在球团炉中生产焙烧球团的方法与流程

1.本发明涉及矿石团聚方法。更具体地说，本发明涉及一种球团化方法。


背景技术：

2.矿石团聚操作的目的是使送入高炉或直接还原炉的炉料(基本由铁矿石和助熔剂(硅石、氧化铝和石灰)组成)具有适当形状和机械强度，以适应炉料所在高炉或直接还原反应器中的下行路径，并使气体渗过炉料。在已知的团聚操作中，压块、烧结和球团最为突出。
3.该球团化方法包括获得直径约为8～18mm的球形团块，称为“球团矿”，是通过在造球圆盘或圆筒上滚动铁矿精粉而成。在圆盘或圆筒上轧制铁矿精粉形成的球团称为生球团或球团原料。
4.生球团随后在球团炉中接受1200℃以上的热处理，形成成品球，被称为烧焙球团、烧结球团或简称“球团”。
5.在球团炉中进行的热处理通常称为焙烧，目的是大幅提高生球团的物理强度，通过改变铁矿石的微观结构将其转化为焙烧球团，这种现象称为烧结。
6.在带式焙烧炉的烧结或焙烧过程中，生球团被装入一个称为篦条车的容器中，篦条车将其运送通过炉子的各个工艺区。生球团被连续送入篦条车上，形成一个整体球团矿层，被称为球团矿床。
7.生球团焙烧是通过炉内工艺气体与球团矿床之间的热交换来实现的。焙烧气体的温度由焙烧机组通过化石燃料(通常是燃油或天然气)的消耗来控制。铁矿石颗粒之间建立的结合力直接受温度、炉料在此温度下的持久性以及炉内气氛性质的影响。
8.一般来说，带式焙烧炉中使用的化石燃料价格昂贵，并且会增加温室气体的排放。为了规避这一问题，可在生球团内部使用固体碳作为额外热源，有助于降低球团矿床顶部和底部之间的温度梯度，从而减少焙烧机中的燃料消耗。然而，在生球团中使用碳，将会增加焙烧后球团的孔隙率，并从某种程度上降低球团的机械强度。
9.本发明以简单有效的方式解决了上述现有技术中存在的问题。


技术实现要素：

10.本发明的第一个目的是提供一种在球团炉中生产焙烧球团的方法，该方法可在球团矿焙烧过程中减少球团矿床的温度梯度。
11.本发明的第二个目的是提供一种在球团炉中生产焙烧球团的方法，该方法可减少燃料——特别是焙烧机中所使用的化石燃料的消耗，从而减少温室气体排放(gee)。
12.为了达成上述目的，本发明提供了一种在球团炉中生产焙烧球团的方法，该方法包括以下步骤：(i)提供将要在球团炉内焙烧的生球团床；(ii)在球团炉内焙烧生球团之前向生球团床中添加燃料压块；(iii)在球团炉内进行生球团的焙烧。
附图说明
13.下面结合相应附图及其各自参考编号对本发明进行详细说明。
14.图1示出了本发明方法所使用球团炉的剖面示意图。
15.图2示出了本发明方法中用于堆放球团矿床和燃料压块的篦条车。
16.图3示出了气体流经球团矿床和燃料压块所在篦条车的情况。
17.图4a和图4b分别示出了现有技术中已知的和本发明中的焙烧过程中球团矿床的温度梯度。
具体实施方式
18.首先，应指出的是，以下描述将从本发明的一个优选实施例出发。然而，对于本领域的任何技术人员而言，本发明并不局限于该等实施例。
19.如上所述，在球团炉10中生产焙烧球团的方法，概括地说，通常包括以下步骤：
20.(i)提供将在球团炉10内焙烧的生球团20床；以及
21.(ii)在球团炉10内进行生球团20的焙烧。
22.本发明通过在球团炉10内焙烧生球团20之前，将燃料压块30添加到生球团20床中，解决了现有技术中存在的问题。因此，在焙烧过程中，燃料压块30与生球团20床同时存在，会促进球团炉10内部热量的大量释放。因此，当与生球团20混合时，燃料压块30会导致局部能量剧增，从而减少附近的球团并形成“球团簇”。
23.优选地，如图2和图3所示，燃料压块30被添加在生球团20床的上方。在这种结构中，燃料压块30焙烧释放的能量通过气流进入整个球团矿床(见图3)，而不会导致球团矿床上层靠近燃料压块30的球团发生剧烈烧结。
24.如图2所示，生球团20被放置在一个被称为篦条车40的容器中，篦条车以特定速度将生球团输送到球团炉10的各个工艺区内。优选地，在篦条车40的表面沉积一层由焙烧球团组成的衬层50，以保护其免受焙烧过程高温的影响。这样，如图2和图3所示，生球团20就会沉积在篦条车上的衬层50上。
25.优选地，使用的燃料压块30可以来自生物质，如玉米炭、甘蔗炭、桉树炭、稻壳炭等。这样，通过不使用(或至少使用少量)化石燃料来减少温室气体排放，生物质残渣将被用来实现本发明的技术。或者，使用的燃料压块30至少可以部分来自无烟煤、煤、绿色石油焦等化石燃料。由于每种燃料的反应性和热值不同，必须适当调整球团炉10的燃料量和焙烧机强度。
26.在生球团20床上方使用燃料压块30的工业试验中，观察到所生产的球团物理性能方面的质量提高了约5％，此外，位于床顶部和底部的球团物理性能方面的质量也更加均匀。因此，证实了本发明工艺在减少温度梯度方面的极大效率，这使得位于床底部球团能够获得更大的热阻力。
27.此外，在生球团20床上方使用燃料压块30所带来的温度梯度的减小，导致了球团矿焙烧阶段的加速，从而提高了球团炉10内部篦条车的速度，进而提高了生产率。
28.图4a示出了现有技术中已知的球团矿床在焙烧周期过半时的温度梯度。图4b则示出了采用本发明方法的球团矿床在焙烧周期过半时的温度梯度。因此，在采用本发明方法时，温度梯度显著降低。
29.燃料压块30由于焙烧在球团矿床顶部烧焦产生的灰分，可在焙烧后的球团筛分步骤中去除。此外，在筛分后还可采用磁选步骤，将焙烧后的燃料压块灰分与焙烧后的球团精粉分离，从而更好地利用副产品。
30.优选地，本发明方法中使用的燃料压块30可以具有多种形状：圆柱形、球形、立方形、枕形等。此外，本发明方法中使用的燃料压块30可以通过任何燃料团聚方法生产，例如压块或挤压。
31.优选地，本发明中使用的燃料压块30的灰分含量为5％至40％。
32.优选地，燃料压块30的尺寸范围为15至45mm。更优选地，对于由化石燃料生产的燃料压块，燃料压块30的尺寸范围为15至30mm；对于由生物质生产的燃料压块，燃料压块的尺寸范围为25至45mm。
33.优选地，本发明方法中采用的用量为每吨生球团20使用3至15千克燃料压块30，更优选地，本发明方法中采用的用量为：对于灰分含量为20％至40％的燃料压块，每吨生球团20使用6至15千克燃料压块30；对于灰分含量为5％至20％的燃料压块，每吨生球团20使用3至10千克燃料压块30。
34.因此，如上所述，本发明提供一种在球团炉中生产焙烧球团的方法，该方法显著降低了球团焙烧过程中球团矿床的温度梯度。此外，与现有技术的球团化方法相比，本发明还具有以下技术优势：
35.(i)减少焙烧机的燃料消耗；
36.(ii)减少球团内部的燃料消耗；
37.(iii)提高球团矿床的渗透性；
38.(iv)提高生产球团的机械强度；
39.(v)提高球团质量的均匀性；
40.(vi)提高生产率；以及
41.(vii)使用生物质压块时可减少温室气体排放，从而使在球团炉中焙烧球团的生产方法比现有技术中的传统方法更具可持续性。
42.本专利申请的保护范围允许存在多种变化。在任何方面，本发明的实施方式都应被视为仅出于示例目的而非限制目的。

技术特征：
1.一种在球团炉(10)中生产焙烧球团的方法，包括以下步骤：提供将要在球团炉(10)内焙烧的生球团(20)床；以及在球团炉(10)内进行生球团(20)的焙烧，所述方法的特征在于还包括以下步骤：在球团炉(10)内焙烧生球团之前向生球团(20)床中添加燃料压块(30)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将燃料压块(30)添加到生球团(20)床上方。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，提供生球团(20)床的步骤至少在一个篦条车(40)上进行。4.根据权利要求1至3中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述燃料压块(30)来自生物质或化石燃料。5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在焙烧后筛分球团的步骤。6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述燃料压块(30)的灰分含量在5％至40％之间。7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述燃料压块(30)的尺寸范围为15至45mm。8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的方法，其特征在于，所述球团炉(10)为带式焙烧炉。

技术总结
本发明涉及一种球团化方法。在此方案中，本发明提供了一种在球团炉(10)内生产焙烧球团的方法，包括以下步骤：(i)提供将要在球团炉(10)内焙烧的生球团(20)床；(ii)在球团炉(10)内焙烧生球团之前向生球团(20)床中添加燃料压块(30)；(iii)在球团炉(10)内进行生球团(20)的焙烧。(20)的焙烧。(20)的焙烧。


技术研发人员：弗朗西斯科
受保护的技术使用者：淡水河谷公司
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2023/10/20