粉料制粒装置、粉料制粒设备与转炉泥浆球团压制方法与流程

本发明涉及冶金领域，具体是一种对粉料进行压制成型的装置、设备及方法。

背景技术：

钢铁冶金是国家的重点行业。随着绿色制造、节能环保的意识的逐步深入，冶金领域对粉尘固体废弃物的处理以及新技术的应用越来越重视。众所周知，现行的高炉—转炉工艺流程长、工序多，会产生大量的固体粉尘废弃物，如高炉除尘灰(瓦斯灰、瓦斯泥)、转炉除尘灰、富集污泥，氧化铁皮等。另外，处理钒钛矿的厂家还会产生提钒污泥，还有大量的尾渣产生，如高炉渣、高炉提钛尾渣、提钒尾渣等等。这些粉尘或污泥中还含有有用资源，如高炉除尘灰中富含锌，zno的含量达到7％～12％；富集污泥、提钒污泥、氧化铁皮中富含铁，tfe含量达到70％～80％；高炉渣中富含钛，tio2的含量达到21％～22％。因此，这些物料中含有有用资源，故而通常被称为“二次资源”，从经济效益和节能减排角度考虑，越来越多的钢铁企业开始重视二次资源的利用，并增加投入开展该领域的研究，如瓦斯灰提锌、富集污泥用作提钒冷却剂、高炉渣提钛等都取得了一些进展。当然，这些研究也还存在更大的上升空间。

传统的高炉—转炉流程具有流程长、工序多、投资大、三废多等特点，需要开发新的冶炼工艺和方法作为有益的补充。我国煤炭储量丰富，因此对于铁矿煤基直接还原研究较多，且具有一定的应用前景。

上述过程中，无论是二次资源的再利用还是炼铁新工艺的研发，其原料基本都是粉料，且都需要制粒处理后才能进行利用，如瓦斯泥提锌需要在瓦斯泥中加入碳质还原剂，造块后进行还原制取氧化锌粉。富集污泥用作提钒冷却剂需要将富集污泥造块后才能加入炉中，否则粉尘量大且影响熔体透气性。煤基直接还原工艺研发需要将矿粉中配入碳粉还原剂，造块后进行焙烧，探索适宜的还原条件，凡此种种。因此，研发一种对粉料的制粒成型的装置，实现粉料的制粒成型，再进行有用资源的提取研究，具有基础性的作用。

技术实现要素：

本发明首先要解决的技术问题是提供一种对粉料进行压制成型的粉料制粒装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：粉料制粒装置，包括底座、模框、透气垫片和压杆，模框置于底座上，模框和底座之间设置防脱结构，模框内部为中空的模腔，模腔内放置透气垫片，透气垫片置于底座上，透气垫片的横截面尺寸和模腔的横截面尺寸一致，模腔的底部设置透气孔；压杆包括竖杆，竖杆的下端为压头，压头的横截面尺寸和模腔的横截面尺寸一致，并且竖杆的长度不低于模腔的深度。

具体的：所述透气孔设置于模框的底部，并且透气孔位于与透气垫片对应的位置。

进一步的是：所述防脱结构为：底座的上侧设置凸台，模框的下侧设置沉台，沉台和凸台相互适配，并且沉台的尺寸大于模腔的尺寸。

具体的：所述模腔呈圆柱状，凸台和沉台的横截面呈圆形。

进一步的是：所述压杆包括横杆和竖杆，竖杆的一端连接于横杆的中部，竖杆的另一端为压头。

粉料制粒装置压制成粒的过程如下。首先，装料：将粉料和粘结剂等按比例混合，制得混合料，混合料称重后装入模框的模腔内；其次，压制：将压头放入模腔进行下压，使混合料压制成型；最后，脱模：将底座和模框脱开，将成型后的试样从模框内脱出。

本发明粉料制粒装置的有益效果是：粉料制粒装置结构简单，可对各种粉料物质进行压制成型，而且还可以探索制粒成型参数，如富集污泥的造块，可在实验室探索较为优化的水分、粘结剂用量以及压力等工艺参数，用以指导现场生产。

本发明还提供一种粉料制粒设备，包括液压机和上述任意一种粉料制粒装置，液压机包括液压机主体、液压机控制系统和液压系统，液压机主体包括承载台和液压缸，液压缸的活塞的下端连接压块，粉料制粒装置放置于承载台，并且压块与压杆相对应。

进一步的是：所述承载台的底部还设置升降装置。

本发明粉料制粒设备的有益效果是：通过液压机和粉料制粒装置，可以准确、快速压制样品，并且便于控制压力和样品的密度，以便于开展相关的试验研究。承载台的底部还设置升降装置，制样时可通过承载台相对静止、压块相对下降实现制样，或者压块相对静止，承载台相对上升实现制样。

本发明还提供一种转炉泥浆球团压制方法，包括以下步骤：s1.将转炉产生的泥浆通过重力螺旋收集，得到粉状的富集污泥；s2.将富集污泥烘干后备用；s3.将富集污泥、粘结剂、水分按照100:(2～10):(4～10)的质量份数按比例进行混合，制得混合料；s4.装料：将混合料装入上述任一方案中模框的模腔内；s5.压制：通过上述粉料制粒设备进行压制，使混合料压制成型；s6.脱模：将底座和模框脱开，将成型的富集污泥球团从模框内脱出。

本发明转炉泥浆球团压制方法的有益效果是：转炉泥浆中铁品位较高，杂质含量相对较低，可用作炼钢原料以代替废钢，但是需要将转炉泥浆制粒造块后再行入炉。通过转炉泥浆球团压制方法，能试验研究转炉泥浆富集后，进行制粒造块过程的粘结剂选择及添加量、水分加入量、压制压力参数的研究探索，优化试验控制参数；从而避免在实际生产线上开展试验的问题。

附图说明

图1是本发明粉料制粒装置的结构示意图。

图2是本发明粉料制粒设备的结构示意图。

图中零部件、部位及编号：底座1-1、模框1-2、透气垫片1-3、压杆1-4、透气孔1-5；液压机主体2、承载台2-1、液压缸2-2、压块2-3、液压机控制系统3、液压系统4，混合料5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明粉料制粒装置，包括底座1-1、模框1-2、透气垫片1-3和压杆1-4，模框1-2置于底座1-1上，模框1-2和底座1-1之间设置防脱结构，模框1-2内部为中空的模腔。防脱结构用于避免模框1-2和底座1-1受力后出现相对滑动。例如，防脱结构为：底座1-1的上侧设置凸台，模框1-2的下侧设置沉台，沉台和凸台相互适配，并且沉台的尺寸大于模腔的尺寸。此外，也可以是底座1-1的上侧设置沉台，同时模框1-2的下侧设置适配的凸台；或者，防脱结构为底座1-1和模框1-2之间设置螺栓连接。

模腔内放置透气垫片1-3，透气垫片1-3置于底座1-1上，透气垫片1-3的横截面尺寸和模腔的横截面尺寸一致。透气垫片1-3具有透气性，例如选择透水石。模腔的底部设置透气孔1-5，透气孔1-5用于下压混合料5时的排气。透气孔1-5可设置于底座1-1，也可设置于模框1-2。透气孔1-5最好设置于与透气垫片1-3对应的位置，避免混合料5堵塞透气孔1-5。例如，透气孔1-5设置于模框1-2的底部与透气垫片1-3对应的位置，透气孔1-5只设置一个。

压杆1-4包括竖杆，竖杆的下端为压头，压头的横截面尺寸和模腔的横截面尺寸一致，保证压头能对混合料5产生均匀的压力；竖杆的长度不低于模腔的深度，以便于脱模。为便于压头的相对下压，压杆1-4包括横杆和竖杆，竖杆的一端连接于横杆的中部，竖杆的另一端为压头。

模腔的任一横截面的形状均相同，模腔的横截面可以为圆形，或者也可为矩形或者其他形状，但要求压杆1-4的压头和透气垫片1-3的横截面形状与模腔的横截面形状一致。例如，模腔呈圆柱状，凸台和沉台的横截面也均呈圆形。

如图2所示，本发明粉料制粒设备，包括液压机和上述粉料制粒装置，液压机包括液压机主体2、液压机控制系统3和液压系统4，液压机主体2包括承载台2-1和液压缸2-2，液压缸2-2的活塞的下端连接压块2-3，粉料制粒装置放置于承载台2-1，并且压块2-3与压杆1-4相对应。承载台2-1相对静止，压块2-3相对下压可实现粉料制粒。或者，压块2-3相对静止，承载台2-1相对上升，也可实现粉料制粒，此时，承载台2-1的底部还设置升降装置。

本发明转炉泥浆球团压制方法，包括以下步骤：s1.将转炉产生的泥浆通过重力螺旋收集，得到粉状的富集污泥，富集污泥的主要成分及含量如表1所示。

表1富集污泥的主要成分和质量百分含量/％

注：表1中tfe为试样中铁元素总的质量百分含量。

因富集污泥中铁品位较高，达到79.5％，杂质含量相对较低，因此，富集污泥被用为炼钢原料以代替废钢。但是，粉状的富集污泥不能直接投入转炉，需要将粉状的富集污泥制粒造块后再行入炉。

s2.将富集污泥烘干后备用。s3.将富集污泥、粘结剂、水分按照比例进行混合，制得混合料5。s4.装料：将混合料5装入上述方案中模框1-2的模腔内；s5.压制：通过上述粉料制粒设备进行压制，使混合料5压制成型；s6.脱模：将底座1-1和模框1-2脱开，将成型的富集污泥球团从模框1-2内脱出。

下面对上段的步骤进行详细说明。实际生产中，大多采用压球机对富集污泥进行造块处理，而针对该富集污泥制粒造块需要研究粘结剂选择及添加量、水分加入量、压制压力等。因此，在制定实验方案时，可以进行单因素实验，亦可开展正交实验，由于影响因素较多，故开展正交实验。具体参数和水平如表2所示，其中表2中的压力为“s5.压制”时的力。

表2富集污泥压块实验的因素水平

试验使用的模框的模腔为圆柱状，直径为20mm，压制得到的富集污泥球团试样的直径为20mm，富集污泥球团试样的高度根据装料的多少有所不同，一般控制在18～20mm。

压制时，压块2-3相对静止，承载台2-1按照2mm/s的速率上升，模腔内的混合料5逐渐压实成型，当压力达到设定值时，承载台2-1停止上升，压制结束。最后进行脱模，具体可先取出粉料制粒装置，再取下底座1-1，通过人工敲击压杆1-4的方法将富集污泥球团试样取出。重复上述过程可压制多个富集污泥球团试样。

对上述压制的富集污泥球团试样进行强度测试，得到不同实验条件下的球团强度，进而通过数据分析得到优化的实验条件为粘结剂加入量2.0％、水分加入量6％、压力40kn。