一种生产水泥熟料和氧化球团矿的方法与流程

本发明属于冶金领域，具体涉及一种生产水泥熟料和氧化球团矿的方法。

背景技术：

随着我国经济与工业的发展，建筑行业的不断兴起，随着国家基础建设规模的不断增大，所需的水泥量的不断上升，高效生产水泥原料的技术也受到建筑业的重视。但是水泥行业存在整体技术落后、高耗能低效、环境代价严重等问题，因此水泥生产在工艺方面的创新与应用迫在眉睫。同时水泥在单一块型烧制时，在较短时间下内部无法烧透。

另一方面，在我国，高铁矿资源比较贫乏，品位也比较低，有害元素较多并且含硫等有害杂质高、磨选指数低。而品位较低的的铁矿粉也难以用于高炉冶炼。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明选用不同配料双层球团的造球方式，同时进行水泥熟料和含碳球团的烧制，不仅高效的生产水泥熟料，而且生产出较好的球团矿，同时节省了能耗。

根据本发明的一方面，提供一种生产水泥熟料和氧化球团矿的方法，包括下列步骤：

1)将铁矿石、含铁矿物、石灰石、粘结剂分别破碎、磨细并按比例混合均匀，得到内核原料，将粉煤灰和石灰石按比例混合并加入粘结剂混合均匀，得到球团外层原料；

2)将步骤1)中得到的内核原料送至第一造球盘进行造球，得到复合球团内核；

3)以步骤2)中得到的复合球团内核为母球并且以步骤1)中得到的球团外层原料为原料在第二造球盘内进行造球，得到复合球团；

4)将步骤3)中得到的复合球团进行干燥处理；

5)将步骤4)中干燥后的复合球团进行氧化焙烧，得到焙烧球团；

6)将步骤5)中得到的焙烧球团在炉外进行冷却以使焙烧球团外层发生粉化，外层粉化得到水泥熟料，内部球团为氧化球团；以及

7)收集烧成的水泥熟料和氧化球团矿。

根据本发明的一个实施例，其中步骤1)中内核原料的各组分配比为68～88重量份的铁矿石、10～30重量份的含铁矿物、20～25重量份的石灰石以及2-6重量份的粘结剂。

根据本发明的一个实施例，铁矿石为含硫铁矿石。

根据本发明的一个实施例，含硫铁矿石中硫的质量百分比为10～30％，优选15～30％，可以选用黄铁矿(硫含量为15～18％)、硫铁矿(硫含量为20～30％)等。

根据本发明的一个实施例，含铁矿物为含铁劣质矿物，含铁劣质矿物包含铜冶炼渣、镍冶炼渣、高炉铁钒渣和其他含铁尾矿等中的一种或多种。

根据本发明的一个实施例，步骤1)中球团外层原料中粉煤灰和石灰石按照使最终生成的水泥熟料中的CaO/SiO₂＝2～2.4的比例进行混合，并且粘结剂占总外层原料的质量百分比为4～8％。

根据本发明的一个实施例，其中步骤4)中在对复合球团进行干燥处理之前先将复合球团进行筛分，并将筛分后符合粒径要求的球团通过链篦机进行干燥处理。

根据本发明的一个实施例，其中步骤5)中氧化焙烧是在1250～1400℃下煅烧28～40分钟，并且将焙烧球团冷却至1000℃得到焙烧球团。

根据本发明的一个实施例，步骤6)中的冷却是将焙烧球团输送到保温料罐内冷却1～2小时，并使冷却后的物料的温度保持在700～800℃，之后通过振动筛使粉料和氧化球团分离。

根据本发明的另一方面，提供一种生产水泥熟料和球团的转底炉，该转底炉的炉体呈圆环形并且沿物料的输送方向依次分为布料区、高温区、中温区和出料区。

根据本发明的一个实施例，其中高温区温度保持在1250～1400℃，中温区温度保持在1000℃。

本发明生产水泥熟料和氧化球团矿的方法和转底炉能够同时生产水泥熟料和氧化球团矿两种产品，提高了生产效率，节能减排。同时解决了水泥在单一块型烧制时，在较短时间下内部无法烧透的问题。内部同时完成铁矿粉脱硫以及球团矿的焙烧，并且其产品的冶金性能较好。球团外层自粉化可省去粉磨工序，这不仅可节省电能，而且化学粉碎形成的粉末比机械粉磨生成的粉末更细。

附图说明

图1是本发明的生产水泥熟料和氧化球团矿的方法的示意性流程图；

图2是本发明一个实施例的复合球团的内部分层示意图；以及

图3是本发明的生产水泥熟料和氧化球团矿的转底炉的结构示意图。

具体实施方式

应当理解，在示例性实施例中所示的本发明的实施例仅是说明性的。虽然在本发明中仅对少数实施例进行了详细描述，但本领域技术人员很容易领会在未实质脱离本发明主题的教导情况下，多种修改是可行的。相应地，所有这样的修改都应当被包括在本发明的范围内。在不脱离本发明的主旨的情况下，可以对以下示例性实施例的设计、操作条件和参数等做出其他的替换、修改、变化和删减。

下面参照图1描述本发明实施例的生产水泥熟料和球团的方法的示意性流程图。

如图1所示，在步骤S100中，将铁矿石、含铁矿物、石灰石、粘结剂分别破碎、磨细并按比例混合均匀，得到内核原料。同时将粉煤灰和石灰石按比例混合并加入粘结剂混合均匀，得到球团外层原料。其中内核原料的各组分配比为68～88重量份的铁矿石、10～30重量份的含铁矿石、20～25重量份的石灰石以及2～6重量份的粘结剂。铁矿石优选用含硫铁矿石，考虑到产生热量的效率和最终铁产品中的硫含量，硫含量过高或过低都是不合适的。在本发明中含硫铁矿石中硫的质量百分比为10～30％，优选15～30％，可以选用黄铁矿(硫含量为15～18％)、硫铁矿(硫含量为20～30％)等。含铁矿物为含铁劣质矿物，如铜冶炼渣、镍冶炼渣、高炉铁钒渣和其他含铁尾矿等中的一种或多种。球团外层原料的粉煤灰和石灰石按照使最终生成的水泥熟料中的CaO/SiO₂＝2～2.4的比例进行混合，并且粘结剂占总外层原料的质量百分比为4～8％，粘结剂可以以淀粉水溶液的形式或干淀粉的形式添加。

在步骤S200中，将步骤S100中得到的内核原料送至第一造球盘进行造球，得到复合球团内核，复合球团内核的粒径优选为9～14mm。

在步骤S300中，以步骤S200中得到的复合球团内核为母球并且以步骤S100中得到的球团外层原料为原料在第二造球盘内进行造球，得到复合球团，复合球团粒径优选为16～20mm。球团内部分层示意图如图2所示，其中内部阴影区域表示复合球团内核，外部白色区域表示球团外层。

在步骤S400中，将步骤S300中得到的复合球团进行干燥处理，在该步骤中，可以利用链篦机对复合球团进行干燥处理。

在步骤S500中，将步骤S400中干燥后的复合球团进行氧化焙烧，得到焙烧球团。其中，可以将干燥后的复合球团均匀铺在转底炉的布料区内以进行氧化焙烧。在氧化焙烧的过程中，复合球团在转底炉高温区内在1250～1400℃下煅烧28～40分钟，在中温区冷却至1000℃左右后从转底炉的出料区排出得到焙烧球团。在焙烧时，复合球团内核的各组分之间发生氧化反应，生成氧化球团；球团外部也被加热，同时，含硫铁矿石中的硫被氧化脱除的过程中产生热量，为球团内部提供热量，由此使得球团内外的温度差距减小，改善氧化球团内晶相的均匀性，提高其冶金性能。

在步骤S600中，将步骤500中得到的焙烧球团在炉外进行冷却以使焙烧球团外层发生粉化，外层粉化得到水泥熟料，内部球团为氧化球团。可以将焙烧球团输送到保温料罐内冷却1～2小时后，逐渐冷却至700～800℃，且在冷却过程中球团外层出现粉化。

在步骤S700中，可以利用振动筛进行粉料和氧化球团的分离，收集粉料得到水泥熟料，内部氧化球团则可直接作为炼铁原料。

在本发明的一个具体实施例中，在步骤S400中在对复合球团进行干燥处理之前可以先将复合球团进行筛分，并将筛分后符合粒径要求的球团通过链篦机进行干燥处理。

上述生产水泥熟料和氧化球团矿的方法能够同时生产水泥熟料和氧化球团矿两种产品，提高了生产效率，节能减排。同时解决了水泥在单一块型烧制时，在较短时间下内部无法烧透的问题。内部同时完成铁矿粉脱硫以及球团矿的焙烧，并且其产品的冶金性能较好。球团外层自粉化可省去粉磨工序，这不仅可节省电能，而且化学粉碎形成的粉末比机械粉磨生成的粉末更细。

参照图3，图3示出了本发明的生产水泥熟料和氧化球团矿的转底炉的示意图。其中，该转底炉的炉体呈圆环形并且沿物料的输送方向依次分为布料区100、高温区200、中温区300和出料区400。其中，高温区200温度保持在1250～1400℃，中温区300温度保持在1000℃左右。在使用该转底炉生产水泥熟料和氧化球团矿时，将制备好的复合球团均匀铺在转底炉的布料区100内，转底炉转动并将复合球团输送至高温区200，在1250～1400℃下煅烧28～40分钟，在中温区300冷却至1000℃左右后从转底炉的出料区400排出得到焙烧球团。采用本发明的转底炉烧制水泥熟料可以避免回转窑工艺对于环境的污染。下面进一步结合具体实施例来说明本发明。

实施例一

将黄铁矿、铜冶炼渣、石灰石、粘结剂分别破碎磨细到约0.075mm，筛上占8％。之后，将68重量份的黄铁矿、30重量份的铜冶炼渣、20重量份的石灰石和6重量份的粘结剂混合均匀，在第一造球盘中制成球团内核，通过筛分装置进行筛分，粒度在9～14mm左右进行下一工序，粒径不符合要求的进行处理后继续作为造球原料。将粉煤灰和石灰石按照使生产的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2的比例进行配料并且添加占总原料重量百分比为4％的粘结剂，混合均匀。通过给料机将粉煤灰和石灰石混合料以及制备好的球团内核送入第二造球盘，控制水量及圆盘转速，制成直径约为16～20mm的复合球团。设定圆盘倾角度，使复合球团长大至合适粒度后在离心力的作用下离开圆盘。

通过链篦机对复合球团进行干燥处理后，将复合球团烘干后均匀铺在转底炉的布料区100内，进行氧化焙烧。复合球团在高温区200中保持在1250℃煅烧40分钟，在经过约1000℃的中温区300之后，在出料区400出料。在氧化焙烧过程中，内部含硫物质中的硫在高温氧化条件下，发生氧化脱硫反应产生热量，为球团内部提供热量，使得内外球团温度差距减小，改善氧化球团内晶相的均匀性，有较好的冶金性能。之后将得到的氧化球团输送至保温料罐中，在保温料罐上方覆盖保温棉冷却1小时后，逐渐冷却至800℃，且在冷却过程中球团外层出现粉化，通过振动筛进行粉料和氧化球团的分离，收集粉料得到水泥熟料，内部氧化球团则可直接作为炼铁原料。

实施例二

将硫铁矿、镍冶炼渣、石灰石、粘结剂均破碎磨细到约0.075mm，筛上占10％。之后，将78重量份的硫铁矿、20重量份的镍冶炼渣、23重量份的石灰石和4重量份的粘结剂混合均匀，在第一造球盘中制成球团内核，通过筛分装置进行筛分，粒度在9～14mm左右的进行下一工序，粒径不符合要求的进行处理后继续作为造球原料。将粉煤灰和石灰石按照使生产的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2.2的比例进行配料并且添加占总原料质量百分比为6％的粘结剂，混合均匀。通过给料机将粉煤灰和石灰石混合料以及制备好的球团内核送入第二造球盘，控制水量及圆盘转速，制成直径约为16～20mm的复合球团。设定圆盘倾角度，使复合球团长大至合适粒度后在离心力的作用下离开圆盘。

通过链篦机对复合球团进行干燥处理后，将复合球团烘干后均匀铺在转底炉的布料区100内，进行氧化焙烧。复合球团在高温区200中保持在1350℃煅烧30分钟，在经过约1000℃的中温区300之后，在出料区400出料。在氧化焙烧过程中，内部含硫物质中的硫在高温氧化条件下，发生氧化脱硫反应产生热量，为球团内部提供热量，使得内外球团温度差距减小，改善氧化球团内晶相的均匀性，有较好的冶金性能。之后将得到的氧化球团输送至保温料罐中，在保温料罐上方覆盖保温棉冷却1.5小时后，逐渐冷却至750℃，且在冷却过程中球团外层出现粉化，通过振动筛进行粉料和氧化球团的分离，收集粉料得到水泥熟料，内部氧化球团则可直接作为炼铁原料。

实施例三

硫铁矿、高炉钒钛渣、石灰石、粘结剂分别破碎磨细到约0.075mm，筛上占12％。之后，将88重量份的硫铁矿、10重量份的高炉钒钛渣、25重量份的石灰石和2重量份的粘结剂混合均匀，在第一造球盘中制成球团内核，通过筛分装置进行筛分，粒度在9～14mm左右的进行下一工序，粒径不符合要求的进行处理后继续作为造球原料。将粉煤灰和石灰石按照使生产的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2.4的比例进行配料并且添加占总原料质量百分比为8％的粘结剂，混合均匀。通过给料机将粉煤灰和石灰石混合料以及制备好的球团内核送入第二造球盘，控制水量及圆盘转速，制成直径约为16～20mm的复合球团。设定圆盘倾角度，使复合球团长大至合适粒度后在离心力的作用下离开圆盘。

通过链篦机对复合球团进行干燥处理后，将复合球团烘干后均匀铺在转底炉的布料区100内，进行氧化焙烧。复合球团在高温区200中保持在约1400℃煅烧28分钟，在经过1000℃的中温区300之后，在出料区400出料。在氧化焙烧过程中，内部含硫物质中的硫在高温氧化条件下，发生氧化脱硫反应产生热量，为球团内部提供热量，使得内外球团温度差距减小，改善氧化球团内晶相的均匀性，有较好的冶金性能。之后将得到的氧化球团输送至保温料罐中，在保温料罐上方覆盖保温棉冷却2小时后，逐渐冷却至700℃，且在冷却过程中球团外层出现粉化，通过振动筛进行粉料和氧化球团的分离，收集粉料得到水泥熟料，内部氧化球团则可直接作为炼铁原料。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；如果不脱离本发明的精神和范围，对本发明进行修改或者等同替换，均应涵盖在本发明权利要求的保护范围当中。