专利名称：烧结矿的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种利用向下抽吸式的带式(Dwight Lloyd)烧结机来制造高强度且被还原性优异的高品质高炉原料用烧结矿的方法。
背景技术：
作为高炉制铁法主要原料的烧结矿，一般是经由如图I所示的步骤而制造。烧结矿的原料是铁矿石粉或烧结矿筛下粉、制铁厂内产生的回收粉、石灰石和白云石等含CaO类副原料、生石灰等造粒助剂、焦碳粉或无烟煤等；按预定比例将这些原料从加料斗I…的各加料斗中输出到输送机上。利用转鼓混合机2和3等添加适量的水，混合、制粒，制成平均粒径为3飞毫米的作为准粒子的烧结原料。然后，利用鼓式加料机6和出料槽7，将该烧 结原料从布置在烧结机上的机顶贮砂斗(surge hopper)4、5中以40(Γ800毫米的厚度装载在环状移动式烧结机托盘8上，而形成也称为烧结床的装载层9。然后，用设置在装载层9上方的点火炉10点燃装载层表层的炭材料，同时利用布置在托盘8正下方的风箱11向下抽吸装载层上方的空气，由此使装载层内的炭材料依次燃烧，利用此时产生的燃烧热使上述烧结原料熔融而获得烧结饼。然后，对如此获得的烧结饼进行破碎、造粒，回收约为5毫米以上的块状物作为成品烧结矿，再将其供给至高炉。在上述制造过程中，利用点火炉10点燃装载层内的炭材料，然后利用从上层向下层抽吸的空气使在装载层内继续燃烧，从而在厚度方向上形成具有宽度的燃烧、熔融带(下文中，也简称为“燃烧带”)。因为该燃烧带的熔融部分阻碍上述抽吸空气的流动，所以这成为烧结时间延长从而使生产性下降的原因。此外，随着托盘8向下游侧移动，该燃烧带逐渐从装载层的上层向下层转移，在通过燃烧带之后，产生烧结反应完成的烧结饼层(下文中，也简称为“烧结层”)。此外，随着燃烧带从上层向下层转移，烧结原料中所含水分在炭材料的燃烧热的作用下而气化，该水分在温度尚未上升的下层烧结原料中浓缩并形成湿润带。如果该水分浓度在某程度以上，则水分会填满成为抽吸气体流路的烧结原料的粒子间空隙，从而与熔融带同样成为使通气阻力增大的原因。图2中示出了在当厚度为600毫米的装载层中移动的燃烧带处在装载层内托盘上方大约400毫米位置(距离装载层表面向下200毫米)时，装载层内的压力损失和温度分布；图中显示此时的压力损失分布在湿润带中约为60%，在燃烧带中约为40%。然而，烧结机的生产量(t/hr) —般取决于生产率(t/hr · m2) X烧结机面积(m2)。即，烧结机的生产量会随着烧结机的宽度或长度、原料装载层的厚度、烧结原料的堆密度、烧结(燃烧)时间、成品率等而变化。因此，为了增加烧结矿的生产量，一般认为有效途径是改善装载层的通气性(压力损失)以缩短烧结时间、或者提高破碎前烧结饼的冷态强度以提闻成品率等。图3示出了烧结矿的生产性较高时和较低时(即烧结机的托盘移动速度较快时和较慢时)装载层内某点的温度和时间推移。保持在烧结原料的粒子开始熔融的1200°C以上温度的时间，在生产性较低的情况下以T1表示，在生产性较高的情况下以T2表示。因为生产性高时托盘的移动速度较快，所以高温区保持时间T2与生产性较低时的T1相比变短。但是，如果在1200°c以上高温下的保持时间变短则导致烧结不足，从而使烧结矿的冷态强度下降且使成品率下降。因此，为了生产性良好地在短时间内以高成品率制造出高强度的烧结矿，必须寻求某些手段来延长保持在1200°C以上高温的时间并提高烧结矿的冷态强度。另外，作为表示烧结矿冷态强度的指标，一般采用SI(shatter index，落下指数)、TI (tumbler index,转鼓指数)。图4是示出利用抽吸的空气使被点火炉点燃的装载层表层的炭材料继续燃烧而形成燃烧带，并将该炭材料从装载层的上层依次移动至下层，而形成烧结饼的过程的示意图。此外，图5(a)示意性地示出了上述燃烧带存在于图4所示粗框内的装载层的上层部、中层部和下层部的各层内时的温度分布。烧结矿的强度受到保持在1200°C以上温度的温度与时间的乘积的影响，其值越大则烧结矿的强度越高。因此，利用抽吸的空气传送装载层上层部炭材料的燃烧热从而对装载层内的中层部和下层部进行预热，因此长时间保持在高
温，相反，装载层上层部不被预热，燃烧热不足，易使烧结所必需的燃烧熔融反应(烧结反应)变得不充分。其结果，如图5(b)所示，就装载层宽度方向截面内的烧结矿的成品率分布而言，越往装载层上层部成品率越低。此外，托盘两宽度端部也由于来自托盘侧壁的放热或通过的空气量较多而过冷却，因而不能充分确保在烧结所必需的高温区中的保持时间，成品率仍然变低。针对这些问题，以前是增加添加到烧结原料中的炭材料(焦炭粉)量。但是，如图6所示，通过增加焦炭的添加量，可以提高烧结层内的温度，从而延长保持在1200°C以上的时间，但与此同时，烧结时的最高到达温度超过1400°C，由于以下说明的原因而导致烧结矿的被还原性和冷态强度下降。在非专利文献I中，关于在烧结过程中烧结矿中所产生各种矿物的拉伸强度(冷态强度)和被还原性，如表I所示。于是，在烧结过程中，如图7所示，在1200°C开始产生熔融液，生成烧结矿的构成矿物中最高强度且被还原性也相对较高的铁酸钙。这是必须将烧结温度设定在1200°C以上的原因。但是，如果进一步继续升温超过1400°C (正确地说超过1380°C )，那么铁酸钙开始分解成冷态强度和被还原性为最低的非晶质硅酸盐(硅酸钙)及易发生还原粉化的骸晶状二次赤铁矿。此外，根据矿物合成试验的结果，如图8的状态图所示，成为烧结矿还原粉化起点的二次赤铁矿升温至Mag. ss + Liq.区域，当冷却时析出，因此就抑制还原粉化而言，重要的是不经由状态图上所示的路径(I)而经由路径(2)来制造烧结矿。[表 I]
权利要求
1.一种烧结矿的制造方法，该方法是将包含矿石粉和炭材料的烧结原料装载到循环移动的托盘上并形成装载层，点燃该装载层表面的炭材料，并且用布置在托盘下的风箱抽吸包含稀释到燃烧下限浓度以下的气体燃料的装载层上方的空气而将该空气导入装载层内，在装载层内使所述气体燃料和炭材料燃烧，由此制造烧结矿，其中， 将所述气体燃料供给至利用炭材料的燃烧热进行烧结时保持在1200°c以上且1400°C以下的高温区保持时间低于150秒的区域，从而使高温区保持时间为150秒以上，并且在所述气体燃料供给区域对空气中的氧进行富集。
2.根据权利要求I所述的烧结矿的制造方法，其中，改变所述烧结原料中的炭材料量，使最高到达温度保持在120(Tl40(TC的范围，并且改变气体燃料向高温区保持时间低于150秒的区域的供给量，使高温区保持时间为150秒。
3.根据权利要求I或2所述的烧结矿的制造方法，其中，在所述气体燃料供给区域的上 游侧1/2以内的区域对氧进行富集。
4.根据权利要求I或2所述的烧结矿的制造方法，其中，在所述气体燃料供给区域的上游侧(1/Γ1/2)以内的区域对氧进行富集。
5.根据权利要求I至4中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，通过所述氧的富集而使空气中的氧浓度为高于21体积％且低于35体积％。
6.根据权利要求I至5中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，通过所述氧的富集使氧富集区域内的装载层内的气体气氛中的O2浓度为12. 5体积％以上，并且使最高到达温度为1275 1375°C的温度范围。
7.根据权利要求I至6中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，通过所述气体燃料的供给和氧的富集，使所述高温区保持时间低于150秒的区域的高温区保持时间为150秒以上且300秒以下。
8.根据权利要求I至7中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，削减相当于所供给的气体燃料的放热量以上的量的炭材料。
9.根据权利要求I至8中任一项所述的烧结矿的制造方法，其中，添加了所述气体燃料的空气是将预先稀释到燃烧下限浓度以下的气体燃料添加到空气中而得到的，或者将气体燃料高速喷射入装载层上的大气中并稀释到燃烧下限浓度以下而得到的。
10.根据权利要求I至9中任一项所述的烧结矿制造方法，其中，将所述气体燃料提供至在提供气体燃料的区域的装载层上方设置的罩内的高度方向中间部具有间隙并设置有I层以上的挡板的下方，将所述进行富集的氧在所述罩内的挡板上方向挡板的间隙供给。
全文摘要
本发明涉及一种制造烧结矿的方法，该方法是将包含矿石粉和炭材料的烧结原料装载到循环移动的托盘上并形成装载层，点燃该装载层表面的炭材料，并且用布置在托盘下的风箱抽吸包含稀释到燃烧下限浓度以下的气体燃料的装载层上方的空气而将该空气导入装载层内，在装载层内使上述气体燃料和炭材料燃烧，由此制造烧结矿；其中，将上述气体燃料提供至利用炭材料的燃烧热进行烧结时保持在1200℃以上且1400℃以下的高温区保持时间低于150秒的区域，从而使该区域的高温区保持时间为150秒以上，并且在上述气体燃料供给区域对空气中的氧进行富集。
文档编号C22B1/20GK102822360SQ201180015328
公开日2012年12月12日 申请日期2011年3月18日 优先权日2010年3月24日
发明者岩见友司, 大山伸幸 申请人:杰富意钢铁株式会社