装置监测并控制返矿输入装置的实际返矿输入量。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于将预设的返矿输入量设定在计算机控制装置中，计算机控制装置监测返矿输入装置的实际返矿输入量，将实际返矿输入量与预设的返矿输入量进行比较，根据实际返矿输入量与预设的返矿输入量的差值调节实际返矿输入量，使得调节后的实际返矿输入量与预设的返矿输入量一致。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于计算机控制装置监测并控制自动加水装置的实际加水量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于将加水比例设定在计算机控制装置中， 理论加水量=返矿输入量X加水比例，计算机控制装置监测自动加水装置的实际加水量， 将实际加水量与理论加水量进行比较，根据比较的结果调节实际加水量，使得调节后的实际加水量与理论加水量一致。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于加水比例为5%-10%。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于加水比例为5%。
全文摘要
本发明公开了一种预先湿润烧结返矿的设备和方法。该设备包括返矿输入装置、返矿漏斗、自动加水装置和计算机控制装置，返矿输入装置接收返矿并将接收的返矿输入至返矿漏斗，自动加水装置向处于返矿漏斗中的返矿加水，计算机控制装置监测并控制返矿输入装置和自动加水装置中的至少一者。
文档编号C22B1/14GK102212680SQ201110155530
公开日2011年10月12日 申请日期2011年6月10日 优先权日2011年6月10日
发明者何斌, 何木光, 宋剑, 杜斯宏, 蒋大均, 雷电 申请人:攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团有限公司