一种低污染且快速的铁矿烧结方法及系统技术方案

一种低污染且快速的铁矿烧结方法及系统，该方法包括以下步骤：1)制作3D打印混合料：将原料进行混合均匀得到3D打印混合料，所述原料包括：铁矿石、熔剂、固体燃料、返矿、二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、纤维；2)制作混合矿：采用3D打印技术将3D打印混合料制作成匀实型混合矿；3)点火处理：对匀实型混合矿进行点火处理，使得匀实型混合矿进入燃烧状态；4)烧结处理：对匀实型混合矿进行烧结处理得到高温烧结矿。本申请提供的技术方案，能够提高烧结所得到的产品质量和减少烧结过程产生的污染，提高环保水平，减少企业经营成本。

【技术实现步骤摘要】
一种低污染且快速的铁矿烧结方法及系统
本专利技术涉及一种铁矿烧结方法，具体涉及一种低污染且快速的铁矿烧结方法，属于矿料烧结
；本专利技术还涉及一种低污染且快速的铁矿烧结系统。
技术介绍
钢铁作为工业化进程中不可替代的结构性、功能性材料，其消耗量在相当长时间内占据金属总消耗量的95％以上，烧结过程是生产钢铁的前期主要工序之一，我国高炉入炉料以烧结矿为主，大部分烧结厂的规模效应显著，比如2018年宝钢炼铁厂、武钢炼铁厂、沙钢炼铁厂烧结矿年产量分别为1523、1983、2646万吨。现阶段烧结过程主要是将烧结混合料(含铁原料、燃料、熔剂及返矿等)配以适量的水分，经混匀及制粒后铺到烧结机的台车上，烧结料表面点火后，在下部风箱强制抽风作用下，料层内燃料自上而下燃烧并放热，混合料在高温作用下发生一系列物理、化学变化，最终固结成烧结矿。但是，由于烧结矿生产过程中存在物料偏析严重、透气性不均一等不足，在后续的烧结生产中容易出现环境污染严重、反应温度高、反应时间长等问题，影响了烧结工序的绿色发展。而3D打印技术采用精细的电脑控制程序，可实现烧结工序的统一性、精确性；制备的匀实型烧结混合料粒度均一、透气性优良，可降低反应温度与时间，减少环境污染，提高烧结生产的稳定性。因此，有必要开发一种基于3D打印的低污染且快速铁矿烧结方法，缩减生产成本，降低能耗水平，提高产品品质。我国铁前工序以烧结为主，约占70％。而国外铁前工序基本以球团为主，部分国家球团占比甚至高达100％。烧结工序虽然在我国优势地位明显，但随着国家节能减排、绿色环保政策的深入实施，烧结工序在某些方面依然存在技术问题。布料是烧结工序的一个重要环节，烧结机上布料均匀与否，直接影响烧结矿的产量与质量，均匀布料是烧结生产的基本要求。布料时要求烧结混合料的粒度、化学组成及水等沿台车宽度均匀分布，料面平整，并保持料层具有均一良好的透气性，混合料中小球破坏率低，料层的上、中、下部粒度偏析需合理，烧结过程中达到料层上、中、下部烧结温度基本相同。但是，由于铁矿原料存在粒度、比重、湿度等方面的差异，以及布料设备及布料技术的限制，导致现阶段烧结布料易出现偏析现象，影响烧结混合料透气性水平，现有技术存在的问题包括：(1)混合料布料均匀度差，需高温长时间进行弥补。烧结混合料偏析严重，透气性水平低，导致部分物料过烧，而部分物料欠烧。为了达到整体物料合格的烧结效果，只能采取高温长时间的工序环境。烧结反应温度一般为1250～1450℃，反应时间一般介于25～60min，物料在高温环境下长时间置于烧结机中，不仅消耗大量能源，而且大大增加了设备的负荷；(2)焦粉配比量高，环境污染严重。高温长时间的烧结工序环境主要通过提高焦粉配比实现，但是焦粉是烧结烟气污染的主要来源之一，其在烧结过程中释放大量SO2、NOX等污染物，环境危害大。因此，如何提供一种低污染且快速的铁矿烧结方法，其能够提高烧结所得到的产品质量和减少烧结过程产生的污染，提高环保水平，减少企业经营成本，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术将3D打印技术与在我国污染严重、能耗偏高的铁矿烧结工艺结合，采用精细的3D打印电脑程序控制技术，制备的匀实型烧结混合料强度高、热稳定性好、孔隙发达，可有效降低反应温度和时间，解决物料粘结篦条的难题，有望为铁矿烧结工艺在我国的发展开辟一条更环保更低耗的途径。本专利技术提供一种低污染且快速的铁矿烧结方法，该方法包括以下步骤：1)制作3D打印混合料：将原料进行混合均匀得到3D打印混合料，所述原料包括：铁矿石、熔剂、固体燃料、返矿、二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、纤维；2)制作混合矿：采用3D打印技术将3D打印混合料制作成匀实型混合矿；3)点火处理：对匀实型混合矿进行点火处理，使得匀实型混合矿进入燃烧状态；4)烧结处理：对匀实型混合矿进行烧结处理得到高温烧结矿。根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种低污染且快速的铁矿烧结方法：一种低污染且快速的铁矿烧结方法，该方法包括以下步骤：1)制作3D打印混合料：将原料进行混合均匀得到3D打印混合料，所述原料包括：铁矿石、熔剂、固体燃料、返矿、二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、纤维；2)制作混合矿：采用3D打印技术将3D打印混合料制作成匀实型混合矿；3)点火处理：对匀实型混合矿进行点火处理，使得匀实型混合矿进入燃烧状态；4)烧结处理：对匀实型混合矿进行烧结处理得到高温烧结矿。作为优选，所述3D打印混合料包括：铁矿石：60-130重量份，优选为70-120重量份，更优选为80-110重量份；熔剂：0.5-18重量份，优选为1-15重量份，更优选为2-12重量份；固体燃料：0.5-15重量份，优选为1-13重量份，更优选为1.5-11重量份；返矿：0.8-30重量份，优选为1-25重量份，更优选为1.5-20重量份；二氧化钛：0.01-3重量份，优选为0.03-2重量份，更优选为0.05-1.5重量份；五氧化二钒：0.01-4重量份，优选为0.03-3重量份，更优选为0.05-2重量份；三氧化钨：0.01-3重量份，优选为0.03-2.5重量份，更优选为0.05-2重量份；纤维：0.01-3重量份，优选为0.03-2重量份，更优选为0.05-1.5重量份；水：1-25重量份，优选为2-20重量份，更优选为3-15重量份。作为优选，在步骤3)中，所述点火处理的温度为1100℃-1400℃，优选为1200℃-1300℃；所述点火处理的时间为20-120秒；优选为40-60秒；点火处理过程中的真空度为2-8kPa；优选为4-6kPa，点火处理的深度为5-40mm；优选为10-20mm。作为优选，在步骤4)氧化焙烧处理包括以下步骤：4a)保持点火处理后烧结过程中的烧结温度区间为900-1400℃；优选为1000-1200℃；4b)控制烧结处理持续的时间为5-60min；优选为10-30min；4c)将完成烧结处理后的混合矿进行冷却处理，当混合矿温度降至200℃时取出得到成品烧结矿。作为优选，所述铁矿石为赤铁矿、磁铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿中的一种或多种；作为优选，所述铁矿石优选为赤铁矿和/或磁铁矿；所述铁矿石的粒径为0-3mm，优选为0.05-2mm，更优选为0.1-1mm；作为优选，所述铁矿石的含水率小于10％，优选为小于8％，更优选为小于6％；作为优选，所述铁矿石的全铁品位TFe≥60％，优选≥63％，更优选≥66％。作为优选，所述熔剂为生石灰、石灰石、白云石、蛇纹石中的一种或多种；作为优选，所述熔剂为生石灰和/或石灰石；作为优选，熔剂的粒径为0.05-0.3mm，优选为0.05-0.1mm。作为优选，所述固体燃料为木炭、焦炭、煤球以及生物质颗粒燃料中的一种或多种；作为优选，所述固体燃料为焦炭；作为优选，所述固体燃料的粒径为0.1-1mm，优选为0.2-0.5mm。作为优选，所述二氧化钛为纳米级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n1)制作3D打印混合料：将原料进行混合均匀得到3D打印混合料，所述原料包括：铁矿石、熔剂、固体燃料、返矿、二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、纤维；/n2)制作混合矿：采用3D打印技术将3D打印混合料制作成匀实型混合矿；/n3)点火处理：对匀实型混合矿进行点火处理，使得匀实型混合矿进入燃烧状态；/n4)烧结处理：对匀实型混合矿进行烧结处理得到高温烧结矿。/n

【技术特征摘要】
1.一种低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)制作3D打印混合料：将原料进行混合均匀得到3D打印混合料，所述原料包括：铁矿石、熔剂、固体燃料、返矿、二氧化钛、五氧化二钒、三氧化钨、纤维；
2)制作混合矿：采用3D打印技术将3D打印混合料制作成匀实型混合矿；
3)点火处理：对匀实型混合矿进行点火处理，使得匀实型混合矿进入燃烧状态；
4)烧结处理：对匀实型混合矿进行烧结处理得到高温烧结矿。


2.根据权利要求1所述的低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，所述3D打印混合料包括：铁矿石：60-130重量份，优选为70-120重量份，更优选为80-110重量份；
熔剂：0.5-18重量份，优选为1-15重量份，更优选为2-12重量份；
固体燃料：0.5-15重量份，优选为1-13重量份，更优选为1.5-11重量份；
返矿：0.8-30重量份，优选为1-25重量份，更优选为1.5-20重量份；
二氧化钛：0.01-3重量份，优选为0.03-2重量份，更优选为0.05-1.5重量份；
五氧化二钒：0.01-4重量份，优选为0.03-3重量份，更优选为0.05-2重量份；
三氧化钨：0.01-3重量份，优选为0.03-2.5重量份，更优选为0.05-2重量份；
纤维：0.01-3重量份，优选为0.03-2重量份，更优选为0.05-1.5重量份；
水：1-25重量份，优选为2-20重量份，更优选为3-15重量份。


3.根据权利要求2中所述的低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，在步骤3)中，所述点火处理的温度为1100℃-1400℃，优选为1200℃-1300℃；所述点火处理的时间为20-120秒；优选为40-60秒；点火处理过程中的真空度为2-8kPa；优选为4-6kPa，点火处理的深度为5-40mm；优选为10-20mm。


4.根据权利要求3中所述的低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，在步骤4)氧化焙烧处理包括以下步骤：
4a)保持点火处理后烧结过程中的烧结温度区间为900-1400℃；优选为1000-1200℃；
4b)控制烧结处理持续的时间为5-60min；优选为10-30min；
4c)将完成烧结处理后的混合矿进行冷却处理，当混合矿温度降至200℃时取出得到成品烧结矿。


5.根据权利要求4中所述的低污染且快速的铁矿烧结方法，其特征在于，所述铁矿石为赤铁矿、磁铁矿、镜铁矿、褐铁矿、菱铁矿中的一种或多种；作为优选，所述铁矿石优选为赤铁矿和/或磁铁矿；所述铁矿石的粒径为0-3mm，优选为0.05-2mm，更优选为0.1-1mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，戴波，
申请(专利权)人：中冶长天国际工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43