一种铁矿石超高料层均质烧结方法

本发明涉及一种矿物烧结方法，具体涉及一种铁矿石超高料层均质烧结方法，属于钢铁冶金领域。

背景技术：

1、高料层烧结是烧结乃至炼铁低碳的重要发展方向，新世纪以来，国内外铁矿烧结料层平均高度逐年上升，国内部分钢厂的烧结料层高度已达到900mm甚至1000mm。随着烧结料层高度增加，烧结工序能耗呈逐步降低趋势。研究表明：料层高度低于750mm时，每增加10mm料高，烧结成品率提高0.5％～1％，转鼓指数提高约1％，固体燃耗降低约1kgce/t。但料层高度由750mm提高到1000mm时，如仅仅通过简单的提高烧结料层高度不仅会导致烧结生产效率降低，而且会引起烧结矿的质量不均，rdi+3.15mm下降，固体燃耗下降幅度缩小。其中转鼓强度在台车断面的差异超25％，孔隙率差异超12％，部分企业rdi+3.15mm由70％左右下降至40～50％，为了提高rdi，不得不提高燃料配比，导致燃耗不降反升。通过对国内的多台烧结机进行联合解析(cn202310269094.1)发现超高料层烧结质量不均与固体燃耗下降的原因在于混合料粒度、成分与燃料的不合理分布引起了烧结成矿的不合理，进而引起烧结矿结构与质量的不均。为充分发挥超高料层烧结技术在节能减碳方面的有益作用，亟需从均质成矿角度开发超高料层均质烧结的新方法。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种铁矿石超高料层均质烧结方法。该方法根据烧结矿成矿特点，通过调控混合料的粒度、成分和料层热量分布的参数设置，激发粒度-热量和成分-热量的协同作用，不仅保证了烧结过程中均匀的分散于矿体中，还大幅提高了燃料利用率，实现了均质低碳的烧结效果。

2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种铁矿石超高料层均质烧结方法，将铁矿石按照粒度和液相母料成分与比例进行配矿，经混合制粒后，再根据混合料不同粒度比例及其成分与燃料量进行布料，再烧结成矿，即得烧结矿；所述混合料中液相母料中占比为30～70％，所述液相母料主要为制粒后-3mm混合料；所述液相母料包括以下质量份数主要成分：cao15～30份，al2o31～4份，sio23～6份；所述烧结成矿所需热量包括燃料燃烧与料层蓄热，为4.0～6.0gj/t-原料。

3、作为一项优选的方案，所述液相母料还包括质量百分比0～4％的mgo。

4、本发明中的液相母料为铁矿石与熔剂在烧结过程中生成液相的原料，其中-3mm混合料为液相母料的主要部分，因此，通过控制-3mm比例可以有效控制烧结过程中所产生的液相，从而控制烧结矿的强度及粘结性。

5、本发明所提供的技术方案中，液相母料中各组分原料要严格按照上述要求执行，当sio2含量过高时，烧结液相碱度降低，铁酸钙等优质粘结相的生成量减少，硅酸盐等粘结相增加，导致烧结矿强度降低；当mgo含量过高时，液相中高熔点的尖晶石相增加，铁酸钙晶粒尺寸缩小，导致烧结矿强度降低；当cao含量过低时，液相碱度低，不利于复合铁酸钙的生成，导致烧结矿强度低；当al2o3含量过高时，液相的中铝尖晶石增加，液相量减少，导致烧结强度降低。

6、作为一项优选的方案，所述超高料层的烧结料层高度≥800mm。

7、作为一项优选的方案，所述混合均质过程采用强力混合机进行，强力混合机的转速为600～1200r/min，时间为20～40s。

8、作为一项优选的方案，所述烧结成矿所需热量为4.6～5.6gj/t-原料。

9、作为一项优选的方案，所述燃料与原料的比例为单层热量4.6～5.6gj/t-原料。当热量高的时候，初生液相会进一步与铁矿石反应生成更多液相，但是因为铁矿石中主要含al2o3和sio2，导致终态液相液相中的cao含量过低，铁酸钙含量减少。当料层热量过低时，生成的液相量不够，铁矿难以被液相粘结，导致烧结强度低。

10、作为一项优选的方案，所述烧结矿中主要成分的质量百分比含量为：所述烧结矿中主要成分的质量百分比含量为：cao 8～15％，mgo 0.1～3.0％，al2o31～4％，sio23～6％。

11、作为一项优选的方案，所述-3mm混合料质量比与烧结成矿所需热量呈正相关关系。

12、作为一项优选的方案，所述烧结成矿所需热量与生成液相中的饱和fe2o3容量为正相关关系。fe2o3容量是指在1300℃时，平衡态液相中所能溶的最大的fe2o3量，其受到液相母料中成分的影响。

13、作为一项优选的方案，所述生成液相中的饱和fe2o3容量与-3mm混合料中的cao含量呈正相关关系，与al2o3含量呈负相关关系。

14、通过混合料粒度-热量和成分-热量的协同作用，可以有效的保证烧结矿在纵向方向上的均匀性，再结合横向均匀分布，即可实现烧结矿整体的均匀性和低差异性。

15、烧结矿质量不均的本质是成矿不均，其质量取决于烧结成矿行为。烧结矿由铁氧化物固相固结、液相冷凝与液-固界面成矿形成，其中，液相及液-固界面成矿是关键。初始液相同化未熔铁矿生成终态液相，同化过程受初始液相中氧化铁容量影响。因此，液相的分布的均匀是烧结矿均质成矿的基础，烧结液相生成可分为两个阶段：-3mm铁矿与熔剂反应生成初始液相，其主要受铁矿粒度与成分影响；另一方面，热量的分布和匹配也是液相生成的关键之一，通过控制粒度-热量和成分-热量确定了适宜的液相生成条件，既可以实现保证液相的均匀生成，还可以降低燃料用量，大幅提高燃料利用率。

16、相对于现有技术，本发明的有益技术效果为：

17、1)本发明所提供的超高料层均质低碳烧结方法根据烧结矿成矿特点，通过严格控制混合料粒度、成分、热量分布的参数设置，激发粒度-热量和成分-热量的协同作用，不仅保证了烧结过程中均匀的分散于矿体中，还大幅提高了燃料利用率，实现了均质低碳的烧结效果。

18、2)本发明所提供的技术方案中，从烧结液相产生的角度提出了热量的最佳匹配区间，以充分利用热量用于生成优质粘结相，提高燃料的利用效率，进一步降低烧结燃耗，减少碳排放。

19、3)本发明所提供的技术方案中，通过实现液相成分的均质化保证了烧结矿结构、强度与冶金性能在料层高度与台车宽度方向的均质化，提高烧结矿的质量与稳定性。

技术特征：

1.一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：将铁矿石按照粒度和液相母料成分与比例进行配矿，经混合制粒后，再根据混合料不同粒度比例及其成分与燃料量进行布料，再烧结成矿，即得烧结矿；所述混合料中液相母料中占比为30～70％，所述液相母料主要为制粒后-3mm混合料；所述液相母料包括以下质量份数主要成分：cao15～30份，al2o31～4份，sio23～6份；所述烧结成矿所需热量包括燃料燃烧与料层蓄热，为4.0～6.0gj/t-原料。

2.根据权利要求1所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述超高料层的烧结料层高度≥800mm。

3.根据权利要求1所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述混合均质过程采用强力混合机进行，强力混合机的转速为600～1200r/min，时间为20～40s。

4.根据权利要求1所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述烧结成矿所需热量为4.6～5.6gj/t-原料。

5.根据权利要求1所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述烧结矿中主要成分的质量百分比含量为：cao 8～15％，mgo 0.1～3.0％，al2o31～4％，sio23～6％。

6.根据权利要求1所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述混合料中-3mm质量比与烧结成矿所需热量呈正相关关系。

7.根据权利要求1或7所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述烧结成矿所需热量与生成液相中的饱和fe2o3容量为正相关关系。

8.根据权利要求7所述的一种铁矿石超高料层均质烧结方法，其特征在于：所述生成液相中的饱和fe2o3容量与-3mm混合料中的cao含量呈正相关关系，与al2o3含量呈负相关关系。

技术总结
本发明公开了一种铁矿石超高料层均质烧结方法。该方法将铁矿石按照粒度和液相母料成分与比例进行配矿，经混合制粒后，根据混合料不同粒度比例及其成分与燃料量进行布料，在燃料燃烧与料层蓄热所得热量总和4.0～6.0GJ/t‑原料的范围烧结成矿，即得烧结矿；所述混合料中液相母料中占比为30～70％，所述液相母料主要为制粒后‑3mm混合料；反应后所得液相包括以下质量份数主要成分：CaO15～30份，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;1～4份，SiO<subgt;2</subgt;3～6份，MgO0～4份。该方法根据烧结矿成矿特点，通过严格控制混合料的粒度、成分、热量分布的参数设置，激发粒度‑热量和成分的协同作用，不仅保证了烧结过程液相成分中均匀，还大幅提高了燃料利用率，减少固体燃料的用量和碳排放，提高烧结矿的均匀性与稳定性。

技术研发人员：李光辉,徐良平,刘会波,饶明军,罗骏,张鑫,姜涛
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15