原料加载设备及加载方法与流程

本发明涉及原料加载设备及加载方法，并且更特别地，涉及将原料加载到烧结台车中的原料加载设备及加载方法。

背景技术：

通常，在烧结过程中，通过使用加载设备来将烧结原料加载到烧结机的烧结台车中以生产烧结矿。

图1示出了用于加载烧结原料的一般设备。该设备包括：烧结原料料斗2，所述烧结原料料斗2储存经粉碎的铁矿石、如石灰石的辅助原料和作为燃料的焦粉彼此混合的烧结原料1；原料供应装置，所述原料供应装置由构造成经由其旋转、通过烧结原料料斗2的料斗闸门4向下供应烧结原料的鼓式供料器3构成；以及加料溜槽5，加料溜槽5构造成将所供应的烧结原料1加载到预先放置在烧结台车8上的底部矿石上。加料溜槽5由倾斜板组成，所述倾斜板用于对烧结原料1进行分类使得小颗粒被加载到烧结台车8的上部中而大颗粒被加载到烧结台车8的下部中。

当将烧结原料1加载到烧结台车8中时，通过表面平整板6使烧结原料1的表面均匀化并且在烧结机的点火炉7中进行点火，并且烧结原料1中所含的焦炭通过由吸入式鼓风机(未示出)从风箱抽吸至下部的空气燃烧，然后进行烧结反应以制造烧结矿。

在该烧结过程中，烧结台车中的原料的加载状态需要通过纵向偏聚(segregation)而有意地促成为使得大颗粒设置在下部处并且小颗粒设置在上部处，并且因此作为燃料的焦炭大量存在于上部处。当如上所述有效地促成纵向偏聚时，抑制了热量在烧结机的纵向方向上不平衡的现象，而且还减小了空气流到烧结机中的原料层中阻力(透气阻力)，从而提高烧结矿的生产率。

然而，当烧结台车中原料偏聚程度劣化时，由于空气流到烧结机中的原料层中的阻力(透气阻力)增大而使透气性劣化。也就是说，当具有小颗粒的小尺寸烧结原料在加载过程期间积聚在烧结台车的下部时，由于小尺寸烧结原料之间的透气空间将更小而使透气性劣化。因此，难以进行通过吸入式鼓风机的抽吸，从而由于压差的出现或烧结状态的故障而导致产生大量的非烧结矿。上述限制可显著影响烧结矿的质量和生产率。

技术实现要素：

技术问题

本发明提供了一种原料加载设备，该加载设备在具有大粒径的颗粒和具有小粒径的颗粒相继积聚在烧结台车上的情况下根据粒径积聚原料，并且因此能够改善原料的透气性，以及一种原料加载方法。

本发明还提供了一种能够改善待制造的烧结矿的质量和生产率的原料加载设备，以及一种原料加载方法。

技术方案

根据本发明的一个示例性实施方案，原料加载设备包括：原料供应装置，原料供应装置构造成卸载所加载的原料；储存装置，储存装置与原料供应装置间隔开并且构造成储存从原料供应装置卸载的原料；以及加料溜槽，加料溜槽构造成在原料供应装置与储存装置之间提供供给路径，并且加料溜槽具有使得沿着供给路径移动的原料的无量纲加速度(a)具有8或更大的值的振动表面。

供给路径可以设置成从原料供应装置朝储存装置向下倾斜，并且振动表面可以包括具有沿着供给路径周期性可变的高度的突出部，并且无量纲加速度(a)可以具有通过对突出部的最大高度(H)、供给路径的倾斜角(θ)和突出部的波长(λ)中的至少一者进行控制而确定的值。

加料溜槽可以包括一体的倾斜板或分成多个部分的倾斜板，并且突出部可以包括由沿着倾斜板的顶表面突出的多个突起限定的表面。

加料溜槽可以包括多个辊，并且突出部可以包括沿着设置成彼此平行的辊中的每个辊的表面限定的表面。

无量纲加速度(a)可以根据以下式1、振幅(A)与突出部的最大高度(H)之间的正比关系、振动频率(f)与供给路径的倾斜角(θ)之间的正比关系、以及振动频率(f)与突出部的波长(λ)之间的反比关系计算。

[式1]

(其中，f是振动频率，A是振幅，g是重力加速度。)

可以使加料溜槽的供给路径沿着直线轨迹或弯曲轨迹形成。

加料溜槽的供给路径可以具有从供给路径的上部至下部逐渐减小的倾斜角(θ)。

供给路径的倾斜角(θ)可以为40°至50°。

辊可以具有150mm或更小的直径(D)。

另外，根据本发明的示例性实施方案，原料加载方法包括：准备原料；将原料供应至构造成提供原料的供给路径的加料溜槽；对设置在加料溜槽的振动表面上并且具有周期性可变的高度的突出部的最大高度(H)、供给路径的倾斜角(θ)和突出部的波长(λ)中的至少一者进行控制以使供给路径上的原料振动，使得在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚的情况下供给原料；以及将所供给的原料加载到储存装置中。

另外，可以使供应至加料溜槽的原料沿竖直(vertical)方向或垂直于供给路径的方向振动。

可以使供给路径沿着直线轨迹或弯曲轨迹形成。

突出部的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部的波长(λ)中的至少一者可以控制成使得沿着供给路径移动的原料的无量纲加速度(a)具有8或更大的值。

在将原料加载到储存装置中时，可以在具有大粒径的颗粒和具有小粒径的颗粒相继积聚的情况下加载原料。

原料可以包括其中混合有辅助原料或作为燃料的焦粉的烧结混合原料，并且储存装置可以是烧结台车。

有益效果

根据本发明的实施方案的原料加载设备及加载方法，在加料溜槽上设置振动表面，以使原料在供给期间振动，并且从而在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚在加料溜槽上的情况下供给原料。

因此，可以在具有大粒径的颗粒和具有小粒径的颗粒相继积聚的情况下将所加载的原料积聚在烧结台车内，并且从而可以改善烧结混合原料层的纵向偏聚。此外，通过改善原料的纵向偏聚而可以抑制热量在烧结机的纵向方向上的不平衡的现象，并且可以通过降低空气流到烧结机中的原料层中的阻力来改善透气性，并且因此，可以提高在烧结过程中制造的烧结矿的质量和生产率。

此外，根据本发明的实施方案的原料加载设备及加载方法，可以在不显著改变制造设备的情况下，显著改善加载到烧结台车中的混合原料的纵向偏聚。

附图说明

图1是用于加载烧结原料的一般设备的示意图。

图2是用于说明应用于本发明的巴西坚果效应(Brazil nut effect)的视图。

图3是根据本发明的一个示例性实施方案的原料加载设备的示意图。

图4是根据本发明的一个示例性实施方案的加料溜槽的视图。

图5是根据本发明的一个示例性实施方案的供给路径沿着弯曲轨迹形成的加料溜槽的视图。

图6是根据本发明的另一示例性实施方案的原料加载设备的示意图。

图7是根据本发明的另一示例性实施方案的加料溜槽的视图。

图8是根据本发明的另一示例性实施方案的供给路径沿着弯曲轨迹形成加料溜槽的视图。

图9是表示根据本发明的另一示例性实施方案的无量纲加速度值相对于包括在加料溜槽中的辊的直径的变化的曲线图。

图10是示出根据本发明的示例性实施方案的原料加载方法的流程图。

具体实施方案

根据本发明的原料加载设备及加载方法公开了如下技术特征：在具有大粒径的颗粒和具有小粒径的颗粒相继积聚在烧结台车上的情况下根据粒径积聚原料，并且因此能够改善原料的透气性。

在下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方案。然而，本发明可以以不同的形式实施，并且不应被理解为限于本文所阐述的实施方案。相反，提供本发明的这些实施方案使得本发明将是全面且完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明的范围。在附图中，相同的附图标记自始至终表示相同的元件。

本发明涉及将具有各种密度和尺寸的颗粒的原料加载到移动的储存装置中的原料加载设备及加载方法，并且本发明可以应用于根据储存装置内的粒径而使原料分开及加载该原料。如上所述，加载在储存装置内的原料可以在原料颗粒之间产生空间以改善透气性。

在下文中，将作为示例来描述将用于制造在制铁工艺中使用的烧结矿的烧结混合原料加载到移动的烧结台车中的烧结原料加载设备及加载方法。然而，本发明不限于烧结工艺，例如，适用于需要对包括如焦炭的颗粒的原料纵向偏聚加载的所有工艺。

图2是用于说明适用于本发明的巴西坚果效应的视图。

巴西坚果效应(BNE)源于以下事实：当购买并且打开将各种类型的坚果彼此混合的混合坚果罐时，具有最大尺寸的巴西坚果总是被发现位于顶部位置上，并且巴西坚果效应(BNE)代表了在摇晃并混合其中混合有具有各种尺寸的颗粒的粒料时，具有最大尺寸的物体浮在表面上的现象。

也就是说，当使具有各种尺寸的颗粒的混合物竖直振动时，具有大粒径的颗粒沿顶层的方向上升，而具有小粒径的颗粒填充到由于具有大粒径的颗粒上升而产生的空隙中并向下移动以产生纵向偏聚。

上述BNE通常在化学领域中用于将具有不同尺寸的颗粒分开，但是在本发明中，在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚在通过振动供给原料的加料溜槽上的情况下供给原料。将根据以下每个实施方案详细说明将BNE应用于本发明的原料加载设备及加载方法的详细描述。

图3是根据本发明的一个示例性实施方案的原料加载设备的示意图，图4是根据本发明的示例性一个实施方案的加料溜槽的视图。参照图3和图4，原料加载设备包括：原料供应装置，原料供应装置构造成卸载所加载的原料10；储存装置，储存装置与原料供应装置间隔开并且构造成储存从原料供应装置卸载的原料10；以及加料溜槽50，加料溜槽50构造成在原料供应装置与储存装置之间提供供给路径，并且加料溜槽50具有振动表面，使得沿着供给路径移动的原料10的无量纲加速度(a)具有8或更大的值。

原料供应装置可以包括原料料斗20和鼓式供料器30。原料料斗20将如经粉碎的铁矿、辅助原料和焦粉的混合原料10通过料斗闸门40供应至鼓式供料器30，并且鼓式供料器30在旋转的情况下使供应到鼓式供料器30中的混合原料10共混，然后将混合原料释放至加料溜槽50。尽管图3示出了由原料料斗20和鼓式供料器30构成的原料供应装置，但是本发明的原料供应装置不限于上述构成，并且原料供应装置可以具有构造成释放原料10以将原料供应至加料溜槽50的各种构造。

加料溜槽50在原料供应装置与储存装置之间提供供给路径，并且将从原料供应装置所供应的原料沿着供给路径供给至如烧结台车80的储存装置。当原料10加载到烧结台车80中时，通过表面平整板60使原料10的表面均匀化，并且在点火炉70中进行点火，并且原料10中所含的焦炭通过由吸入式鼓风机(未示出)从风箱抽吸至下部的空气而燃烧，然后进行烧结反应以制造烧结矿。

加料溜槽50使沿着供给路径移动的原料10振动以产生BNE，并且加料溜槽50具有构造成沿着供给路径供给的振动表面。供给路径可以设置成从原料供应装置朝储存装置向下倾斜，并且振动表面可以包括具有沿着供给路径的周期性可变的高度的突出部52。

另外，加料溜槽50可以包括一体的倾斜板或分成沿着供给路径布置的多个部分的倾斜板，并且在这种情况下，如图3和图4中所示的那样，突出部52包括由沿着一体的倾斜板或分成多个部分的倾斜板的顶表面突出的多个突起限定的表面。

更详细地，突出部52通过沿着一体的倾斜板的或分成多个部分的倾斜板的顶表面突出的多个突起来提供振动表面。因此，加料溜槽50允许在供给原料10时通过沿着顶表面突出的多个突起来使原料10沿垂直于供给路径的方向振动，并且通过该振动，在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚在加料溜槽50上的情况下供给原料10。

[式1]

(其中，f是振动频率、A是振幅、以及g是重力加速度。)

式1表示用以产生BNE的无量纲加速度(a)的值。当振动频率(f)和振幅(A)确定成使得在式1中无量纲加速度(a)具有8或更大的值时，产生BNE，其中，具有大粒径的颗粒沿顶层方向上升而具有小粒径的颗粒向下下降，而与组成混合物、并且具有各种尺寸的颗粒的密度和尺寸的比率无关。

另一方面，当无量纲加速度(a)的值小于8时，产生表示反向偏聚(reverse segregation)的反巴西坚果效应(RBNE)。RBNE表示具有大粒径的颗粒布置在下部中而具有小粒径的颗粒布置在顶层中的现象。因此，当在加料溜槽50上发生该RBNE时，原料10从具有大粒径的原料10至具有小粒径的原料10积聚在沿与原料10卸载所通过的方向相反的方向移动的烧结台车80上，并且因此透气性可能会劣化。

因此，根据本发明的示例性实施方案限定在加料溜槽50的顶表面52上的振动表面的振动频率(f)和振幅(A)必须确定为使无量纲加速度(a)具有8或更大的值。

振幅(A)与设置在振动面上的突出部52的最大高度(H)成正比。另外，由于原料10的移动速度随着供给路径的倾斜角(θ)增大而增大，因此振动频率(f)与供给路径的倾斜角(θ)成正比，并且振动频率(f)与突出部52的波长(λ)成反比。这里，原料10的移动速度能够通过延长加料溜槽50的长度而增大，但是由于不得不过度增大设备的尺寸，所以这在制造、控制及降低成本方面是不适合的。

因此，沿着供给路径移动的原料的无量纲加速度(a)的值可以通过对突出部52的最大高度(H)、供给路径的倾斜角(θ)、以及突出部52的波长(λ)的大小进行控制来确定。也就是说，可以根据式1、振幅(A)与突出部52的最大高度(H)之间的正比关系、振动频率(f)与供给路径的倾斜角(θ)之间的正比关系、以及振动频率(f)与突出部52的波长(λ)之间的反比关系来计算无量纲加速度(a)。因此，设置在加料溜槽50的振动表面上的突出部52的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部的波长(λ)中的至少一者控制成使得无量纲加速度(a)具有8或更大的值，并且使原料10在供给路径上振动和移动，因此可以在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚的情况下供给原料10。

尽管如图3和图4中所示，多个突起在垂直于沿着一体的倾向板或分离的倾斜板的顶表面的供给路径的方向突出，以使原料10振动，但是原料10的振动方向不限于此。具有各种形状的加料溜槽50可以适用于产生BNE，例如通过使原料10振动成使得沿竖直方向的振动等于沿重力方向的振动。

图5是根据本发明的一个示例性实施方案的使供给路径沿着弯曲轨迹形成的加料溜槽的视图。如图5中所示，可以使根据本发明的示例性实施方案的加料溜槽沿着弯曲轨迹形成，并且加料溜槽的供给路径具有从供给路径的上部至下部逐渐减小的倾斜角(θ)。

如上所述，当将原料10从具有小粒径的颗粒至具有大粒径的颗粒积聚在加料溜槽50上时，使烧结台车80沿如下方向移动：所述方向与当原料10加载到烧结台车80中时原料10离开方向的水平分量相反。在这种情况下，由于具有大粒径的原料10的下落距离根据威廉姆斯轨迹效应(Williams Trajectory Effect)而增大，因此具有大粒径的原料10积聚在烧结台车80上而具有小粒径的原料然后积聚在大粒径的原料10上。最后，从加料溜槽50的下部落下且离开的原料10的移动方向的水平分量的增大对于向烧结台车80的偏聚加载是有效的。

因此，加料溜槽50的供给路径可以具有从供给路径的上部至下部逐渐减小的倾斜角(θ)。也就是说，根据加料溜槽50的上部中的振动频率(f)的增大，可以在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒通过BNE相继积聚在加料溜槽50上的情况下供给从原料供应装置卸载的原料10。另外，烧结台车80内的烧结混合原料层中的偏聚度可以根据威廉姆斯轨迹效应、通过增大从加料溜槽50的下部离开的原料10的运动方向的水平分量而增大。另外，由于随着偏聚度增大而获得充分的颗粒之间的空间，因此改善了通气性，并且因此可以显著提高烧结矿的生产率。

图6是根据本发明的另一示例性实施方案的原料加载设备的示意图，并且图7是根据本发明的另一示例性实施方案的加料溜槽的视图。参照图6和图7，根据本发明的另一示例性实施方案的原料加载设备的加料溜槽50包括多个辊54，并且多个辊54设置成彼此平行，以沿着每个辊54的表面提供突出部52。

更详细地，根据本发明的另一示例性实施方案的原料加载设备的加料溜槽50通过设置成彼此平行的多个辊52的顶表面提供具有沿着供给路径周期性可变的高度的突出部52。也就是说，沿着多个辊54的顶表面移动的原料10的供给路径由于辊54的表面波度伴随着振动。因此，加料溜槽50由于多个辊54的表面波度而使原料10沿垂直于供给路径的方向振动，并且通过该竖直振动，在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚在加料溜槽50上的情况下供给原料10。

即使在加料溜槽50包括沿着供给路径设置的多个辊54的情况下，当振动频率(f)和振幅(A)确定成使得式1中表示的无量纲加速度(a)具有8或更大的值时，产生BNE，而与构成混合物、并且具有各种尺寸的颗粒的密度和尺寸的比率无关。这里，如在上述关系中，振幅(A)与设置在振动表面上的最大高度(H)成正比，振动频率(f)与供给路径的倾斜角(θ)成正比，并且与突出部52的波长(λ)成反比。

另外，如图8中所示，可以使根据本发明的另一示例性实施方案的加料溜槽50沿着弯曲轨迹形成，并且加料溜槽50的供给路径可以具有从供给路径的上部至下部逐渐减小的倾斜角(θ)。在这种情况下，如前所述，在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒通过BNE相继积聚在加料溜槽50上的情况下，将原料供给在加料溜槽50的上部中，并且烧结台车80内的烧结混合原料层中的偏聚度可以根据加料溜槽50的下部中的威廉姆斯轨迹而增大。

然而，当加料溜槽50包括沿着供给路径设置的多个辊54时，突出部52的最大高度(H)和波长(λ)由辊的直径(D)和数目确定。也就是说，当加料溜槽50包括沿着供给路径设置的多个辊54时，突出部52的最大高度(H)等于辊54的半径，并且突出部52的波长(λ)等于辊54的直径(D)。

图9是表示在参考重力加速度为9.81m/s并且包括直线轨迹的供给路径的加料溜槽50的长度为1.5m的情况下、无量纲加速度(a)相对于包括在具有倾斜角为40°、45°和50°的供给路径的加料溜槽中的每个加料溜槽中的辊54的直径D的可变值的曲线图。

如图9中所示，当加料溜槽50包括具有倾斜角为40°的供给路径时，辊54的直径D的范围为约150mm或更小，无量纲加速度(a)的值为8或更大，从而产生BNE。这里，沿着原料10的供给路径设置十个或更多个辊54以构成加料溜槽50。另一方面，当辊54的直径D大于约150mm时，由于无量纲加速度(a)的值为小于8，因此产生前述RBNE。

另外，随着加料溜槽50的倾斜角从40°逐渐增大到45°和50°，在作为在加料溜槽50上产生BNE还是RBNE的参照的无量纲加速度(a)的值为8的情况下，辊54的直径D可以确认为逐渐增大形成为约150mm。

这里，加料溜槽50的供给路径可以具有40°至50°的倾斜角，以防止动量由于在加料溜槽50上的辊54的表面波度而减小，并且将原料10通过参考重力加速度并且沿着加料溜槽50的顶表面产生有效的振动而平稳地供给。另外，在这种情况下，包括在加料溜槽50中的辊54的直径(D)将为150mm或更小，使得可以在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚在加料溜槽50上的情况下供给原料10，而与组成混合物、并且具有各种尺寸的颗粒的密度和尺寸的比率无关。

在下文中，将更详细地描述根据本发明的示例性实施方案的原料加载方法。对于原料加载方法，将省略与前述原料加载设备重复的描述。

根据本发明的示例性实施方案的原料加载方法包括：制备原料10的步骤(S100)；将原料供应至加料溜槽50的步骤(S200)；对设置在加料溜槽50的振动表面上的突出部52的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部52的波长(λ)中的至少一者进行控制以使原料10在供给路径上振动，使得在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚的情况下供给原料的步骤(S300)；以及将所供给的原料10加载到储存装置中。

在制备原料10的步骤(S100)中，原料10可以包括例如用于制造在制铁工艺中使用的烧结矿的烧结混合原料10。然而，本发明不限于烧结工艺，例如，适用于需要对包括如焦炭的颗粒的材料10进行纵向偏聚加载的所有工艺。

在将原料10供应至加料溜槽50的步骤(S200)中，原料料斗20将如经粉碎的铁矿、辅助原料和焦粉的混合原料10通过料斗闸门40供应至鼓式供料器30，并且鼓式供料器30在旋转的情况下使供应到鼓式供料器30中的混合原料10共混，并且然后将混合原料10释放至加料溜槽50。

在使经供应在加料溜槽50中的原料10沿着供给路径振动并供给的步骤(S300)中，将设置在加料溜槽50的振动表面上的突出部52的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部52的波长(λ)中的至少一者控制成使原料10在供给路径上振动，使得在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚的情况下供给原料。

在这种情况下，可以根据式1、振幅(A)与突出部52的最大高度(H)之间的正比关系、振动频率(f)与供给路径的倾斜角(θ)之间的正比关系、以及振动频率(f)与突出部52的波长(λ)之间的反比关系来计算沿着供给路径移动的原料10的无量纲加速度(a)。因此，如前所述，将设置在加料溜槽50的振动表面上的突出部52的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部52的波长(λ)中的至少一者控制成使得沿着供给路径移动的原料的无量纲加速度(a)具有8或更大的值，并且将使原料10在供给路径上振动并且移动，从而可以在具有小粒径的颗粒和具有大粒径的颗粒相继积聚的情况下供给原料10。

如上所述，对设置在加料溜槽50的振动表面上的突出部52的最大高度(H)、倾斜角(θ)和突出部52的波长(λ)中的至少一者进行控制，并且原料10由具有小粒径的颗粒至具有大粒径的颗粒地供给在加料溜槽50上，然后将所供给的原料10加载到如烧结台车80的储存装置中(S400)。

这里，烧结台车80可以沿与在卸载从加料溜槽50所供给的原料10的方向的水平分量相反的方向移动。当使烧结台车80沿与卸载原料10的方向相反的方向移动时，由于具有大粒径的原料10的下落距离根据前述威廉姆斯轨迹效应而增大，因此首先具有大粒径的原料10积聚在烧结台车80上、然后具有小粒径的原料10积聚在大粒径的原料上。

在这种情况下，由于具有大粒径的原料10的下落距离根据威廉姆斯轨迹效应而增大，因此具有大粒径的原料10积聚在烧结台车80上、然后具有小粒径的原料10积聚在大粒径的原料上。最后，从加料溜槽50的下部落下且离开的原料10的运动方向的水平分量的增大对于向烧结台车80的偏聚加载可以是有效的。因此，可以使加料溜槽50的供给路径沿着弯曲轨迹形成以具有从供给路径的上部至下部逐渐减小的倾斜角(θ)。

通过上述步骤，可以增大烧结混合原料层在烧结台车80内的偏聚度，并且可以改善透气性，这是由于随着偏聚度增大而大量获得颗粒之间的空间，并且因此可以显著提高烧结矿的生产率。

在前面的描述中，尽管通过特定术语描述并且示出了优选实施方案，但是这些术语仅旨在清楚地描述本发明，并且明显的是，在不背离所附权利要求的技术精神和范围的情况下，可以对本发明中所述的实施方案和术语进行各种改变及修改。不应当独立于本发明的精神和范围而理解这些修改的实施方案，并且这些修改的实施方案包括在本发明的权利要求中。