本发明涉及矿料烧结制备方法领域，尤其是一种烧结混合料增湿点火烧结方法。
背景技术：
加湿烧结是强化烧结的一项新技术。其中，水分是烧结过程热量传递与混合料润滑的主要媒介，适当提高烧结混合料(颗粒表面)水分，可加快热量传递速度，提高垂直烧结速度，从而提高烧结矿产质量。加湿烧结目前为采用点火后加湿的方式。采用在点火后对矿层表面喷加一定数量蒸汽、水或其混合物，渗入料层中的水蒸汽会大大强化空气的吸热能力，可改善热交换条件与传热传质效果，提高垂直烧结速度和燃料燃烧效率，烧结矿产量、强度和成品率均有较大提高。但是，这样的点火方式在面对亲水性差、湿容量小的矿料时，却无法实现较为理想的效果，而点火前加湿烧结试验研究及生产实践尚未见报道。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种针对亲水性差、湿容量小、吸收和把持水分的能力低、对烧结水分较敏感的矿料而进行的烧结混合料增湿点火烧结方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：烧结混合料增湿点火烧结方法，包括如下步骤：a、首先，进行烧结机混合料布料，并将料面平整；b、在料面平整后且在实施混合料点火之前，对烧结混合料料面进行均匀增湿；c、进行点火烧结。
进一步的是，步骤b中的增湿通过安装于烧结混合料料面上的增湿水管完成。
进一步的是，所述增湿水管设置于烧结混合料料面与烧结机平台之间。
进一步的是，所述增湿水管的加水孔距离烧结混合料料面的距离范围为100±30mm。
进一步的是，增湿水管的加水孔直径范围为φ1-3mm。
进一步的是，增湿水管的加水孔的孔间距范围为120±20mm。
进一步的是，所述增湿的加水量为烧结混合料需水量的0.08％～0.16％。
本发明的有益效果是：在实际使用时，首先将烧结机混合料进行布料操作，从而让物料均匀的设置于设备之上，然后，就是本发明的核心关键点：在料面平整后且在实施混合料点火之前，对烧结混合料料面进行增湿，之后再进行烧结。这样的方式可以充分利用水分对烧结过程中的热量传递以及与混合料润滑具有良好改善作用的原理，大幅度提高点火过程的传热速度，实现对烧结的烧结矿产质量、烧结矿转鼓强度和成品率有明显的改善作用。本发明尤其适用于亲水性差、湿容量小、吸收和把持水分的能力低、对烧结水分较敏感的矿料的烧结之中。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的十字型喷水烧结结构的示意图。
图中标记为：烧结机平台1、十字型喷水线横线2、十字型喷水线纵线3、增湿水管4、加水孔41、烧结杯5、烧结混合料料面6、烧结机台车7。
具体实施方式
下面结合附图和实施例本发明进一步说明。
如图1所示的烧结混合料增湿点火烧结方法，包括如下步骤：a、首先，进行烧结机混合料布料，并将料面平整；b、在料面平整后且在实施混合料点火之前，对烧结混合料料面进行均匀增湿；c、进行点火烧结。本发明的核心关键就是在料面平整后且在实施混合料点火之前，对烧结混合料料面进行增湿，之后再进行烧结。这样的方式可以充分利用水分对烧结过程中的热量传递以及与混合料润滑具有良好改善作用的原理，大幅度提高点火过程的传热速度，实现对烧结的烧结矿产质量、烧结矿转鼓强度和成品率有明显的改善作用。
一般的，步骤b中的均匀增湿通过十字型喷水装置完成，其中，如图2所示，十字型喷水装置由十字型喷水线横线2、十字型喷水线纵线3以及烧结杯5构成，从而保证喷洒增湿的均匀。
为了实现可控的、稳定的增湿操作，可以选择让步骤b中的增湿通过安装于烧结混合料料面6上的增湿水管4完成。如图1所示，增湿水管4可以起到储水的作用，从而在需要增湿时第一时间实现增湿操作。在实际设计时，优选所述增湿水管4设置于烧结混合料料面6与烧结机平台1之间。为了实现最佳的增湿效果，可以选择这样的方案：所述增湿水管4的加水孔41距离烧结混合料料面6的距离范围为100±30mm。作为优选的方案，优选增湿水管4的加水孔41直径范围为φ1-3mm；增湿水管4的加水孔41的孔间距范围为120±20mm；所述增湿的加水量为烧结混合料需水量的0.08％～0.16％。
实施例
1、实施条件
实施所用原燃料含铁料构成为铁料1(钒钛精矿)+铁料2(国高粉)+铁料3(低铁料)。
试验原料：铁料1、铁料2、铁料3、石灰石、生石灰、焦粉。
原料的理化性能见表1～3。
表1试验用原燃料主要化学成分/％
表2试验用原燃料的粒度组成
表3铁精矿的粒度组成/％
2、设置与方法
2.1、整个料面全喷水
为了考察在布完料点火前喷洒水量(混合料球表面水或表面湿容量)对烧结指标的影响，进行了整个料面全喷水的烧结。
按实验方案，采用正交设计，实验水平：
(1)混合料增湿水分比例(％)：0.5,1.0,1.5，0.08,0.16；
(2)烧结燃料配比与混合料固定碳(％)：5.1(3.041),4.95(2.957),4.8(2.873)；
(3)烧结料层(mm):650,700,750。
在正式试验前，首先在高烧结燃料配比(混合料固定碳5.1％)、高料层(750mm)条件下，进行了喷洒水量由高到低的探索性实验，以便考察点火前喷洒水烧结的可行性及适宜的喷洒水量范围。
2.2、料面局部喷水(模拟烧结机上间断喷水)
采用布完料点火前在烧结料面局部喷水的方式(模拟烧结机上间断喷水方式，采用十字型喷水，十字线宽度5-8mm左右，贯穿整个料面，把烧结杯料面分成4个相等的扇形)，其示意图见图2。为了精确地控制喷水十字线的宽度，采用实验室球团造球用的喷水器来喷水。
根据现场混合料水分情况，局部喷水量按占混合料水分比例的0.08％、0.16％的方式进行喷水。
2.3、试验方法
(1)生石灰与活性灰加适量水充分消化，紧接着将已消化好的生石灰加入配合料，并补充加(自然)水到要求水分，经机械混匀4-6min，然后装料至圆筒混合机(Φ600×1200mm，转速16.77rpm)内制粒5min，而后装料烧结。
(2)烧结试验在Φ300×800mm烧结杯中进行，点火负压为600×9.8Pa，烧结负压1200×9.8Pa，点火时间2min。固定料层厚度650mm，烧结杯铺底料粒度10-16mm，铺底料厚度20mm，记录好装料量。
(3)试验混合料水分按7.3±0.2％控制，焦粉配比按试验方案进行，返矿配比55.0％(占新料比例)，用上一杯的成品筛出返矿作为下一杯的烧结返矿，或到现场取新2#机自产返矿作为统一配料，由于试验时间长，返矿必须妥善保存。
(4)烧结中间操作参数记录：负压、温度、烧结终点时间，每2分钟记录一次。
(5)烧结矿烧好后倒出，冷却，筛分分级。
3、实验结果与分析
3.1、整个料面全喷水
整个料面全喷水实验结果见表4、5，从中可见：
(1)布完料点火前喷洒水量对烧结矿产质量具有很大影响。当喷洒水量＞0.6％时，表面混合料过湿，开始呈稀料状，很难点燃。原因是烧结点火先把燃料加热到燃烧温度，然后再向料层下部提供热量，在烧结负压作用下促使燃烧带下移，完成整个烧结过程。当料面喷洒水量过大时，燃料过湿，点火时需花较多的时间才能把燃料点燃，而延长点火时间则表面会结一层致密的壳，导致料层透气性下降。因此，当料面喷洒水量过大时，一方面燃料不易燃烧，或燃烧不好，另一方面由于表面混合料过湿，烧结透气性下降较大，传热速度极慢，燃烧带不能正常下移，最终导致熄火。虽然喷洒水量0.9％时点燃了火，但由于混合料过湿，表面点火质量及燃料燃烧效果差，料层温度低(最高烧结废气温度仅418℃)，传热速度慢，导致烧结速度、烧结矿强度、成品率、利用系数等指标极差。
(2)当喷洒水量降低到0.2％时，表面混合料只比正常料稍湿，能顺利点火和烧结，且烧结速度较快，但烧结矿强度、成品率、利用系数、烧结矿粒度组成等指标均低于基准。原因是虽然喷洒水量较低，但由于不能做到喷洒水完全均匀，点火时水量少的混合料先点燃，水量多的部分后燃，料面呈“花脸”状，点火质量比基准差。同时，虽然此时比基准更大的湿度润湿了混合料颗粒，提高了表面光滑程度，同时水分形成的水蒸气混入废气，传导系数与传热系数改善，实际上降低了抽风阻力，加快了烧结速度，但烧结速度加快，造成料层高温保持时间及矿物结晶时间缩短，且水分蒸发需要消耗热量，在配碳不变的情况下，必然导致烧结温度下降，因此，与基准相比，烧结矿强度和成品率下降，大粒级(＞5mm)烧结矿含量减少，＜5mm粉末量增加，烧结矿粒度组成变差。
表4整个料面增湿烧结试验结果
表5烧结矿的粒度组成/％
3.2料面局部喷水
料面局部喷水实验结果见表6、7，从中可见：
(1)与不喷水的基准相比，当喷洒水量0.08％时，烧结速度基本不变，烧结矿转鼓强度提高0.11％，成品率提高0.48％，利用系数提高0.004t/m2.h；当喷洒水量提高到0.16％时，转鼓强度提高0.14％，成品率提高0.43％，利用系数提高0.003t/m2.h，但烧结速度略有下降(下降0.07mm/min)。
(2)与基准相比，当喷洒水量0.08％、0.16％时，烧结矿＞40mm粒级含量分别增加1.19％、0.97％，40-25mm粒级含量分别增加1.12％、1.40％，＜5mm粉末含量下降1.88％、1.76％，烧结矿粒度组成改善。
(3)试验结果表明，采用布完料点火前局部喷水(十字型喷水)对改善烧结矿产质量有一定的效果，特别是烧结矿转鼓强度和成品率提高。与喷洒水量0.08％相比，喷洒水量0.16％的烧结速度略有下降，成品率提高的幅度也有所降低。因此，喷水量也不是越多越好，而是有个适宜的范围。
布完料点火前局部喷水(十字型喷水)改善烧结矿质量的机理，主要是十字型喷水后，喷水线上由于水分较大，点火时点火效果较差，此处的燃料难以燃烧或燃烧效果较差，难以产生熔融状态，烧结矿固结较弱，因此在此处产生人造裂纹，集中释放了上层烧结矿的热应力，使烧结矿内部的应力大大减少，消除遍布烧结矿的自然裂纹，提高烧结矿强度，减少了烧结矿在破碎过程中产生较多的碎矿，从而提高了烧结矿的成品率及产质量。
表6十字型增湿烧结试验结果
表7烧结矿的粒度组成/％
4、结论
(1)对于亲水性差，湿容量小，吸收和把持水分的能力低，对烧结水分较敏感的矿料，采用点火前全料面喷洒水的方法，喷洒水量＞0.6％时，表面混合料过湿，很难点燃；喷洒水量降低到0.2％时，能顺利点火和烧结，烧结速度比基准更快，但由于不能做到喷洒水完全均匀，点火质量比基准差，且料层温度下降，高温保持时间及矿物结晶时间缩短，与基准相比，烧结矿强度和成品率下降，＜5mm粉末量增加，粒度组成变差。总体来看，采用点火前料面全喷洒水方法，对高钛型攀精矿烧结没有强化作用，反而有不利影响。
(2)采用点火前在烧结料面十字型喷水的方式，对改善烧结矿产质量有一定的效果，烧结速度变化不大，烧结矿转鼓强度和成品率提高。与不喷水的基准相比，当喷洒水量0.08％、0.16％时，烧结矿转鼓强度分别提高0.11％、0.14％，成品率分别提高0.48％、0.43％，利用系数分别提高0.004t/m2.h、0.003t/m2.h。
(3)料面十字型喷水时，与喷洒水量0.08％相比，喷洒水量0.16％的烧结速度略有下降，成品率提高的幅度也有所降低。因此，喷水量也不是越多越好，而是有个适宜的范围。
(4)实验室试验表明，采用在布完料点火前在烧结料面十字型喷水的方式(烧结机上为间断喷水)，确实对提高烧结矿转鼓强度和成品率有一定的效果，烧结生产采用点火前间断喷水技术是可行性。