专利名称：煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种球团的制备方法及设备，尤其是一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及采用该方法的生产设备，属于煤基直接还原铁工艺生产技术领域。
背景技术：
煤基直接还原铁工艺技术中，是采用铁精粉、碳粉和粘结剂按比例配料后进行造球，再在炉内完成加热和还原过程。现有造球工艺制得的含碳球团在炉内的还原过程中，氧化铁会与二氧化硅反应产生低熔点的硅酸铁，导致黏结现象，影响还原铁的生产；同时由于含碳球团具有含碳量高、亲水性差、不易成核的特点，而一般采用压制工艺造球，压制造球设备结构复杂、投资大、造球成本较高。
发明内容
本发明的发明目的在于:针对上述存在的问题，提供一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及采用该方法的生产设备，采用该方法及设备造出的含碳球团，能够克服现有造球工艺制得的含碳球团在炉内还原过程中氧化铁与二氧化硅反应产生低熔点的硅酸铁而导致的黏结现象，保证还原铁的生产。本发明采用的技术方案如下:
一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，包括配料和造球，所述造球通过两次造球完成:以铁精粉、碳粉和粘结剂为原料进行第一次造球，再以碳粉和粘结剂为原料，以第一次造球所得球团为球核进行第二次造球，得到煤基直接还原铁的含碳球团。进一步的，所述第一次造球原料中，碳粉的质量百分含量为0.1_10%。所述第一次造球所得球团的直径为14-20_。进一步的，所述第二次造球原料中，碳粉的质量百分含量为10-80%。所述第二次造球所得球团的直径为16_25mm。所述第二次造球碳粉灰分的软熔点大于1150°C。本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，创造性的采用两次造球工艺:第一次以铁精粉、碳粉和粘结剂为原料造球，第二次以碳粉和粘结剂为原料，并以第一次造球所得球团为球核造球，所述碳粉为生产中普遍而常规采用的原料，可以选择煤粉、焦粉或者其混合，所述粘结剂可以为常规生产中采用的膨润土，也可以为其他无机或有机粘结剂，如环氧树脂或水玻璃粉，或者上述三者的混合，特别的是，在第二次造球的原料中不含有铁精粉，成品球团表面形成的均匀层仅由碳粉和粘结剂组成，该均匀层在炉内还原过程中阻断了球团之间、球团与壁之间的黏结，保证还原铁的正常生产。原料碳粉组分具有亲水性差的特点，传统的造球工艺中由于原料的碳粉含量高不易成核，而通常采用冷压制工艺 造球，本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，可以采用冷压制工艺进行第一次造球，第二次造球可采用成本低廉的盘式造球机进行造球；本发明最具优势的是可以通过控制第一次造球原料中碳粉的比例，使两次造球过程均能够在盘式造球机中进行，发明人研究发现，当铁精粉、碳粉和粘结剂混合后，当碳粉的含量大于10%时，会对其混合组分成核性能产生明显的影响导致初核不易形成，因此第一次造球过程中，控制原料中碳粉含量为0.1-10%，其含碳量较低能够在盘式造球机中顺利成核，混合原料的良好亲水性同时使得第一次造球球团本身也具有可靠的机械强度；第二次造球中含碳量为10-80%，由于第二次造球是以第一次造球所得球团为核进行，第二次造球的高含碳量原料不会存在成核困难的问题，第一次造球后球团的优选直径为14-20mm，第二次造球后的球团优选直径为16-25mm，即在第一次造球球核基础上覆盖一层2_9mm厚的碳粉和粘结剂组成均匀层，该均匀层在炉内还原过程中能阻断球团之间、球团与壁之间的黏结，同时能为两次造球后整个球团能为还原过程提供较为充足的含碳量，本发明的碳含量在造球中不做严格要求，生产中可以添加碳来进一步补充还原剂量，这也是常用生产手段和方法；两次造球的优选球体直径，是以造球效率、球体机械强度和球体在还原炉内的反应状态和停留时间而做出的优化选择；在第二次造球原料中，进一步的通过煤粉选材或者控制煤粉与焦粉的比例，控制碳粉灰分的软熔点大于1150°C，能够有效的防止球团在炉内还原过程中球体外层发生熔融或黏结，保证球团外层的机械强度，相比于传统造球工艺，本发明的制备方法所得的球团整体在一定程度上降低了粘结剂的含量，提高了还原炉的生产效率；需要说明的是，在第一次造球过程中除碳粉含量外，其他两组分的配比可以根据实际生产的需求配t匕，为本领域公知技术，因此不做过多的限制和说明。在实际操作中，可以依据原料碳含量来确定第一次和第二次造球的球团直径大小，如第二次原料碳粉含量相对较低，则第一次的造球直径适当缩小，将第二次造球直径适当增大，使得覆盖层增加，以平衡含碳球团整体的碳含量，反之亦然，在球团整个生产过程中可以通过造球机设置角度灵活操作控制。采用本发明煤基直接还原铁含碳球团的制备方法进行生产的设备，沿生产线方向依次设置有第一造球装置、第一筛分装置、第二造球装置和第二筛分装置；所述第一造球装置前端设置有第一原料仓组和第一强混料机，所述第二造球装置前端设置有第二原料仓组。进一步的，所述第 一筛分装置和第一强混料机之间设置有第一返回料传输装置，第一返回料传输装置将第一筛分装置筛分出直径小于14_的不合格球团返送至第一强混料机，所述第二筛分装置和第一强混料机之间设置有第二返回料传输装置，第二返回料传输装置将第二筛分装置筛分出直径小于16_的不合格球团返送至第一强混料机。进一步的，所述第一造球装置和第二造球装置均为盘式造球机。本发明的制备煤基直接还原铁含碳球团的设备，分为两次配料和造球过程，以便于原料分开配备，特别便于是第二次造球原料中碳粉的选材，第一次造球有三种原料，即第一造球装置的第一原料仓组设置有3个仓，各个原料仓通过下部的定量给料机按照设计的比例给料，进入第一强混料机中混合均匀，在进入第一造球装置中造球，造好的球再通过第一筛分装置筛分，将大小合格的球团送入第二造球装置中，以其为核心进行第二次造球，第二次造球原料与第一次分开供应，独立设置的第二原料仓组用于存储按比例配备好的第二次造球原料，并提供给第二造球装置，第二次造球后通过第二筛分装置筛分，将大小合格的球团送入下道工序处理，在本发明中经过两次筛分，在筛分过程中也能将强度不高的球团去除，能够保证球团的机械强度，由于采用盘式造球，通过调节盘式造球机，不会生产出超过工艺标准尺寸的球团，因此两次造球中球团直径的上限是工艺指标和盘式造球机操作指标上限，而非筛选的尺寸上限，因此仅需分筛出尺寸较小的球团，其余球团即为合格球团；本发明还设计有不合格球团返回工艺，通过设置的第一返回料传输装置和第二返回料传输装置，将不合格球团分别返回第一强混机中与原料进行混合，保证不合格产品的消化和处理，需要说明的是，在工业生产中，经过第一次造球和筛选后，第二次造球过程不合格球团比例非常低，且其表面均匀层含量低，其返回料中所含碳粉对第一次造球的影响可以忽略不计。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及设备有益效果是:本发明采用的两次造球工艺，第二次造球中球体表面由碳粉和粘结剂形成的均匀层，在还原中能有效的阻断球团之间、球团与壁之间的黏结，保证还原铁的正常生产，在还原中具有还原率高，生产效率高的优点，并且还通过控制第一次造球原料中较低的碳粉含量，实现盘式造球机造球，该工艺能有效的降低生产成本，本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备设备，相比于传统的一次冷压制生产球团，生产灵活性高，产出的球团机械质量高，能够满足生产的需求，且具有投资低经济效益好的优点。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明设备的工作流程示意图。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求和摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法。实施例1
第一次造球，将合格的原料铁精粉按照、碳粉和粘结剂按铁精粉99%、碳粉0.1%，粘结剂0.9% (均为质量百分含量)计定量给料至皮带输送机，三组来料送入强混料机中混合均匀后送入第一台盘式造球机中加入雾水进行第一次造球，通过控制盘式造球机的倾斜角及转速，控制第一次造球球团的直径为14-20mm，第一次造球的球团经筛分后，直径满足工艺要求的直径为14-20mm的球团进入第二台盘式造球机，用作第二次造球的球核。第二次造球，将原料碳粉和粘结剂放入各个第二料仓中，通过控制选材，保证碳粉灰分的软熔点大于1150°C，按照碳粉60%，粘结剂40% (均为质量百分比)的比例定量给料，并采用混料机中混合均匀后送入第二台盘式造球机中，以第一次造球的球团为球核进行第二次造球，通过控制盘式造球机倾斜角及转速，控制第二次造球球团的直径为16-25mm,第二次造球的球团经筛分后，得到直径满足工艺要求直径为16-25_的成品球团，并进入后续翻板烘干机烘干及还原生产。作为常规手段，所述碳粉可以为煤粉或/和焦粉，粘结剂可以选用膨润土或/和环氧树脂或/和水玻璃粉等常规材料。实施例2
本实施例与实施例1的过程基本相同，所不同的在于第一次造球和第二次造球中，各组分原料的比例不同，本实施例中第一次造球铁精粉96%、碳粉2%、粘结剂2% (均为质量百分比)进行配料，第二次造球按照碳粉80%，粘结剂20% (质量百分比)进行配料，第一次造球球团直径为14-20mm，第二次造球后球团直径16_25mm。实施例3
本实施例与实施例1的过程基本相同，所不同的在于第一次造球和第二次造球中，各组分原料的比例不同，本实施例中第一次造球铁精粉93%、碳粉4%、粘结剂3% (均为质量百分比)进行配料，第二次造球按照碳粉20%，粘结剂80% (质量百分比)进行配料，第一次造球球团直径为14-20_，第二次造球后球团直径为16-25_。实施例4
本实施例与实施例1的过程基本相同，所不同的在于第一次造球和第二次造球中，各组分原料的比例不同，本实施例中第一次造球铁精粉90%、碳粉6%、粘结剂4% (均为质量百分比)进行配料，第二次造球按照碳粉50%，粘结剂50% (质量百分比)进行配料，第一次造球球团直径为14-20_，第二次造球后球团直径为16-25_。实施例5
本实施例与实施例1的过程基本相同，所不同的在于第一次造球和第二次造球中，各组分原料的比例不同，本实施例中第一次造球铁精粉88%、碳粉8%、粘结剂4% (均为质量百分比)进行配料，第二次造球按照碳粉20%，粘结剂80% (质量百分比)进行配料，第一次造球球团直径为14-20_，第二次 造球后球团直径为16-25_。实施例6
本实施例与实施例1的过程基本相同，所不同的在于第一次造球和第二次造球中，各组分原料的比例不同，本实施例中第一次造球铁精粉85%、碳粉10%、粘结剂5%(均为质量百分比)进行配料，第二次造球按照碳粉10%，粘结剂90% (质量百分比)进行配料，第一次造球球团直径为14-20mm，第二次造球后球团直径为16_25mm。本发明的一种采用所述煤基直接还原铁含碳球团制备方法生产的设备，其设备及流程示意图如图1所示。
实施例该生产设设备包括沿生产流水线依次设置的第一造球装置、第一筛分装置、第二造球装置和第二筛分装置；所述第一造球装置前端设置有第一原料仓组和第一强混料机，第一原料仓组包括3个原料仓，分别用于存储第一次造球所用的原料，各个原料仓定量给料至第一强混料机；所述第二造球装置前端设置有第二原料仓组，第二原料仓组用于存储按比例配备好的第二次造球所用的原料，并给料至第二造球装置。在所述第一筛分装置和第一强混料机之间设置第一返回料传输装置，所述第二筛分装置和第一强混料机之间设置有第二返回料传输装置。所述第一造球装置和第二造球装置，均采用盘式造球机。本发明的设备中，还包括因地制宜而配套的物料传输装置，例如皮带传输机和提升机等。本装置的工作过程如下:通过第一原料仓组将各原料定量的送入第一强混料机中进行混合，混合好的原料进入第一造球装置造球，造好的球通过第一筛分装置进行筛分，合格的则进入第二造球装置进行以其为核心进行第二次造球，第二造球装置中采用的是来自于第二原料仓组中按比例配备好的原料，第二次造球完成后通过第二筛分装置筛分后合格的球团进入下一工序继续处理；第一筛分装置筛分出直径小于14_的不合格球团，并通过第一返回料传输装置将返送至第一强混料机作为原料，第二筛分装置筛分出直径小于16_的不合格球团，并通过第二返回料传输装置返送至第一强混料机作为原料。本发明煤基直接还原铁含碳球团的制备方法采用的两次造球工艺，第二次造球中球体表面由碳粉和粘结剂形成的均匀层，在还原中能有效的阻断球团之间、球团与壁之间的黏结，保证还原铁的正常生产，在还原中具有还原率高，生产效率高的优点，并且还通过控制第一次造球原料中较低的碳粉含量，实现盘式造球机造球，避免采用传统的冷压制造球工艺，能有效的降低生产成本。本发明的煤基直接还原铁含碳球团的制备设备，相比于传统的一次压制生产的含碳球团，生产灵活性高，产出的球团机械质量高，能够满足生产的需求，且具有投资低经济效益好的优点。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以 及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，包括配料和造球，其特征在于:所述造球通过两次造球完成:以铁精粉、碳粉和粘结剂为原料进行第一次造球，再以碳粉和粘结剂为原料，以第一次造球所得球团为球核进行第二次造球，得到煤基直接还原铁的含碳球团。
2.按权利要求1所述的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，其特征在于:所述第一次造球原料中，碳粉的质量百分含量为0.1-10%。
3.按权利要求2所述的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，其特征在于:所述第一次造球所得球团的直径为14-20mm。
4.按权利要求1至3任一项所述的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，其特征在于:所述第二次造球原料中，碳粉的质量百分含量为10-80%。
5.按权利要求4所述的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，其特征在于:所述第二次造球所得球团的直径为16-25mm。
6.按权利要求5所述的煤基直接还原铁含碳球团的制备方法，其特征在于:所述第二次造球碳粉灰分的软熔点大于1150°C。
7.一种制备煤基直接还原铁含碳球团的设备，其特征在于:沿生产线方向依次设置有第一造球装置、第一筛分装置、第二造球装置和第二筛分装置；所述第一造球装置前端设置有第一原料仓组和第一强混料机，所述第二造球装置前端设置有第二原料仓组。
8.按权利要求7所述的制备煤基直接还原铁含碳球团的设备，其特征在于:所述第一筛分装置和第一强混料机之间设置有第一返回料传输装置，第一返回料传输装置将第一筛分装置筛分出直径小于14_的不合格球团返送至第一强混料机，所述第二筛分装置和第一强混料机之间设置有第二返回料传输装置，第二返回料传输装置将第二筛分装置筛分出直径小于16mm的不合格球团返送至第一强混料机。
9.按权利要求8所述的制备煤基直接还原铁含碳球团的设备，其特征在于:所述第一造球装置和第二造球装置均为盘式造球机。
全文摘要
本发明公开了一种煤基直接还原铁含碳球团的制备方法及采用该方法的生产设备，属于煤基直接还原铁工艺生产技术领域；本发明煤基直接还原铁含碳球团的制备包括配料和造球，所述造球通过两次造球完成以铁精粉、碳粉和粘结剂为原料进行第一次造球，再以碳粉和粘结剂为原料，以第一次造球所得球团为球核进行第二次造球后得到含碳球团；本发明的两次造球工艺，第二次造球中球体表面由碳粉和粘结剂形成的均匀层，在还原中能有效的阻断球团之间、球团与壁之间的黏结，保证还原铁的正常生产，通过控制第一次造球原料中较低的碳粉含量实现了盘式造球机造球，能有效的降低生产成本。
文档编号C22B1/24GK103088212SQ20131005603
公开日2013年5月8日 申请日期2013年2月22日 优先权日2013年2月22日
发明者陈谦 申请人:陈谦