制备金属化球团的方法和系统技术方案

本发明专利技术提出了制备金属化球团的方法和系统，其中，制备金属化球团的方法包括：将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂进行第一混合，以便得到第一混合物料；将第一混合物料进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂进行第二混合，以便得到第二混合物料；将母球与第二混合物料进行第二造球处理，以便使金属铁粉对母球进行包裹，得到以母球为核心的复合含碳球团；将复合含碳球团送至转底炉内进行多层布料，并在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将金属化球团进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。利用该方法可以有效增大布料厚度，并且可以有效防止表面球团熔化，提高了多层球团的金属化率和还原的均匀性。

【技术实现步骤摘要】
制备金属化球团的方法和系统
本专利技术属于能源与冶金领域，具体而言，涉及制备含碳球团的方法和系统。
技术介绍
转底炉具有还原温度高、加热时间短、炉料与炉底相对静止等特点，能较好地满足直接还原要求。目前转底炉一般用于处理各种复合矿、低品位复杂难选矿和冶金含铁固体废弃物等。转底炉内含碳球团升温、反应所需热量主要依靠炉壁、炉气的辐射传热，转底炉烟气与炉料之间几乎没有对流传热，因此要求炉内球团薄层均匀布料，料层厚度一般为薄料层(～50mm)操作，致使转底炉产能较低，从而间接地导致转底炉内热量利用率低。而对于一些冶金固废资源，如铜渣、铅锌渣、钢铁厂含锌粉尘等可挥发物(如铅、锌)成分含量较高，这些元素与铁元素同样具有很高的回收价值，含铅锌物质经还原挥发后进入转底炉烟道再通过转底炉的烟气处理系统进行收集，作为副产品回收。铁元素的回收同样需要很好的还原效果，将铁矿物还原为金属铁，然后通过磁选分离出金属铁粉进行回收。如果铺料厚度过厚影响球团中挥发物的挥发，另外转底炉炉膛温度与球团物料之间依靠辐射传热的传热能力差，炉膛温度与球团温度差值高，多层球团布料时，上层球团与底层球团之间温度差值大，因此会存在着厚料层还原时指标不稳定，还原不均匀的现象。体现到生产上，需要进一步降低料层厚度，以提高指标，从而降低了转底炉的生产效率。现在在转底炉内铺成厚料层，一般需要提高转底炉的温度以增大传热效果，但是温度过高会导致球团熔化，特别是表层球团物料熔化，最终恶化炉料通气性，指标变差。同时致使炉料在炉底粘结，侵蚀炉底材料，降低转底炉的寿命。因此，现有的转底炉处理含碳球团的工艺还有待进一步改进。专利
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出制备金属化球团的方法和系统。利用该方法和系统可以有效增大布料厚度，由原来的1～3层增至到3～6层，并且可以有效防止表面球团熔化，提高了多层球团的金属化率。根据本专利技术的一个方面，本专利技术提出了一种制备金属化球团的方法，包括：将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂进行第一混合，以便得到第一混合物料；将所述第一混合物料进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂进行第二混合，以便得到第二混合物料；将所述母球与所述第二混合物料进行第二造球处理，以便使所述金属铁粉对所述母球进行包裹，得到以所述母球为核心的复合含碳球团；将所述复合含碳球团送至转底炉内进行多层布料，并在所述转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将所述金属化球团进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。由此，本专利技术上述实施例的制备金属化球团的方法，首先将含铁原料与还原煤和助熔剂制成母球，再以母球为核心，在母球的外层包裹金属铁粉层，进而得到复合含碳球团，其次将该复合含碳球团在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团。由此通过两次造球，在含铁原料母球的表面包裹金属铁粉层，得到复合含碳球团。在直接还原过程中，含铁物料中铁及其他金属氧化物被逐渐还原，复合含碳球团表层的金属铁粉层可以防止球团表面软熔粘连，同时快速吸热并向下层球团进行热传导，将炉膛热量传递到球团内部以及下层球团，从而得到金属化率高、球团还原率均匀、可挥发物挥发彻底的优质金属化球团。由于该复合含碳球团具有良好的传热效果，所以可以将转底炉直接还原的布料厚度增至6～8层，由此可以显著提高转底炉的处理效率。另外，根据本专利技术上述实施例的制备金属化球团的方法还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述含铁原料中的铁含量为20～50质量％，所述含铁原料为铜冶炼过程产生的铜渣、钢铁厂产生的含锌尘泥、铅锌冶炼过程产生的铅锌渣中的至少一种，该类含铁物料中可挥发物较多，富含锌、铅、钾、钠等可挥发元素，含有低熔点物质如铁酸锌、硫酸锌、氧化锌、硫酸铅、黄钾铁矾，直接还原过程中球团容易软熔粘结，软熔粘结后的球团不利于铅锌钾钠的挥发，因此也就不利于铅锌钾钠等金属元素的回收。在本专利技术的一些实施例中，所述母球中的碳氧比为1.5～2.2。由此可以进一步提高还原效果。在本专利技术的一些实施例中，所述金属铁粉与所述粘结剂的质量比为100：4～6。由此可以有效保证球团外壳的强度。在本专利技术的一些实施例中，所述金属铁粉的粒度为0.074～0.1mm。由此可以有效地包裹在母球的表层，同时保证球团中可挥发物的挥发。粒度过细不利于可挥发物的挥发，粒度过粗不利于包括在母球表层形成强度合格的复合含碳球团。在本专利技术的一些实施例中，所述母球的粒径为10～14mm，所述复合含碳球团的粒径为11～16mm。在本专利技术的一些实施例中，所述金属铁粉包裹所述母球的厚度为1～2mm。由此起到有效的吸热传热和提高下层球团温度的作用。在本专利技术的一些实施例中，所述多层布料的层数为6～8层，高度为50～100mm。由此显著增高铺料厚度，可以进一步提高转底炉处理效率。在本专利技术的一些实施例中，所述直接还原处理的温度为1000～1250℃，时间为10～30min。在本专利技术的一些实施例中，上述制备金属化球团的方法进一步包括：将经过所述磁选处理得到的所述金属铁粉的一部分返回用于所述第二混合。根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提出了一种实施前面所述的制备金属化球团的方法的系统，该系统包括：第一混合装置，所述第一混合装置具有含铁原料入口、还原煤入口、助熔剂入口、粘结剂入口和第一混合物料出口；第一造球装置，所述第一造球装置具有第一混合物料入口和母球出口，所述第一混合物料入口与所述第一混合物料出口相连；第二混合装置，所述第二混合装置具有金属铁粉入口、粘结剂入口和第二混合物料出口；第二造球装置，所述第二造球装置具有母球入口、第二混合物料入口和复合含碳球团出口，所述母球入口与所述母球出口相连，所述第二混合物料入口与所述第二混合物料出口相连；转底炉，所述转底炉具有进料区、还原区和出料区，所述进料区具有复合含碳球团入口，所述出料区具有金属化球团出口，所述复合含碳球团入口与所述复合含碳球团出口相连；以及磨矿磁选装置，所述磨矿磁选装置具有金属化球团入口、金属铁粉出口和尾矿出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连。由此，采用本专利技术上述实施例的制备金属化球团的系统，首先利用第一造球装置和第二造球装置将含铁原料与还原煤和助熔剂制成母球，再以母球为核心，在母球的外层包裹金属铁粉层，进而得到复合含碳球团，其次将该复合含碳球团在转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团。由此通过两次造球，在含铁原料母球的表面包裹金属铁粉层，得到复合含碳球团。在转底炉内的直接还原过程中，含铁物料中铁及其他金属氧化物被逐渐还原，复合含碳球团表层的金属铁粉层可以防止球团表面软熔粘连，同时快速吸热并的向下层球团进行热传导，将炉膛热量传递到球团内部以及下层球团，从而得到金属化率高、球团还原率均匀、可挥发物挥发彻底的优质金属化球团。由于该复合含碳球团具有良好的传热效果，所以可以将转底炉直接还原的布料厚度增至6～8层，由此可以显著提高转底炉的处理效率。附图说明图1是根据本专利技术一个实施的制备金属化球团的方法的流程示意图。图2是根据本专利技术另一个实施的制备金属化球团的方法的流程示意图。图3是根据本专利技术一个实施例的制备金属化球团的系统的结构示意图。具体实施方式下面详细本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备金属化球团的方法，其特征在于，包括：将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂进行第一混合，以便得到第一混合物料；将所述第一混合物料进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂进行第二混合，以便得到第二混合物料；将所述母球与所述第二混合物料进行第二造球处理，以便使所述金属铁粉对所述母球进行包裹，得到以所述母球为核心的复合含碳球团；将所述复合含碳球团送至转底炉内进行多层布料，并在所述转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将所述金属化球团进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。

【技术特征摘要】
1.一种制备金属化球团的方法，其特征在于，包括：将含铁原料、还原煤、助熔剂和粘结剂进行第一混合，以便得到第一混合物料；将所述第一混合物料进行第一造球处理，以便得到母球；将金属铁粉与粘结剂进行第二混合，以便得到第二混合物料；将所述母球与所述第二混合物料进行第二造球处理，以便使所述金属铁粉对所述母球进行包裹，得到以所述母球为核心的复合含碳球团；将所述复合含碳球团送至转底炉内进行多层布料，并在所述转底炉内进行直接还原处理，以便得到金属化球团；以及将所述金属化球团进行球磨和磁选处理，以便得到金属铁粉和尾矿。2.根据权利要求1所述的制备金属化球团的方法，其特征在于，所述含铁原料中的铁含量为20～50质量％，所述含铁原料为铜冶炼过程产生的铜渣、钢铁厂产生的含锌尘泥、铅锌冶炼过程产生的铅锌渣中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备金属化球团的方法，其特征在于，所述母球中的碳氧比为1.5～2.2。4.根据权利要求1所述的制备金属化球团的方法，其特征在于，所述金属铁粉与所述粘结剂的质量比为100：4～6。5.根据权利要求1所述的制备金属化球团的方法，其特征在于，所述金属铁粉的粒度为0.074～0.1mm。6.根据权利要求1所述的制备金属化球团的方法，其特征在于，所述母球的粒径为10～14mm，所述复合含碳球团的粒径为11～16mm，任选地，所述金属铁粉包裹所述母球的厚度为1～2mm。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：古明远，王福佳，曹志成，薛逊，吴道洪，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32