烧结矿石制造设备和制造方法与流程

本发明涉及用于制造烧结矿石的设备和方法，更具体地，涉及用于通过向烧结台车的上部辐照微波而使在烧结台车的上侧上产生的返矿(returnfines)尽可能少，从而增大烧结矿石的颗粒尺寸，并且增加烧结矿石的回收率，进而提高生产率的烧结矿石制造设备和方法。
背景技术：
：一般而言，作为原料在高炉中使用的烧结矿石约占主要原料的约80％，并且烧结矿石通过将混合原料和上部矿石装载至烧结设备并且将混合原料和上部矿石在高温下焙烧来制造。图1是示出了使用一般的向下抽吸式烧结机(dwightlloyd)的烧结过程的示意图。图2是示出了根据常规的一般dwightlloyd烧结机的烧结台车的位置的回收率的视图。如图1和图2中所示，在使用一般的dwightlloyd烧结机的烧结过程中，在将细铁矿石、补充原料和焦炭储存在矿石仓10中之后，这些材料以预定量排出，将添加水分并且与鼓式混料机11中的材料混合，混合材料储存在浪涌料斗(surgehopper)12中。其后，当烧结台车15(上部矿石通过上部矿石料斗14装载至该烧结台车15)移动时，混合原料通过将水分添加至通过位于上部矿石料斗14后方的浪涌料斗12、经由鼓式给料机13排出的原料来提供，并且上述提供的混合原料沿着用于引起分类现象(classifyingphenomenon)的偏转板16装载至烧结台车15的上部。以这种方式，完全装载有混合原料的烧结台车15在点火炉17中被高温(约1200℃)火花点燃混合原料的表层，并且主风机18运行以产生吸力。该吸力通过室19传递至风箱20。烧结矿石通过利用已经传递至风箱20的吸力强力地抽吸烧结台车15的下部、从而允许环境中的空气从装载至烧结台车15的混合原料上部传向下部、以及同时通过高温焙烧使粉末铁矿石致密化来制造。同时，采用了一种用于制造烧结矿石的方法，其中，烧结矿石质量优异，燃料消耗最小化，并且回收率和生产率最大化。在上述dwightlloyd烧结机中，由于燃烧气体被从烧结台车15的下部持续抽吸，冷空气对上层(形成为从混合原料平面到烧结台车15的整个深度的1/3深度)迅速冷却。因此，由于位于烧结台车15上层的烧结矿石(其占据所制造的烧结矿石的三分之一)不能接收烧结所需的足够的热量，从而产生了大量直径小于5mm的返矿，并且由此降低了烧结矿石的回收率。使用微波来解决上述问题的技术实例包括“一种用于制造烧结矿石的方法(amethodformanufacturingsinteredores)(韩国专利申请公开第10-1995-0018555号)”、“一种用于制造烧结矿石的方法(amethodformanufacturingsinteredores)(日本专利申请公开第1996-014763号)”、“一种用于去除烧结矿石的混合原料中水分的方法和设备(anapparatusandmethodforremovingmoistureofmixedrawmaterialsofsinteredores)(韩国专利申请公开第10-2010-0026457)”等。然而，所有的现有技术均对应于下述方法：其中，在原料装载至烧结台车之后并且在表层被点燃之前，使用微波将原料进行加热以干燥水分，以提高拟颗粒(pseudo-particle)的强度，或者将原料进行预加热以减少能量消耗。在现有技术中，由于烧结台车的上层被迅速冷却，由于位于上层上的烧结矿石颗粒的尺寸减小而获得大量的返矿从而使烧结矿石的回收率减小的问题并没有解决。技术实现要素：技术问题构思本发明来解决上述问题，并且本发明的一个方面是提供一种用于制造烧结矿石的设备和方法，其中，当混合原料装载至烧结台车并穿过点火炉时，通过向表层被点燃的混合原料的平坦表面辐照微波，通过向烧结台车的上层供应缺少的热量而使由未烧结矿石引起的返矿的产生最少化，从而提高烧结矿石的质量和回收率。技术方案一种用于制造烧结矿石的设备，其中，在多个烧结台车在无限轨道上彼此连接的情况下执行烧结过程，根据本发明的实施方案，该设备可包括：原料供给单元，其包括分别向烧结台车供给上部矿石和混合原料的上部矿石料斗和浪涌料斗；点火炉，点火炉沿着烧结台车的前进方向布置在原料供给单元的后端，以点燃装载至烧结台车的混合原料的表层；以及微波加热炉，微波加热炉布置在点火炉的后端，以向装载至烧结台车的混合原料的表层辐照微波。微波加热炉可以辐照频率为800mhz至3ghz的微波。微波加热炉可以设置为隧道形状，其两个端部在烧结台车的前进方向上开放，以在烧结台车穿过微波加热炉时向容纳在烧结台车内的混合原料的表面辐照微波。根据本发明的实施方案的一种使用dwightlloyd烧结机制造烧结矿石的方法可以包括：向在无限轨道上移动的烧结台车供给上部矿石和混合原料的原料供给步骤；点燃装载至烧结台车的混合原料的表层的点燃步骤；以及通过向表层被点燃的混合原料的平面辐照微波而对混合原料的上层进行加热的加热步骤。加热步骤中，可辐照频率为800mhz至3ghz的微波。加热步骤中，可辐照微波持续十秒至三分钟。有利效果根据本发明的实施方案，即使在不影响燃烧气体的流动的情况下，利用微波加热炉将所需的热能供给至装载至烧结台车的混合原料的上层，使得可以提高烧结矿石的质量和回收率。附图说明图1是示出了使用一般dwightlloyd烧结机的烧结过程示意图；图2是示出了根据现有技术的一般dwightlloyd烧结机的烧结台车的位置的回收率的视图；图3是示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造烧结矿石的设备的示意图；图4是示出了根据本发明的实施方案的微波加热炉的示意图；图5是示出了根据本发明的实施方案的用于制造烧结矿石的方法的流程图；以及图6a和6b是示出了根据相关技术的一般dwightlloyd烧结机的温度分布和根据本发明实施方案的烧结矿石制造设备的温度分布的图。具体实施方式尽管将在下文参照附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述，但本发明不受实施方案的限定或者限制。在本说明书中，为了参照，相同的附图标记基本上分别指代相同的元件。在这样的规定下，其他附图中描述的内容可能会被引用，而对本领域技术人员而言显而易见的内容或重复的内容将可以被省略。图3是示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造烧结矿石的设备的示意图，而图4是示出了根据本发明的实施方案的微波加热炉的图。如图3和图4中所示，根据本发明的一个实施方案的用于制造烧结矿石的设备包括：原料供给单元、点火炉17、和微波加热炉30，该原料供给单元向位于无限轨道上的彼此连接的多个烧结台车15的内部供给原料，该点火炉17点燃装载至各个烧结台车15的原料的表层，微波加热炉30向装载至烧结台车15的原料的表面辐照微波。供给至各个烧结台车15的原料包括上部矿石和堆积在上部矿石上的混合原料，原料供给单元包括上部矿石料斗14和设置在上部矿石料斗14后方的浪涌料斗12，所述上部矿石料斗14安装在烧结台车15的宽度方向上的路径的一侧的上部(烧结台车15沿着该路径、沿着呈无限轨道形式的行进轨(drivingrail)移动)。上部矿石料斗14将具有10mm至15mm的颗粒尺寸范围的上部矿石以约50mm厚度装载至烧结台车15，并且安装在上部矿石料斗后方的浪涌料斗12向烧结台车15供给其中添加了预定量水分的混合原料。此处，当安装在浪涌料斗12的下部的鼓式给料机13旋转时，浪涌料斗12将容纳在浪涌料斗12中的混合原料排出到烧结台车15的内部，并且根据鼓式给料机13的旋转速度来调节混合原料的排出量，并且鼓式给料机13的下方安装有用于引起所排出的混合原料的分类现象的偏转板16，使得由浪涌料斗12排出的混合原料沿着偏转板16被装载至烧结台车15的内部。多个燃烧器安装在点火炉17的上部以在烧结台车15的宽度方向上彼此间隔开预定间隔，从而顺序地点燃被装载至经过燃烧器下侧的多个烧结台车15的混合原料的表层。微波加热炉30的底表面和相反的两端具有开放的隧道形状，使得多个烧结台车15可以顺序地穿过，并且微波加热炉30的顶板上安装有微波振荡装置，以向被装载至经过微波加热炉30下侧的烧结台车15的混合原料的表层辐照微波。一般地，微波对应于电磁能量中一种低频的能量形式，具有800mhz至300000mhz的频率范围，仅导致分子在电磁场范围内旋转而不影响分子的结构。更详细地，微波由电场和磁场构成。其中，电场用作加热材料并以光速传播。此外，由于光子的能量(0.037千卡/摩尔)低于可以断开分子键合的能量(80至120千卡/摩尔)，因此电场仅仅加热材料而不影响分子的结构。因此，根据本发明的实施方案的微波加热炉30辐照可快速地且均匀地加热内部温度和外部温度的微波，代替了常规的一般加热方案，在常规的一般加热方案中使用热传导并且因此能量传输速度低，材料达到热平衡所耗时间长，效率低。此处，优选的是，所使用的微波的频率范围为800mhz至3ghz。这是由于当微波的频率超过3ghz时，成本增加，烧结温度过度地增大，并且因此所制造的烧结矿石的品质下降，并且当微波的频率低于800mhz时，随着微波穿透混合原料的深度增大，能量密度降低，并且因此混合原料的产生颗粒尺寸小于5mm返矿的上层没有被充分加热，并且因而延长了加热所耗时间。[表1]分类化学组成温度(℃)赤铁矿fe2o31000磁铁矿fe3o4700褐铁矿mfe2·nh2o150石灰石caco3200硅石sio2140表1是表示向通常被装载至烧结台车的混合原料的一般主要成分辐照容量2kw、频率2.4ghz的微波1分钟后所测量的温度的表格。如表1中所示，当混合原料利用微波加热时，混合原料的主要成分可在短时间内被加热。因此，当微波辐照到装载至烧结台车15的混合原料的表面时，从混合原料平面到烧结台车15的整个深度的1/3的深度处形成的上层被加热，从而补偿了由于燃烧气体从烧结台车15的下侧持续地抽吸而被冷空气冷却的温度，使在上层上产生的返矿最少化。同时，优选的是，根据本发明的实施方案的微波加热炉30具有使每个烧结台车15可以用1分钟至2分钟穿过微波加热炉30的长度。这是由于当微波加热炉30的长度形成为使得烧结台车15的通行时间不超过1分钟时，装载至烧结台车15的混合原料的上层没有被充分加热，使得所产生的返矿量增大。并且当长度形成为使得加热进行2分钟或者更长时，与制造成本的增大相比，所产生的返矿量的减少是微小的。因此，优选的是，微波加热炉30的长度形成为使得烧结台车15的通行时间为1分钟至2分钟。[表2]微波(2kw，2.4ghz)辐照时间返矿产生比例-33.2％1分钟25.8％2分钟19.8％表2涉及表现根据微波辐射条件的返矿产生比例的表。在本发明中，120kg的混合原料的表面使用火焰点燃后，上层通过辐照微波(2kw和2.4ghz)加热。接下来，燃烧气体在1600mmhq的压强下被从下方吸出，燃烧完全终止后，样品被粉碎至50mm或者更小的尺寸，在对转鼓强度进行测量之后对所产生的尺寸小于5mm的返矿的量进行测量。如表2中所示，与不辐照微波的常规dwightlloyd烧结机相比，当辐照微波一分钟时，所产生的返矿量减少了约7.4％，并且当辐照微波两分钟时，所产生的返矿量减少了13.4％，因此可以确定的是，烧结期间产生的返矿量可以显著地减少。[表3]微波(5kw，2.4ghz)辐照时间返矿产生比例-33.2％10秒30.7％30秒24.4％60秒18.5％表3是表示当微波功率增加到5kw时根据辐照时间的返矿产生比例的表。可以确定的是，与表2中的2kw相比，返矿产生比例在短时间内迅速减小。因此，从表2和表3中的测量结果可以确定的是，当微波的功率增大时，微波时间可以显著地减小。下面将参照附图对使用根据本发明的实施方案的用于制造烧结矿石的上述构造设备来制造烧结矿石的方法进行描述。图5是根据本发明的实施方案的用于制造烧结矿石的方法的流程图。如图5中所示，根据本发明的实施方案的制造烧结矿石的方法包括：原料供给步骤、点燃混合原料的表面的点燃步骤、以及向混合原料表层辐照微波的加热步骤。在原料供给步骤中，使用上部矿石料斗14和浪涌料斗12将上部矿石和混合原料顺序地供给至在无限轨道上移动的烧结台车15。在原料完全供给至烧结台车15的情况下，在装有原料的烧结台车15穿过点火炉17时，点燃了容纳在烧结台车15中的混合原料的表层。图6是示出了常规的一般dwightlloyd烧结机的温度分布(a)和根据本发明的实施方案的用于制造烧结矿石的设备的温度分布(b)的图。如图6中所示，在根据本发明的实施方案的用于制造烧结矿石的方法中，当表层被完全点燃时，在加热步骤中，通过向装载至烧结台车15的混合原料的表层辐照频率为800mhz至3ghz的微波而将混合原料的上层加热1分钟至2分钟。因此，其后，由于燃烧气体被从下方持续抽吸而冷却的混合原料的上层的温度可以被补偿，由此所需的热能供给至装载到烧结台车15的混合原料的上层，使得可以提高烧结矿石的的品质并且回收率。此外，由于利用微波进行加热，并不影响燃烧气体的流动，使得所制造的烧结矿石的品质均匀，并且可以提高所制造的烧结矿石的生产率。如上，当混合原料的上层被完全加热时，主风机18操作以在烧结台车15的下侧产生吸力，使得在燃烧气体被抽吸时制造烧结矿石。如上所述，尽管参照本发明的示例性实施方案进行了描述，但本领域的技术人员可以理解的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和改变，这些修改和改变在所附权利要求中进行了描述。附图标记说明10：矿石仓11：鼓式混料机12：浪涌料斗13：鼓式给料机14：上部矿石料斗15：烧结台车16：偏转板17：点火炉18：主风机19：室20：风箱30：微波加热炉当前第1页12