本发明涉及一种提高烧结料层透气性的方法及实现该方法所用的布球装置，属钢铁冶金技术领域。
背景技术：
烧结矿烧结过程料层的透气性对烧结矿质量有着至关重要的影响，如果透气性变差，垂直烧结速度过慢，会造成局部过熔，烧结矿气孔率低下，还原性变差，同时高温层过厚，气流阻力增加，会造成烧结矿性能不均匀，进而产量随之降低。为了改善烧结料层的透气性，通常采取了如下方式：一种是在台车布料时用疏料器疏松料层，寄希望疏料器划过料层后，在料层中留下一定的空间，保证气流顺利通过。但实际上在疏料器在移出后，料层会在自重作用下压实料层，疏松的效果并不明显；另一种是在混合料中添加大颗粒矿物，靠大颗粒矿物自身或者周围形成的空间改善料层透气性，但是由于大颗粒本身透气性不好，以及与周围矿物的反应，改善透气性的能力有限，不能从根本上解决透气性问题。专利cn105441669b公开了一种改善全精粉烧结料层透气性的方法，该方法采用将烧结返矿润湿，当含水达到4～6％时加入精粉进行造球，以此来改善烧结过程的透气性。该发明由于采用烧结矿作为母核造球，而烧结矿本身已经成矿，熔点较低，在再次烧结过程中，会提前熔化，造成局部过熔，而且因为是广布，在改善烧结过程透气性的同时也增加了边缘效应(即流体沿着装有固体散状物料的空间围壁处流过时，围壁对它的影响)。专利文件cn205275659u公开了一种提高超厚料层烧结矿成品率的布料装置，该专利是向混合料中添加助燃料，改善料层透气性，然而，助燃料在添加过程中会造成局部温度过高，引起局部过熔。
技术实现要素：
本发明针对解决现有技术的弊端提供一种提高烧结料层透气性的方法及布球装置，所述方法通过合理配比、制备透气性颗粒，再通过专门设计的装置将透气性颗粒按照一定的比例分层添加到烧结料中，可有效改善烧结料层透气性，进而提高了烧结矿冶金性能和产品质量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：
1、一种提高烧结料层透气性的方法，：烧结布料时将预制的透气性颗粒按照比例分层添加到烧结料中，所述透气性颗粒的制备方法如下：
a、配料：锯末50％，熟石灰粉4-5％，余量为铁矿粉；
b、制粒：将上述透气性颗粒原料混合均匀，经制粒机制成直径8-10毫米的球形体；
c、将透气性颗粒冷却后筛分送入筒仓备用；
烧结布料过程中，利用布球装置将透气性颗粒添加在料层高度五分之一处和三分之一处的两层。
上述提高烧结料层透气性的方法，所添加的透气性颗粒占烧结料量的质量百分比控制在1.5～2.5％。
一种提高烧结料层透气性的布球装置，包括支撑架、受料斗、主轴和输料管组，两台支撑架分别固定在台车两侧，各支撑架上部设有轴承架，轴承架内装配轴承，主轴两端由轴承支撑，主轴上并排安装数个输料轮，各输料轮上部对应受料斗的出口、下部对应分料斗的进口，分料斗两端分别与支撑架固定，分料斗下部固接输料管组，输料管组由交替设置的长输料管和短输料管构成，每个输料管对应一个输料轮，输料轮的外周上均布料槽，料槽为底部封闭的斗形，每个输料轮上均布3-6个料槽。
上述提高烧结料层透气性的布球装置，还包括调整结构，调整结构设有两横梁支架和两根横梁，两横梁支架分别与各支撑架构成可调位固定连接，两根横梁上下设置，各横梁的两端分别与横梁支架固定，各横梁上设有数个滑动套管，各长输料管、短输料管分别固接一个滑动套管，滑动套管上设有顶丝，各长输料管和短输料管上分别设有软管段。
上述提高烧结料层透气性的布球装置，所述各长输料管和短输料管的下部设有调节套筒，调节套筒底部设有犁头，犁头两端设尖角，犁头为空腔结构。
上述提高烧结料层透气性的布球装置，所述输料管倾斜设置，倾斜方向与台车运行方向相反，倾斜角度为20-30度。
上述提高烧结料层透气性的布球装置，一台支撑架上设有调速电机，调速电机输出轴与主轴传动连接。
本发明针对解决烧结矿烧结过程料层的透气性问题进行了改进，其主要特点体现在如下方面：1、利用合理配比并经压制的透气性颗粒按照一定的比例添加到烧结矿粉料中，以透气性颗粒取代疏料器在烧结过程中的疏料作用，有效改善了烧结料内部的透气性；2、采用专用装置将透气性颗粒分层添加到烧结矿烧结矿粉料中，层状分布透气性颗粒不仅可以克服布料偏析、局部过熔等问题，还解决了边缘效应；3、透气性颗粒可以根据烧结矿所需碱度调整熟石灰的配比，不改变烧结矿的碱度，在提高烧结矿理化性能的情况下，而且还能提高烧结速度，为烧结提产奠定了基础。
附图说明
图1是本发明布球装置的正向结构示意图；
图2是布球装置侧向结构示意图；
图3是布球装置工作状态的示意图。
图中各标号清单为：1、支撑架，2、轴承架，3、主轴，4、受料斗，5、输料轮，5-1、料槽，6、分料斗，7、长输料管，8、短输料管，9、调节套筒，10、犁头，11、调速电机，12、横梁，13、横梁支架，14、软管段，15、滑动套管，16、九辊布料器，17、烧结料，18、透气性颗粒。
具体实施方式
本发明针对改善烧结料层透气性提供了一种方法及实施该方法的布球装置。所述方法以特制的透气性颗粒代替原有的疏料器疏料或添加母核造球作用，避免了在疏料器移出后，因烧结料由于自重作用自行将疏料器疏松空间回填问题；解决了母核本身透气性不好，反而恶化烧结料层透气性，影响垂直烧结速度的问题。本发明方法的一项重要改进是预先制作透气性颗粒，透气性颗粒的原料配比如下：锯末50％，熟石灰粉4-5％，余量为铁矿粉。将上述原料混合均匀，经制粒机压制成直径8-10毫米的球形体，筛分出碎渣后送入筒仓备用。将上述透气性颗粒添加在烧结料中，添加比例控制在烧结料总量的1.5～2.5％。透气性颗粒中含有的碳、氢、氧成分的总量约占45％，在烧结过程中不仅不会对烧结矿产品质量产生影响，反而可以为烧结提供能量，改善烧结气氛，提高烧结速度，有利于提高烧结矿质量及烧结提产。
本发明的另一项重要改进是透气性颗粒的添加方式和料层结构，这对于保证透气性颗粒起到最佳效果是至关重要的。本发明摒弃现有技术将颗粒物与烧结料满布的方式，通过布球装置将透气性颗粒分为两层分布在烧结台车的烧结料内。其中，一层透气性颗粒分布在烧结料内距台车底面五分之一高度处，另一层透气性颗粒分布在烧结料内距台车底面三分之一高度处。透气性颗粒的这种分布方式可以在燃烧后产生两层空位，该空位一方面成为上部料层的“汇”(汇是指烧结过程中气体在空位处的积聚、收集和汇聚)，上部气体通过这个空位汇聚起来；另一方面成为下部料层的“源”(源是指烧结过程中气体在空位处重新分布和发展)，将上部料层汇聚的气体，通过空位分布到下部料层中，从根部上提高烧结料层透气性。普通烧结布料在烧结过程中，初期随着高温层的下移，整个料层透气性会变的越来越差，风箱负压会逐渐加大，直到接近烧结尾声时，负压才降低。而本发明分布在烧结料中的透气性颗粒层随着高温层移动过程被高温气体燃烧掉，形成空位，为气体通过形成了通路，减小了部分风箱的负压，从而节约了电能，延长了设备寿命。由于烧结料透气性的改善，整体料层的温度更趋于合理，能够保证停留在促进铁酸钙生长的适宜温度区间，提高了烧结矿冶金性能和产品质量。由于透气性的改善，整体料层的液相和固相的两相反应更加充分，粘结相分布均匀，连晶强度提高，高温料层成型条件变好，提高了烧结矿物理性能。随烧结料透气性的改善，垂直烧结速度提高，气体通过速度较快，而通过空气的数量增加有利于针状铁酸钙的生成，可以生产优质的烧结矿产品。随垂直烧结速度的提高，可以适当的把终点温度前移，给后面的保温提供了条件，恒温时间适当的延长也有利于针状铁酸钙的形成，提高烧结矿质量。此外，随着垂直烧结速度提高，水平烧结速度也随之提高，为提高产量奠定了基础。
为了实现将透气性颗粒分层添加在烧结料中，本发明的另一项重要改进是设计了一种布球装置。参看附图1、2，布球装置包括支撑架1、受料斗4、主轴3、分料斗6和输料管组。两台支撑架分别固定在烧结台车的两侧，各支撑架上部固定轴承架2，轴承架内装配轴承，主轴两端由轴承支撑。在一台支撑架上设有调速电机11，调速电机输出轴与主轴传动连接。主轴上并排安装数个输料轮5，各输料轮的上部对应受料斗的出口、下部对应分料斗6的进口。分料斗两端与各支撑架构成可调位固定连接。分料斗下部固接输料管组，输料管组设有多个输料管，每个输料管的上口对应一个输料轮。为保证输料管内的透气性颗粒分层分布，输料管组由交替设置的长输料管7和短输料管8构成，相邻输料管之间的间距为30-40毫米为宜，且间距由中间到边部递增。长输料管和短输料管的下部设有调节套筒9，调节套筒与输料管插接安装并由螺钉固定，设置调节套筒可以根据需要调整输料管的长短。调节套筒的底部设有便于插入烧结料内的犁头10，犁头为空腔结构，犁头的前后部为尖端。输料管倾斜设置，倾斜方向与台车运行方向相反，倾斜角度为20-30度。各输料轮的外周上均布料槽5-1，料槽的上口大于下口，底部封闭，每个输料轮上均布3-6个料槽，图示实施例的输料轮上均布四个料槽。
仍参看图1、图2，为便于调整输料管的位置设置了调整结构，调整结构设有两套横梁支架13和两根横梁12，各横梁支架分别与各支撑架固定，横梁支架上设有槽孔，由螺栓将横梁支架固定在支撑架上，其固定的位置高低可调。两根横梁上下设置，各横梁的两端分别与横梁支架固定，每根横梁上设有套装数个滑动套管15，滑动套管上设有顶丝。每个长输料管、短输料管分别固接一个滑动套管，各长输料管和短输料管上分别设有软管段14，软管段位于滑动套管上部。松开顶丝即可以沿横梁调整输料管的位置，以便调整相邻输料管的间距，调整完成后拧紧顶丝。
参看图3，布球装置工作时，先根据布料要求调整好横梁支架的位置，然后调整好长、短输料管的横向位置；存储在高位筒仓(图中未显示)中的透气性颗粒落入受料斗4中，主轴在带动输料轮5转动的过程中将透气性颗粒18由输料轮送入分料斗6，再由分料斗落入输料管内；随台车19的运行，九辊布料器16将烧结料分布到台车上；输料管底部的犁头将烧结料17划出沟槽，由长、短输料管中送出的透气性颗粒在烧结料中分层分布。调整调速电机的转速可以调整透气性颗粒的输送速度，从而控制透气性颗粒的添加量。
以下提供本发明的几个具体实施例：
实施例1：透气性颗粒的原料配比如下：锯末50％，熟石灰粉4％，余量为铁矿粉。将上述原料混合均匀，经制粒机制成直径8-10毫米的球形体，筛分出碎渣后送入筒仓备用。将上述透气性颗粒添加在烧结料中，添加比例控制在烧结料总量的1.5％。烧结参数如下：负压(-kpa)13.2，垂直烧结速度(m/min)0.03044，水平烧结速度(m/min)1.607，烧结矿转鼓指数(％)77.33，rdi+3.15(％)81.36，荷重还原软熔滴落10％(℃)1183，荷重还原软熔滴落40％(℃)1289。
实施例2：透气性颗粒的原料配比如下：锯末50％，熟石灰粉5％，余量为铁矿粉。将上述原料混合均匀，经制粒机制成直径8-10毫米的球形体，筛分出碎渣后送入筒仓备用。将上述透气性颗粒添加在烧结料中，添加比例控制在烧结料总量的2.5％。烧结参数如下：负压(-kpa)12.7，垂直烧结速度(m/min)0.03055，水平烧结速度(m/min)1.619，烧结矿转鼓指数(％)78.33，rdi+3.15(％)82.47，荷重还原软熔滴落10％(℃)1197，荷重还原软熔滴落40％(℃)1328。
实施例3：透气性颗粒的原料配比如下：锯末50％，熟石灰粉4.5％，余量为铁矿粉。将上述原料混合均匀，经制粒机制成直径8-10毫米的球形体，筛分出碎渣后送入筒仓备用。将上述透气性颗粒添加在烧结料中，添加比例控制在烧结料总量的2.0％。烧结参数如下：负压(-kpa)12.8，垂直烧结速度(m/min)0.03053，水平烧结速度(m/min)1.618，烧结矿转鼓指数(％)76.67，rdi+3.15(％)81.36，荷重还原软熔滴落10％(℃)1192，荷重还原软熔滴落40％(℃)1294。
采样本发明方法得出的试验数据和现有方法的运行数据对比见下表。
由上表可看出：烧结过程中添加了透气性颗粒，提高了整体料层的透气性，烧结过程中的负压明显降低，降低了0.74-kpa；而且由于透气性颗粒的加入，料层透气性提高，整体垂直烧结速度提高了0.0012m/min，从而也提高了水平烧结速度0.0636m/min；随着透气性颗粒的加入，烧结料层中整体气氛均匀，有利于复合铁酸钙的生成，粘结相流动分配更加合理，提高烧结矿的烧结矿强度(转鼓指数)0.36％，低温还原粉化指数(rdi+3.15)提高了1.26％，荷重还原软熔滴落10％，提高了30℃，整体软熔区间(荷重还原软熔滴落40％与荷重还原软熔滴落10％的温度差值)缩小了30℃。