一种降低高炉块矿含水含粉率的装置和方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金高炉炉料处理领域，具体涉及一种高炉块矿的烘干装置和方法。

背景技术

当前主流的炉料结构为高碱度烧结矿+块矿或酸性球团矿，而提高其中块矿的配比，成为缩短工艺流程、降低环境污染、稳定高炉炉况、减少生产成本的有效措施。

然而，由于块矿通常未经精细化处理直接从矿山运送至炼铁厂，矿石的粒度不均，其中细粉和粘土含量占25％～30％，含水量约6％～10％。特别是进口块矿，采用水路运输，距离远，露天堆存，在物流各环节都易造成块矿含水率增加，使得其黏度大、含粉高的特点更加明显，在使用过程中易粘接皮带和料仓，堵塞筛孔，筛分效果不理想；进而致使块矿表面粘附的粉矿进入高炉，影响高炉透气性和炉况稳定；同时炉内脱附的微细粉矿或随高炉煤气吹出进入炉尘而不参与冶炼，块矿中过多的水量降低了煤气能量的再利用。

对于块矿含粉率高的问题，大部分解决办法是加强筛分，使用多套筛分设备，效率较低；也有将块矿用水进行淘洗，但是会造成块矿湿度大、水污染的问题；将块矿做烘干处理也有研究，如申请公布号为CN102021314A的中国专利申请文件公开了一套利用烧结矿冷却机余热，将块矿直接铺在热的烧结矿表面，对其进行加热的方法，目的是提高入炉炉料的温度，保证炉顶温度在100～170℃；该烘干方式会造成块矿与烧结矿混合后再做烧结矿化学成分检测，其化学成分受取样均匀性影响较大，检测到的碱度也随之波动，给高炉配料造成困扰。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低块矿含水含粉率的装置和方法，主要解决现有高炉炼铁用块矿含水、含粉率高、筛分困难的技术问题。利用该烘干装置可显著提高气-固换热效率，大幅降低能耗；同时该装置可防止粉尘逃逸，除尘效率更高。

在传统烧结工艺中，烧结混合料含燃料，通过点火炉点火，使表层燃料燃烧，再靠抽风作用向下传递热量使下层燃料燃烧，直至烧结完成，由于上、中及下部的烧结料在烧结过程中的烧结温度及时间不同，导致烧结矿的质量存在明显的差异，现有技术缺陷是，表层烧结料固相反应的时间和温度均未达到烧结中下部的条件，固相反应不充分，产生的液相量少，液相结晶时间也短，导致表层烧结矿质量明显低于中下部烧结矿，表层烧结矿基本上为返矿，内返矿率达25～30％，生产效率低，返矿又需要返回重新烧结，造成烧结矿的加工成本增加。本发明通过在点火后的烧结矿表层覆盖一层高炉块矿，一方面用于烘干，一方面可减少表层烧结矿的热量损失，增加表层烧结料固相反应时间，从而提升表层烧结矿质量。

本发明中，块矿被均匀地分布在正在运行的烧结台车上热烧结矿表面上方的钢丝网带上，同时被自上而下的高温烟气加热，经过约20分钟的加热烘烤后，可以有效脱除表水和部分结晶水，同时粉矿通过网带孔隙落入下方表层烧结矿上，最后经筛分和充分混匀后，形成80℃左右，含粉率低于5％的高炉块矿，改善高炉料柱透气性，利于高炉稳定高效生产。

本发明创新性提出将高炉块矿烘干结合于烧结系统的一体化装置和方法，提高块矿产品生产率，拓宽现有装置应用范围，相比现有高炉块矿烘干方式，大大节约了烘干成本，操作简化。

本发明采用的技术方案是，一种降低块矿含水含粉率的装置，包括烧结机，循环烟气系统、钢丝网带输送机、块矿皮带机、块矿料仓，非接触式红外水分测定仪，所述的装置还包括，振动筛，筛下物皮带机，上料皮带机，烟气罩安装在烧结机长度方向据烧结机机头1/5-3/10处正上方的烧结烟气管道上，烟气罩与烧结烟气管道相连通；钢丝网带输送机通过烧结机两侧立柱支撑在烧结机骨架上，钢丝网带输送机的布设高度在钢丝网带输送机下端距离烧结台车料层表层物料3～5cm处，钢丝网带孔径为5mm*5mm，钢丝网带输送机设置在点火保温炉后，钢丝网带输送机下料端长度略长于烧结机下料端。块矿料仓设置在点火保温炉后，块矿料仓的正下方设置有钢丝网带输送机，上料皮带机设置在块矿料仓上方，振动筛设置在钢丝网带输送机下料端，振动筛的下方设置有块矿皮带机和筛下物皮带机。

进一步，循环烟气系统的高温烧结烟气对钢丝网带上的块矿进行烘烤时，所抽取的烧结烟气为烧结机风箱内温度为300℃以上的烧结烟气，效果佳。

进一步，钢丝网带输送机运行速度取决于原始块矿水分和目标水分信息。

进一步，所述红外水分测定仪设置在钢丝网带输送机起始端和下料端。

进一步，所述振动筛的孔径为5mm*5mm，效果佳。

利用上述装置降低块矿含水含粉率的方法，包括以下步骤：

1.上料皮带机连续的将块矿输送至块矿料仓内，后块矿料仓连续地将块矿布在钢丝网带输送机上；布料厚度为10mm，同时烟气罩内的高温循环烟气对钢丝网带输送机上的块矿进行烘烤；

2.钢丝网带输送机根据非接触红外水分测定仪测量的块矿原始水分和目标水分信息调整输送速度；

3.经高温循环烟气烘干后的块矿在钢丝网带输送机下料端落下，落入下方的振动筛中，筛下物皮带机将振动筛的筛下物转运至烧结配料室进行烧结配料，操控块矿皮带机将筛分后的块矿，与烧结矿成品皮带上的烧结矿一同转运至高炉铁矿石料仓。

本发明创新性的设计了钢丝网带输送机装置，将其设置在烧结台车表层料面上，有效地将高炉块矿烘干与烧结过程系统结合，一机两用，大大降低烘干块矿能耗，避免能源浪费，本发明也充分利用了烧结循环烟气的热量，降低了高炉块矿烘干的成本。

本技术方案相比现有技术具有如下积极效果：1、利用了烧结烟气中的高温余热，对块矿进行烘干处理，有利于降低粉末的粘附性，提高筛分效率，降低块矿含粉率。2、高炉块矿筛分后和烧结矿一同进入高炉，在转运途中经过再次筛分和落下，将进一步降低块矿含粉率。3表层烧结矿覆盖一层高炉块矿，减少表层烧结矿烧结热量损失，增加了保温时间，提升表层烧结矿烧成质量。

附图说明

图1为本发明装置的结构示意图

图2为钢丝网带机的结构示意图

图1中标记说明：1-烧结机；2-点火保温炉；3-上料皮带机；4-块矿料仓；5-烟气罩；6-钢丝网带输送机；7-振动筛；8-块矿皮带机；9-筛下物皮带机；10-风箱；11-烟气循环管道；12-主烟道；13-非接触式红外水分测定仪；14-烟囱；

图2中标记说明：1-主动辊；2-钢丝网带；3-挡边结构；4-支撑轴；5-限位器、。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

参见图1，本发明提供一种降低块矿含水含粉率的装置，包括烧结机1，循环烟气系统、钢丝网带输送机6、块矿皮带机8、块矿料仓3，非接触式红外水分测定仪13，所述的装置还包括，振动筛7，筛下物皮带机9，上料皮带机3，烟气罩5安装在烧结机1长度方向据烧结机机头1/5-3/10处正上方的烧结烟气管道上，烟气罩5与循环烟气管道11相连通；钢丝网带输送机6通过烧结机两侧立柱支撑在烧结机骨架上，钢丝网带输送机6的布设高度在钢丝网带输送机下端距离烧结台车料层表层物料3～5cm处，钢丝网带孔径为5～7mm，钢丝网带输送机6设置在点火保温炉2后，钢丝网带输送机6下料端长度略长于烧结机下料端。块矿料仓设置在点火保温炉2后，块矿料仓4的正下方设置有钢丝网带输送机6，上料皮带机3设置在块矿料仓4上方，振动筛7设置在钢丝网带输送机6下料端，振动筛7的下方设置有块矿皮带机8和筛下物皮带机9。

进一步，循环烟气系统的高温烧结烟气对钢丝网带上的块矿进行烘烤时，所抽取的烧结烟气为烧结机风箱内温度为300℃以上的烧结烟气，效果佳。

进一步，钢丝网带输送机6运行速度取决于原始块矿水分和目标水分信息。

进一步，所述红外水分测定仪13设置在钢丝网带输送机6起始端和下料端。

进一步，所述振动筛7的孔径为5mm*5mm，效果佳。

本发明所述一种钢丝网带输送机结构，如图2所示，该钢丝网带输送机结构包括机架、驱动机构、主动辊1、从动辊、钢丝网带2、多个支撑轴4和挡边组件，驱动机构固定设置于机架，主动辊1与驱动机构传动连接，驱动机构能驱动主动辊1转动，主动辊1和从动辊平行且间隔设置，且均转动设置于机架，钢丝网带2一端套设于主动辊1，另一端套设于从动辊，多个支撑轴4均设置于机架，多个支撑轴4均位于主动辊1和从动辊之间，且均与主动辊1平行设置，多个支撑轴4均与钢丝网带2的下表面接触，挡边组件沿钢丝网带2的长度方向设置，挡边组件包括两个挡边结构3，两个挡边结构3分别位于钢丝网带2沿宽度方向的两侧，挡边结构3设有卡槽，支撑轴4卡接于卡槽。

该钢丝网带输送机结构，驱动机构驱动主动辊1转动，主动辊1通过钢丝网带2带动从动辊转动，块矿放置在钢丝网带2上，随钢丝网带2移动。多个支撑轴4能够在钢丝网带2下面支撑钢丝网带2，使钢丝网带2支撑物料的部分更具支撑力，防止塌陷。挡边组件沿钢丝网带2长度方向设置，即挡边组件沿块矿的移动方向设置，。挡边组件的两个挡边结构3分别位于钢丝网带2沿宽度方向的两侧，能防止块矿从钢丝网带2上脱离。通过支撑轴4卡接于挡边结构3的卡槽，来固定挡边结构3，相比于现有技术中通过螺栓来固定长条形挡板，安装或拆卸挡边结构3更加方便快捷，省时省力。

可选地，支撑轴4为圆柱形，支撑轴4可以固定设置于机架，也可以转动设置于机架。可选地，第一卡槽31呈半圆形。第一卡槽31与支撑轴4卡接后，支撑轴4部分位于第一卡槽31内，且位于第一卡槽31内的部分的外表面与第一卡槽31的内壁贴合。能防止挡边结构3沿钢丝网带2的长度方向移动。

可选地，挡边结构3由PP材料制成。加工方便，质量轻，容易搬运和安装，且成本低。

可选地，支撑轴4由金属材料制成。支撑轴4具有足够的刚度，足以支撑传送带2和安装挡边结构3。

利用上述装置降低块矿含粉率的方法，包括以下几个步骤：

1上料皮带机3连续的将块矿输送至块矿料仓4内，后块矿料仓4连续地将块矿布在钢丝网带输送机6上；布料厚度为10～20mm，同时烟气罩5内的高温循环烟气对钢丝网带输送机6上的块矿进行烘烤；

2钢丝网带输送机6根据非接触红外水分测定仪13测量的块矿原始水分和目标水分信息调整输送速度；

3.经高温循环烟气烘干后的块矿在钢丝网带输送机6下料端落下，落入下方的振动筛7中，筛下物皮带机9将振动筛7的筛下物转运至烧结配料室进行烧结配料，操控块矿皮带机8将筛分后的块矿，与烧结矿成品皮带上的烧结矿一同转运至高炉铁矿石料仓。

实施例1，

以某钢厂烧结机为例，系统所用的引风机为SJ1800型、静电除尘器为HHD-30/3/1型、皮带机为SJ20型、振动筛为GFS型、电动插板阀为ZQ型，均为其自由设备利旧，烟气罩、烘烤炉、管道、块矿料仓采用304不锈钢加工制作。

烧结机共有22个风箱，则抽取7/10-4/5处的风箱即16、17号风箱的烟气进行利用，烟气温度在320℃左右；风箱面积为1.5m2，台车宽度为4m，烟气罩面积为6m2，宽度为4m，长度为1.5m。与烧结机配套的高炉使用块矿量为15.6t/h，块矿含粉率为20％，设计钢丝网带输送机每小时烘烤8t块矿，振动筛的孔径为5mm×5mm；本发明装置通过计算机系统进行自动控制。

一种降低块矿含水含粉率的装置，包括烧结机1，循环烟气系统、钢丝网带输送机6、块矿皮带机8、块矿料仓3，非接触式红外水分测定仪13，所述的装置还包括，振动筛7，筛下物皮带机9，上料皮带机3，烟气罩5安装在烧结机1长度方向据烧结机机头1/5-3/10处正上方的烧结烟气管道上，烟气罩5与循环烟气管道11相连通；钢丝网带输送机6通过烧结机两侧立柱支撑在烧结机骨架上，钢丝网带输送机6的布设高度在钢丝网带输送机下端距离烧结台车料层表层物料5cm处，钢丝网带孔径为5mm*5mm，钢丝网带输送机6设置在点火保温炉2后，钢丝网带输送机6下料端长度略长于烧结机下料端。块矿料仓设置在点火保温炉2后，块矿料仓4的正下方设置有钢丝网带输送机6，上料皮带机3设置在块矿料仓4上方，振动筛7设置在钢丝网带输送机6下料端，振动筛7的下方设置有块矿皮带机8和筛下物皮带机9。

进一步，循环烟气系统的高温烧结烟气对钢丝网带上的块矿进行烘烤时，所抽取的烧结烟气为烧结机风箱内温度为300℃以上的烧结烟气，效果佳。

进一步，钢丝网带输送机6运行速度取决于原始块矿水分和目标水分信息。

进一步，所述红外水分测定仪13设置在钢丝网带输送机6起始端和下料端。

进一步，所述振动筛7的孔径为5mm*5mm，效果佳。

一种降低块矿含水含粉率的方法，包括以下步骤：

上料皮带机3连续的将块矿输送至块矿料仓4内，后块矿料仓4连续地将块矿布设在钢丝网带输送机6上；布料厚度为20mm，同时烟气罩5内地高温循环烟气对钢丝网带输送机6上的块矿进行烘烤；

钢丝网带输送机6起始端的非接触红外水分测定仪13测得原始块矿水分含量8％，下料端原始块矿水分为3％，钢丝网带输送速度适宜。从上料到下料烘干时长约为20min，处理块矿能力为8t/h。

经高温循环烟气烘干后的块矿在钢丝网带输送机6下料端落入下方振动筛7中，经过振动筛7筛下的小于5mm块矿粉末与除尘灰分别返回烧结配料室参与配料，大于5mm的已烘干块矿进入块矿皮带机上，再与成品烧结矿一起进入高炉。

经过烘干再筛分，再转运进入高炉，降低了高炉块矿含粉率20％，较大的改善了高炉的透气性，对高炉操作技术指标的提高有明显作用。

实施例2

采用与实施例1相同的装置和方法，仅参数不同：

块矿料仓4将块矿布设在钢丝网带输送机6的布料厚度为10mm，下料端原始块矿水分为1％；处理块矿能力为4t/h，综合考虑单位时间块矿处理量和块矿烘干效果，布料厚度为20mm更有利于实际生产。

对比例3

钢铁厂主要采取块矿烘干-筛分技术来解决问题。其中使用的块矿烘干-筛分系统由燃烧炉，空气、煤气管路，烘干机，输送及筛分系统，烟气处理及排烟系统组成；其中烘干机种类较多，包括转筒烘干机、球团竖炉、球团烘干机及其它。专利CN201320640715.4、CN201520859157.X和CN201520865318.6介绍了高炉块矿成套烘干装置，均采用转筒烘干机。然而，在普遍应用的块矿烘干-筛分技术的运行过程中，存在以下问题：转筒烘干机处理量大(600t/h)，但热风仅与块矿物料表面接触，气-固换热效率低，能量消耗较高；对于处理所产生的高温粉尘，采用喷淋泡沫除尘所产生泥浆，不仅需要进行沉淀排放，而且增加工序空间和排放难度；在运行时，由于密封等问题，烘干产生的粉尘极易污染环境。而球团竖炉与球团烘干机的改造过程中都存在场地小、运输与转运难度高、粉尘污染严重、烘干不均匀等问题

专利CN201710861964.9介绍了一种降低块矿含粉率的装置和方法，主要是利用烧结机高温段烟气的余热来烘干块矿并进行烟气循环利用。

本发明专利克服了上述技术中能耗高，工序复杂，粉尘污染，运输转运等问题，利用高温循环烟气在密闭的烧结系统中实现对块矿的烘干，提出烧结机料层表面烘干的新方法，为高炉块矿烘干提供新思路。

除上述实施例外，本技术方案还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。