一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法与流程

本发明涉及钢铁冶金行业球团矿生产工艺技术研究领域，具体涉及一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法。

背景技术：

近十年来我国钢铁冶金行业铁矿氧化球团矿生产得到了快速发展，目前主要采用竖炉法、带式焙烧机法、链篦机-回转窑法三种球团矿生产工艺。

造球又称滚动成型，是以上三种球团矿生产工艺中必不可少的最重要的生产工序。造球工序工作质量的好坏很大程度上决定着成品球团矿的产质量，因此造球工序前球团生产原料加工处理准备工作显得非常重要。

钢铁冶金行业球团矿生产用原料依据用途与化学成分可分为不同的两类。一类是含铁原料（铁矿粉），主要指铁精矿粉，铁精矿粉系球团矿基体，也是本发明所指的加工处理准备的主要对象。另一类主要是含铁少或不含铁的原料，如膨润土、高镁粉等，配加后主要用于提高球团混合料的成球性能或改善球团矿冶金性能等。

铁精矿粉的物理特性对造球过程影响很大。其中有些特性如粒度和粒度组成、水分、颗粒表面状态等，可通过某些措施控制或改变它，使之成为较理想的影响因素，以利于改善造球时成球过程。

由于我国供球团矿生产用的大型的铁精矿粉生产基地相对缺乏，很多球团厂的铁精矿粉来源比较杂，含水量、粒度及粒度组成、成分等不理想，且波动大，给生产稳定制造很多困难。对这些球团厂来说，提高球团矿生产工艺技术水平，稳定控制铁精矿粉适宜的水分、粒度及粒度组成，实现球团混合料成分、粒度和水分等混匀效果改善，成球性能稳定，球团生球强度及生产效率提高，稳定球团矿生产以增加经济效益十分必要。

国内目前球团厂关于球团矿造球工序前生产原料加工处理准备常用的典型工艺流程如图1和图2所示，分为a、b两种情况，其中图中画虚线的部分表示有部分生产厂家使用高镁粉。

a种工艺流程，如图1所示，将进厂较粗的铁精矿粉1矿（粒径大于0.25㎜颗粒物含量大于10%）进行预配料2后进入湿磨机，加水在开路或闭路的湿磨机中磨至所需的粒度，磨后的矿浆经过滤机进行脱水，通过圆筒干燥机干燥4处理，进入配料工序的是粒度较细的铁精矿粉，与膨润土8、高镁粉9一起按照设定的配比进行配料5，球团混合料经过圆筒混合机混合6后进入造球机造球7。这种方案优点是铁精矿粉经湿磨3处理、干燥后送进精矿配料仓，矿仓下料畅通，给料均匀，配料比较准确。但此方案流程包含湿磨工序，磨矿粒度过细存在过滤困难，磨矿粒度较粗又不能很好满足造球需要；磨矿介质消耗高、电耗高，生产运行成本偏高。a种工艺流程生产过程中湿磨工序不可避免的料流波动因素存在，铁精矿粉经过圆筒干燥机干燥处理时铁精矿粒度、水分大小有较大波动，圆筒混合机混匀效果也较差，球团混合料化学成分、水分含量、粒度等指标较难准确调节与控制，因而a流程生产原料经过加工处理后球团混合料各项指标难以充分满足球团矿造球工序理想的要求。

b种工艺流程，如图2所示，首先将进厂较细的铁精矿粉1（要求粒径小于0.074㎜颗粒物的含量大于65%）、膨润土8、高镁粉9一起按比例配料5，球团配合料依次进入圆筒干燥机干燥4、润磨机润磨10磨矿后进入造球7工序，这种流程把混合工序和干燥工序结合在一起，节省了一台混合机，工艺配置简单，设备一次性投资较省，占地面积小；不足之处是：当铁精矿粉水分大时，配料矿槽下料不畅通，配料准确度较差，混合料难以充分混匀；以干燥机代替混合机，干燥过程中易形成母球，且由于膨润土是强吸水性物质，因此干燥效果不太理想，b种工艺流程球团混合料各项指标更难准确调节与控制，距球团矿造球工序理想的原料加工准备要求相差甚远，且造球时生球粒度不均匀、返回料多。

国内a、b种工艺流程工艺布置及其装备配置存在较多的工艺缺陷，进一步归结在以下几方面：

1、两流程中球团原料加工处理时混合料水分分含量较难准确调节与控制，而造球工序要求的混合料适宜水分范围控制在稍低于生球适宜水分的0.3~0.5%，且波动越小越好，两流程中球团原料经过加工处理后混合料水分难以充分满足球团矿造球工序理想的原料湿度要求。

2、两流程对铁精矿粉粒度较粗的控制处理不可靠，a流程通过湿磨机进行湿磨处理，铁精矿粉粒度控制较粗不能很好满足造球需要，粒度控制过细时，不仅会增加磨矿费用，还会造成矿浆难于过滤脱水等问题。b流程铁精矿粉通过润磨机进行润磨处理，润磨机磨矿能力相对有限，当进厂原料粒度较粗时，通常铁精矿粉加工处理后细度距我们国内标准要求（比表面积大于1350㎝2/g，粒度小于0.074㎜的含量大于82%）有一定的差距。

3、两流程中圆筒混合机混匀效果较差，特别是铁精矿粉经过圆筒干燥机干燥处理时，由于生产中不可避免的料流波动等因素的存在，球团混合料化学成分、水分含量、粒度等指标较难准确调节与稳定控制，不利于改善球团混合料的成球性能及稳定生产，难以真正提高球团矿生球强度及生产效率。

技术实现要素：

本发明提供了一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法，通过圆筒干燥机干燥铁精矿粉、球团混合料水分含量检测与自动控制调节加水等步骤来控制水分含量，解决了生产原料在准备的过程中较难掌控水分含量的技术问题。

为了达到上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：首先判断铁精矿粉是粗料还是细料，若所述铁精矿粉为细料，则所述铁精矿粉预配料后转入步骤二；若所述铁精矿粉为粗料，则所述铁精矿粉先进行预配料，后经过湿磨转入步骤二；

步骤二：将来自于所述步骤一中的铁精矿粉通过圆筒干燥机进行干燥，来控制铁精矿粉的水分，然后再经过高压辊磨进行粉碎；

步骤三：将所述步骤二中的经过粉碎的铁精矿粉与膨润土进行配料，得到球团配合料；所述球团配合料通过强力混合之后得到球团混合料；

步骤四：利用所述步骤三中得到的球团混合料进入造球机进行造球得到生球；

步骤五：对所述步骤三中的球团混合料和所述步骤四中的生球的水分含量进行检测，保持所述步骤三中的球团混合料的水分含量范围控制在低于所述步骤四中的生球适宜的水分含量的0.3%~0.5%，进一步对所述步骤三中的球团配合料进行自动调节加水后再进行强力混合。

进一步，所述步骤三中的球团配合料按照质量比包括98.1%~99.7%的铁精矿粉和0.3~1.9%的膨润土。

进一步，所述步骤三中的球团配合料中含有高镁粉，按照质量比包括94.2%~99%的铁精矿粉、0.3~1.9%的膨润土和0.6~3.9%的高镁粉。

进一步，所述步骤一中的铁精矿粉是粗料还是细料的判断方法为：所述铁精矿粉的粒径小于0.074㎜颗粒物的含量大于65%为细料，所述铁精矿粉的粒径大于0.25mm颗粒物的含量大于10%为粗料。

本发明所产生的有益效果如下：

1、本发明的球团原料处理能力得到了很大的提升，对原料适应性增强，铁精矿粉经过处理后，粒度小于0.074㎜的含量较易达到82%以上，比表面积大于1550㎝2/g，颗粒表面活性增加明显；造球工序满足理想原料湿度要求时间占95%以上，水分波动得以高效抑制，球团混合料成球性能大为改善，膨润土使用量降到2%以下，球团矿品位提高约1%，φ5.5m造球机的产量达到50t/h以上；生球质量大幅提高，落下强度平均超过7.0次·(0.5)-1，产生粉末大大降低，实现球团矿生产高效稳定。

2、本发明在原工艺流程基础上增设了造球机生球与球团混合料水分含量检测装置，依据检测造球机出来生球水分含量与混合机出来的球团混合料水分含量偏差，在强力混合机前加装自动喷水装置，自动控制调节加水量来补足球团混合料水分含量不足部分，使球团混合料水分含量范围控制在低于球团生球适宜水分含量0.3~0.5%的水平，能够充分满足球团矿造球工序适宜的原料湿度要求。

3、本发明在干燥后设置高压辊磨工序，充分发挥其粉碎效率能力强的优势，相对于传统的破碎和球磨技术有明显的提高,磨损也明显地减少；振动和噪音较低，作业率高，机器易损件工作寿命长。

4、应用本发明后，圆筒干燥机干燥效果大大提高，干燥过程中不易形成母球；设置强力混合机工序后，混合料的松散度提高，水分均布，混匀效果提高，为均匀高效造球创造了良好条件。

5、应用本发明后，新的流程工艺布局完善合理，既可充分利用湿磨机对粗粒度铁精矿粉破碎、球磨技术，也可充分发挥高压辊磨机对细粒度铁精矿料层粉碎优势，确保球团混合料粒度及其组成合理，充分提高球团混合料成球性能。

附图说明

图1为现有技术中的a种工艺流程图；

图2为现有技术中的b种工艺流程图；

图3为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例来进一步详细的说明本发明，但本发明的保护范围并不限于此。

本发明就是针对国内球团矿生产造球工序前原料加工处理准备过程中存在的工艺缺陷，公开一种利于高效造球的铁矿球团生产原料加工处理准备方法。稳定控制铁精矿粉适宜的水分、粒度及粒度组成等，解决了生产原料在准备的过程中较难掌控水分含量等技术问题，实现球团混合料成分、粒度和水分等混匀效果大大改善，成球性能稳定，球团生球强度及生产效率提高。

首先，水分是影响球团矿生产的重要因素。造球时原料的水分含量过少，矿粒之间毛细水分不足，将会导致生球长大速度慢，强度低。如果水分严重不足时，甚至还会造成母球孔隙可能被空气充填，矿粒接触不紧密，母球很脆弱，在机械力的作用下有可能碰碎，使得成球过程难以进行。不过原料水分含量不足时，造球过程中可以添加水。如果原料水分过高，就会给生产带来下述问题：过湿的精矿粉自身的运输和配料都困难，易堵塞漏斗、造成配料槽下料不畅通，致使配料不准确；球团生球粒度不均匀，且易形成大球；过湿的物料和过湿的生球容易粘附在造球机内，会破坏母球正常的运动轨迹，使母球失去滚动能力，致使造球操作发生困难；另外球团生球塑性大，在运输过程中易变形或互相粘结；生球爆裂温度低，给干燥带来困难。

原料的适宜水分是受原料物理性能、原料的粒度和粒度组成、混合料的组成和添加剂等影响的。水分的控制和调节对造球时成球过程、生球质量、干燥焙烧、造球设备工作效率等影响很大。最理想的原料湿度，应该稍低于生球的适宜水分，这样在成球过程中，根据情况补充少量的水，对原料成核和母球长大均为有利，生球粒度易于控制（小而均匀），生球强度也好。造球所要求的适宜水分波动范围很窄，一般为0.3~0.5%，越小越好。对每一种原料来说，适宜的造球水分是不同的，应通过实验的方法才能确定，一般磁铁精矿和赤铁精矿适宜水分范围是7~9%；褐铁精矿可高达11~15%。

受铁精矿选矿厂脱水设备能力的限制，很多球团厂入厂的铁精矿粉含水量一般都高出造球时需要的适宜水分量的1~3%，水分过大的铁精矿在造球时虽然成球速度较快但强度较差，在运输及生产过程中易产生粉末。因此，必须控制铁精矿粉（或混合料）的水分，使其稍低于造球时适宜的水分,然后再少量加水造球。我国新建的球团厂大多都设计有圆筒干燥机。圆筒干燥机的优点是机械化程度高，结构简单，生产能力大，操作控制方便，故障少，维修费用低，对物料的适应性较强，不仅适用于处理散状物料，而且适用于处理粘性大或者含水量高的物料。不足之处是设备笨重，热效率较低，一次投资高，当处理粘性大的精矿粉时，干燥过程中易结块。

其次，铁精矿粉经过加工处理后对粒度有一定的粒度范围要求。国外经验铁精矿粉粒度要求小于0.044㎜的含量应占60%以上，或者粒度小于0.074㎜的含量应大于90%；还用原料颗粒的比表面积反应物料的成球性好坏，国外一般认为铁精矿粉的比表面积在1500~1900㎝2/g范围内比较合适。我们国内通常要求铁精矿粉比表面积大于1350㎝2/g，粒度小于0.074㎜的含量大于82%。

由于我国球团矿生产进厂原料（主要指铁矿粉）粒度较粗，为了满足粒度范围要求，铁矿粉大多要进行湿磨或润磨。从造球的角度来说，铁精矿粉的粒度愈细，又有合适的粒度组成，则生球中的颗粒排列愈紧密，形成的毛细管直径越小，所产生的毛细力就愈大，生球强度愈高。同时焙烧过程中，由于磨矿作用，产生的晶格缺陷愈多。有利于固相扩散和固结，也有利于提高成品球团矿的强度。由于湿磨、润磨工艺存在缺陷及不足，近年来高压辊磨工艺也在球团厂得到重视。

再次，球团矿生产还配加膨润土、高镁粉等，用于提高球团混合料的成球性能或改善球团矿冶金性能等。由于在球团生产中膨润土、高镁粉等添加剂的加入量少，为了使它们能在铁精矿粉颗粒间均匀分散，并使物料同水良好混合，实现球团混合料成分、粒度和水分均匀合适，改善物料的成球性，提高生球强度和热稳定性，故对造球混合料的混匀提出很高要求，要求在球团生产的混合工序中，保持优良的混匀效果。

综上所述，如图3所示，一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法，包括以下步骤：

步骤一：首先判断铁精矿粉是粗料还是细料15，若所述铁精矿粉1为细料，则所述铁精矿粉1预配料2后转入步骤二；若所述铁精矿粉1为粗料，则所述铁精矿粉1预配料2后经过湿磨3工序后转入步骤二。

所述铁精矿粉是粗料还是细料15的判断方法为：所述铁精矿粉的粒径小于0.074㎜的含量大于65%为细料，所述铁精矿粉的粒径大于0.25mm颗粒物含量大于10%的为粗料。

步骤二：将来自于所述步骤一中的铁精矿粉1通过圆筒干燥机进行干燥4，来控制铁精矿粉的水分，然后再经过高压辊磨11进行粉碎。

通过圆筒干燥机进行干燥来控制铁精矿粉的水分，实现低于造球时适宜的水分，并将干燥后的铁精矿送入配料仓，未加入膨润土、高镁粉等的铁精矿粉通过圆筒干燥机干燥的效果明显改善，水分容易降低到合理的水平，这样配料工序矿仓中铁精矿粉下料畅通，给料均匀，配料精确度大大提高。利用高压辊磨机进行高压辊磨，能够充分发挥其粉碎效率能力强的优势，相对于传统的破碎和球磨技术有明显的提高，磨损也明显地减少。振动和噪音较低，作业率高，机器易损件工作寿命长。

步骤三：将所述步骤二中的经过粉碎的铁精矿粉1与膨润土8进行配料，得到球团配合料；所述球团配合料通过强力混合机进行强力混合12之后得到球团混合料。

利用强力混合机能够使膨润土在铁精矿粉颗粒间均匀分散，并同水良好混合，实现球团混合料成分、粒度和水分等混匀效果大大提高，改善物料的成球性，提高生球强度和热稳定性，并降低膨润土的使用量。

优选的，所述球团配合料按照质量配比包括98.1%~99.7%的铁精矿粉1和0.3%~1.9%的膨润土8。

优选的，所述球团配合料中还含有高镁粉9，所述球团配合料按照质量配比包括94.2%~99%的铁精矿粉1、0.3%~1.9%的膨润土8和0.6%~3.9%的高镁粉9。

步骤四：利用所述步骤三中得到的球团混合料进入造球机进行造球7得到生球。

步骤五：对所述步骤三中的球团混合料和所述步骤四中的生球的水分含量进行检测14，要求对进入造球机前的球团混合料进行自动调节加水13后再进行强力混合，保持球团混合料的水分含量范围控制在低于生球适宜的水分含量的0.3%~0.5%。

本发明在原工艺流程基础上增设球团生球与球团混合料水分含量检测等工艺步骤，依据造球机出来生球水分含量与混合机出来的球团混合料水分含量偏差，在强力混合之前增设自动加水装置，自动调节加水量来补足球团混合料水分含量不足部分，使球团混合料水分含量范围控制在低于球团生球适宜水分含量0.3~0.5%的水平，以充分满足球团矿造球工序适宜的原料湿度要求。

实施例1

一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法，包括以下步骤：

步骤一：首先判断铁精矿粉1是粗料还是细料，本实施例所采用的铁精矿粉1是粗料，所述铁精矿粉1的粒径大于0.25mm颗粒物含量大于10%为粗料，则所述铁精矿粉预配料2后经过湿磨3工序后转入步骤二。

步骤二：将来自于所述步骤一中的铁精矿粉1通过圆筒干燥机进行干燥4，来控制铁精矿粉的水分，然后再通过高压辊磨机进行高压辊磨11进行粉碎。

湿磨工序磨矿粒度过细时存在过滤困难，粒度较粗时又不能满足造球工艺需要，存在不易撑控的操控平衡问题。本实施例在圆筒干燥机后增设高压辊磨机工序，这样出湿磨机的铁精矿粉的粒度不必控制太细，不仅可以减少磨矿介质消耗和电耗，还充分发挥高压辊磨机能力强的优势。高压辊磨机与传统的粉碎技术有两点本质上的不同，实施的是准静压粉碎，相对于冲击粉碎方式节省能耗约30%；其次是高压辊磨机对物料实施的是料层粉碎，是物料与物料之间的相互粉碎。这种原理的粉碎效率相对于传统的破碎和球磨技术有明显的提高,磨损也明显地减少。振动和噪音较低，作业率高，机器易损件工作寿命长。

步骤三：将所述步骤二中的经过粉碎的铁精矿粉1与膨润土8进行配料5，得到球团配合料；所述球团配合料通过强力混合机进行强力混合12之后得到球团混合料。

本实施例采用强力混合机以解决圆筒混合机混匀效果较差的问题。经过烘干后的铁精矿粉从配料工序出来的球团原料通常是偏干的，达不到造球工序设定的最适宜的原料湿度要求，本实施例在强力混合机工序前通过自动调节加水的工序来补足球团混合料水分含量不足部分。假设生产过程中出现了异常情况，造成从混合机出来的球团混合料水分偏湿，超出了设定的适宜的原料湿度要求，这时将会禁止自动调节加水。

优选的，所述球团配合料按照质量配比包括98.5%铁精矿粉1和1.5%膨润土8。

优选的，所述球团配合料中还含有高镁粉9，所述球团配合料按照质量配比包括97%的铁精矿粉1、1%的膨润土8和2%的高镁粉9。

步骤四：利用所述步骤三中得到的球团混合料进入造球机进行造球7得到生球。

步骤五：对所述步骤三中的球团混合料和所述步骤四中的生球的水分含量进行检测14，要求对进入造球机前的球团混合料进行自动调节加水13后再进行强力混合12，保持球团混合料的水分含量范围控制在低于生球适宜的水分含量的0.3%~0.5%。

本发明在原工艺流程基础上增设球团生球与球团混合料水分含量检测等工艺步骤，依据造球机出来生球水分含量与混合机出来的球团混合料水分含量偏差，在强力混合之前增设自动加水装置，自动调节加水量来补足球团混合料水分含量不足部分，使球团混合料水分含量范围控制在低于球团生球适宜水分含量0.3~0.5%的水平，以充分满足球团矿造球工序最适宜的原料湿度要求。

实施例2

一种有利于高效造球的铁矿球团生产原料准备方法，包括以下步骤：

步骤一：首先判断铁精矿粉1是粗料还是细料，本实施例所采用的铁精矿粉1是细料，所述铁精矿粉1的粒径小于0.074㎜的含量大于65%，则所述铁精矿粉1预配料2后直接转入步骤二。

步骤二：将来自于所述步骤一中的铁精矿粉1通过圆筒干燥机进行干燥4，来控制铁精矿粉的水分，然后再经过高压辊磨14进行粉碎。

利用各种铁精矿粉依据一定的比例进行预配料，未加入膨润土、高镁粉等的铁精矿粉在圆筒干燥机干燥效果明显改善，铁精矿粉混合料水分容易降低到更为合理的水平，避免了下道工序进入高压辊磨机作业时产生粘料现象。

为提高混合料的磨矿处理能力，本实施例采用高压辊磨机进行高压辊磨，将高压辊磨机工序后的混合铁精矿粉按比例与膨润土、或者膨润土和高镁粉一起进行配料，在配料工序后增设强力混合机工序，确保球团混合料成分、粒度和水分等各项指标均匀稳定，降低了膨润土的使用量。

步骤三：将所述步骤二中的经过粉碎的铁精矿粉1与膨润土9进行配料，得到球团配合料；所述球团配合料通过强力混合机进行强力混合12之后得到球团混合料。

优选的，所述球团配合料按照质量配比包括99.5%铁精矿粉1和0.5%膨润土8。

优选的，所述球团配合料中还含有高镁粉，所述球团配合料按照质量配比包括98%的铁精矿粉1、1%的膨润土8和1%的高镁粉9。

步骤四：利用所述步骤三中得到的球团混合料进入造球机进行造球7得到生球。

步骤五：对所述步骤三中的球团混合料和所述步骤四中的生球的水分含量进行检测14，要求对进入造球机前的球团混合料进行自动调节加水13后再进行强力混合12，保持球团混合料的水分含量范围控制在低于生球适宜的水分含量的0.3%~0.5%。

本发明也在原工艺流程基础上增设球团生球与球团混合料水分含量检测等工艺步骤，依据造球机出来生球水分含量与混合机出来的球团混合料水分含量偏差，在强力混合之前增设自动加水装置，自动调节加水量来补足球团混合料水分含量不足部分，使球团混合料水分含量范围控制在低于球团生球适宜水分含量0.3~0.5%的水平，以充分满足球团矿造球工序最适宜的原料湿度要求。

要说明的是，上述实施例是对本发明技术方案的说明而非限制，所属技术领域普通技术人员的等同替换或者根据现有技术而做的其它修改，只要没超出本发明技术方案的思路和范围，均应包含在本发明所要求的权利范围之内。