一种金属化球团的造球系统和造球方法与流程

本发明属于冶金和能源技术领域，具体涉及一种金属化球团的造球系统和造球方法。

背景技术：

煤基球团直接还原技术是将含铁原料与含碳原料按一定比例混合均匀后制成含碳球团，通过内配碳的形式将含碳原料中铁氧化物还原。其中含碳球团的制备方式主要有造球和压球两种。

有色或钢铁冶炼的含水尾渣一般都经过过滤后堆存或再利用，直接还原处理这些原料时，需要对含铁原料进行烘干，再与其他原料进行混合，加水进行造球或压球。在工业化处理含水尾渣的过程中需要将大量的水先进行过滤、烘干，在烘干过程中耗费大量的能源。烘干后的原料要与还原剂、添加剂要加水进行混合，还需要添加大量的水。在整个流程中含水尾渣中的水要先去除再加进去，过程中耗费了大量的能源，水资源。

技术实现要素：

本发明采用含水尾渣喷洒造球的方法，直接利用含水尾渣进行含碳球团的制备，不需要对尾渣再进行烘干、磨细等预处理，能够得到混料均匀的含碳球团，可以直接用于直接还原。

本发明提供了一种金属化球团的造球系统，包括：

混料装置，设有含碳物质入口、添加剂入口和混合料出口；

调浆装置，设有含铁尾渣入口和尾渣泥浆出口；

搅拌装置，设有尾渣泥浆入口和加压泥浆出口，所述尾渣泥浆入口与所述调浆装置的尾渣泥浆出口相连；

所述搅拌装置的加压泥浆出口设有加压组件；

造球装置，设有混合料入口、加压泥浆入口和含碳球团出口，所述混合料入口与所述混料装置的混合料出口相连，所述加压泥浆入口与所述搅拌装置的加压泥浆出口相连；

还原装置，设有含碳球团入口和金属化球团出口，所述含碳球团入口与所述造球装置的含碳球团出口相连。

在本发明的一些实施例中，所述混料装置还包括粘结剂入口。

本发明还提供了一种利用上述系统制备金属化球团的方法，包括如下步骤：

将含碳物质和添加剂送入所述混料装置，混合均匀后获得混合料；

将所述混合料送入所述造球装置中进行造球，获得母球；

将含铁尾渣送入所述调浆装置中进行调浆，控制所述含铁尾渣的浓度在30wt％～70wt％，获得尾渣泥浆；

将所述尾渣泥浆送入所述搅拌装置中搅拌均匀，并进行加压，获得加压泥浆；

将所述加压泥浆送入所述造球装置中，并均匀喷射到所述母球上，进行二次造球，获得含碳球团；

将所述含碳球团送入所述还原装置中进行还原，获得金属化球团。

在本发明的一些实施例中，所述尾渣泥浆的浓度为35wt％～65wt％。

在本发明的一些实施例中，所述尾渣泥浆的浓度为40wt％～60wt％。

在本发明的一些实施例中，所述母球的直径≤3mm。

在本发明的一些实施例中，将粘结剂送入所述混料装置，与所述含碳物质、所述添加剂制备所述混合料。

在本发明的一些实施例中，所述含碳物质、所述添加剂、所述粘结剂的质量比为(10～30)：(1～15)：(0～10)。

在本发明的一些实施例中，所述加压泥浆与所述母球的质量比为(1-1.5):1。

在本发明的一些实施例中，所述粘结剂为淀粉或膨润土。

在本发明的一些实施例中，所述含碳物质为无烟煤、焦粉或兰炭中的一种。

在本发明的一些实施例中，所述添加剂为石灰石或白云石。

本发明通过喷入含水尾渣造球的方法进行造球，可以直接利用含水尾渣，不需要再对含水尾渣进行过滤、烘干、破碎等步骤的处理。

本发明采用喷洒的方法可以使尾渣与碳质原料均匀很合，减轻前期混料负担，提高混料效率。

本发明可以大幅度减少制备含碳球团成型过程中水的加入量。

附图说明

图1为本发明实施例中的一种金属化球团的造球系统的结构示意图；

图2为本发明实施例中的一种制备金属化球团的工艺流程图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的金属化球团的造球系统包括混料装置1、调浆装置2、搅拌装置3、造球装置4和还原装置5。

混料装置1用于混合含碳物质和添加剂，设有含碳物质入口、添加剂入口和混合料出口。图1所示的混料装置1中还设有粘结剂入口，当混合物料有粘结性时，可以不添加粘结剂，此时混料装置1可以不用设置粘结剂入口。

调浆装置2用于调节含铁尾渣的水分，设有含铁尾渣入口和尾渣泥浆出口。

搅拌装置3用于将尾渣泥浆搅拌均匀，并给泥浆加压。搅拌装置3设有尾渣泥浆入口和加压泥浆出口，尾渣泥浆入口与调浆装置2的尾渣泥浆出口相连；搅拌装置3的加压泥浆出口设有加压组件。

造球装置4用于成型，设有混合料入口、加压泥浆入口和含碳球团出口，混合料入口与混料装置1的混合料出口相连，加压泥浆入口与搅拌装置3的加压泥浆出口相连。

还原装置5用于将含碳球团还原为金属化球团，设有含碳球团入口和金属化球团出口，含碳球团入口与造球装置4的含碳球团出口相连。

如图2所示，本发明提供利用上述系统制备金属化球团的方法，包括如下步骤：

将含碳物质和添加剂送入混料装置1，混合均匀后获得混合料；

将混合料送入造球装置4中进行造球，获得母球；

将含铁尾渣送入调浆装置2中进行调浆，获得尾渣泥浆；

将尾渣泥浆搅拌装置3中搅拌均匀，并进行加压，获得加压泥浆；

将加压泥浆送入造球装置4中，并均匀喷射到母球上，与混合料进行二次造球，获得含碳球团；

将含碳球团送入还原装置5中进行还原，获得金属化球团。

本发明使用的含铁尾渣为冶炼金属后的含水尾渣。有色或钢铁冶炼尾渣包括赤泥、湿法冶炼的铅锌渣、火法冶炼后贫化后的铜渣、炼钢厂污泥等含水含铁原料。有色或钢铁冶炼中的含水尾渣一般要经过压滤等步骤后才能堆存或使用，本发明的造球方法直接利用含水的二次尾渣进行造球，省去前面的压滤步骤，且在后续的造球过程中不需要额外加水，节约水用量。

在造球过程中，将含碳物质作为母球进行造球，在还原的过程中，内核的碳气化，穿过外层的泥浆，能增加球团气孔，有利于还原反应的进行。同时气化的co能与铁进行还原，提高还原效果。在本发明优选的实施例中，含碳物质为无烟煤、焦粉或兰炭中的一种。

采用喷洒的方法可以使尾渣与碳质原料均匀很合，减轻前期混料负担，提高混料效率。

图2中，制备混合料时还加了粘结剂。若混合物料具有粘结性，可以不添加粘结剂。在本发明优选的实施例中，粘结剂为淀粉或膨润土。在本发明优选的实施例中，添加剂为石灰石或白云石。

含碳物质、添加剂、粘结剂的质量比影响球团的还原效果与球团的强度。在本发明优选的实施例中，含碳物质、添加剂、粘结剂的质量比为(10～30)：(1～15)：(0～10)。

泥浆的浓度对最终制得的含碳球团的强度影响较大，浓度太高，泥浆与母球的结合强度差；浓度太低，泥浆无法粘结到母球上。本发明中，控制尾渣泥浆的浓度在30wt％～70wt％之间。优选地，尾渣泥浆的浓度为35wt％～65wt％。更优选地，尾渣泥浆的浓度为40wt％～60wt％。

母球的直径太大，造球比较困难。在本发明优选的实施例中，母球的直径≤3mm。

加压泥浆与母球的质量比直接影响所得含碳球团的强度。在本发明优选的实施例中，加压泥浆与母球的质量比为(1-1.5):1。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明。下述实施例中所取工艺条件数值均为示例性的，其可取数值范围如前述发明内容中所示。下述实施例所用的检测方法均为本行业常规的检测方法。

实施例1

采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用的含铁尾渣为赤泥泥浆，浓度为60wt％，将其送入调浆装置2中进行调浆，获得浓度为30wt％的尾渣泥浆。将尾渣泥浆搅拌装置3中搅拌均匀，并进行加压，获得加压泥浆，压力为60kg/cm²。

本实施例使用的含碳物质为无烟煤，添加剂为石灰石。将无烟煤和石灰石送入混料装置1，按照质量比为25:10的比例混合均匀，获得混合料。将混合料送入造球装置4中进行造球，获得直径为2mm左右的母球。

将加压泥浆送入造球装置4中，并均匀喷射到母球上，与混合料进行二次造球，获得含碳球团。加压泥浆的加入量与加入的混合料的重量相同。

将含碳球团送入还原装置5中进行还原，获得金属化球团。

经过检测，含碳球团的平均球团干、湿球落下强度＞8次。

实施例2

采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用的含铁尾渣为铜渣泥浆，浓度为65wt％，将其送入调浆装置2中进行调浆，获得浓度为40wt％的尾渣泥浆。将尾渣泥浆搅拌装置3中搅拌均匀，并进行加压，获得加压泥浆，压力为90kg/cm²。

本实施例使用的含碳物质为焦粉，添加剂为石灰石，粘结剂为淀粉。将焦粉、石灰石和淀粉送入混料装置1，按照质量比为30：10：3的比例混合均匀，获得混合料。将混合料送入造球装置4中进行造球，获得直径为3mm左右的母球。

将加压泥浆送入造球装置4中，并均匀喷射到母球上，进行二次造球，获得含碳球团。加压泥浆的加入量为加入的混合料重量的1.2倍。

将含碳球团送入还原装置5中进行还原，获得金属化球团。

经过检测，含碳球团的平均球团干、湿球落下强度＞10次。

实施例3

采用图1所示的系统及图2所示的工艺流程制备金属化球团，具体如下：

本实施例使用的含铁尾渣为铅锌渣泥，浓度为60wt％，将其送入调浆装置2中进行调浆，获得浓度为70wt％的尾渣泥浆。将尾渣泥浆搅拌装置3中搅拌均匀，并进行加压，获得加压泥浆，压力为200kg/cm²。

本实施例使用的含碳物质为兰炭，添加剂为白云石，粘结剂为膨润土。将兰炭、白云石和膨润土送入混料装置1，按照质量比为28：5：5的比例混合均匀，获得混合料。将混合料送入造球装置4中进行造球，获得直径为2mm左右的母球。

将加压泥浆送入造球装置4中，并均匀喷射到母球上，进行二次造球，获得含碳球团。加压泥浆的加入量为加入混合料重量的1.5倍。

将含碳球团送入还原装置5中进行还原，获得金属化球团。

经过检测，含碳球团的平均球团干、湿球落下强度＞11次。

从上述实施例可知，本发明制得的含碳球团强度高，在还原过程中粉碎少。

综上，本发明通过喷入含水尾渣造球的方法进行造球，可以直接利用含水尾渣，不需要再对含水尾渣进行过滤、烘干、破碎等步骤的处理。

本发明采用喷洒的方法可以使尾渣与碳质原料均匀混合，减轻前期混料负担，提高混料效率。

本发明可以大幅度减少制备含碳球团成型过程中水的加入量。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。