本发明涉及冶金烧结矿，具体涉及一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿及其制备方法。
背景技术：
1、fmg混合粉的品位在58%左右，属于褐铁矿，烧结性能一般，是烧结配矿含铁料的重要组成。钢铁行业中为了降低成本，常采用价格较低的粉矿代替部分高价格的fmg混合粉以降低成本，但是低价格铁矿粉常由于s、p等杂质含量较高，且tfe、sio2含量低等原因，比如库利粉，大比例使用会导致烧结矿成品率低、生产率下降、成品矿粒度中小于10mm的比例过多、烧结矿低温还原粉化指数（rdi）、转鼓强度等性能劣化，影响使用效果，从而使其应用受到限制，无法实现真正有效的降低配矿成本。
技术实现思路
1、针对以上现有技术的不足，本发明提供一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿及其制备方法。本发明利用库利粉代替fmg混合粉，在大幅降低配矿成本的前提下，能够保证成品率和生产率，减少成品矿粒度中小于10mm的比例，使烧结矿低温还原粉化指数和转鼓强度等质量指标提升，确保高炉生产的稳定顺行。
2、为了实现上述目的，本发明的具体技术方案如下：
3、一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，所述烧结矿的原料包括混合料和烧结返矿（烧结工艺生产中整粒筛分系统产生的≤5mm的烧结矿）；其中，所述混合料的组成材料包括混匀矿粉、溶剂、燃料；所述混匀矿粉的组成材料按质量百分比计包括pb粉13 - 15%、brbf粉19 - 21%、fmg混合粉2 - 8%、fmg国王粉7 - 11%、库利粉13 - 18%、国内精粉2 -4%、直供铁精矿6 - 8%、老挝粉1 - 3%、卡粉4 - 6%、二次资源19 - 21%。
4、优选地，所述混匀矿粉的加入量为混合料总重的81 - 85.2%。
5、优选地，所述溶剂的组成材料及其在混合料总重的配比为：生石灰5.2 - 6.6%、石灰石0.5 - 2.5%、白云石4.5 - 5.1%。
6、优选地，所述燃料的组成材料及其在混合料总重的配比为：煤粉2.3 - 2.4%、焦粉2.3 - 2.4%。
7、优选地，所述烧结返矿的加入量为混合料总重的16 - 18%。
8、优选地，所述烧结矿的成分按照质量百分比计包括tfe 55.5- 56.2%、feo 8.5 -10%、sio2 5.5 - 5.9%、cao 10.5 - 11.3%、mgo 1.8 - 2.0%、al2o3 2.0 - 2.15%、s 0.01 -0.03%。
9、优选地，所述pb粉的成分按照质量百分比计包括tfe 60 - 62.5%、sio2 3.5 -4.8%、cao 0.05 - 0.3%、s ≤ 0.034%、p ≤ 0.095%、cu ≤ 0.003%、al2o3 ≤ 2.26%，烧损6.1 - 7.1%。
10、优选地，所述brbf粉的成分按照质量百分比计包括tfe 62- 64%、sio2 4.4 -5.4%、cao 0.1 - 0.4%、s ≤ 0.029%、p ≤ 0.067%、cu ≤ 0.007%、al2o3 ≤ 1.5%，烧损2.3- 3.3%。
11、优选地，所述fmg混合粉的成分按照质量百分比计包括tfe 58 - 60%、sio2 5.5 -6.1%、cao 0.05 - 0.5%、s ≤ 0.039%、p ≤ 0.084%、cu ≤ 0.003%、al2o3 ≤ 2.85%，烧损7.8 - 10.8%。
12、优选地，所述fmg国王粉按照质量百分比计包括tfe 57 - 59%、sio2 5.6 - 6.1%、cao 0.1 - 0.5%、s ≤ 0.030%、p ≤ 0.081%、cu ≤ 0.002%、al2o3 ≤ 1.81%，烧损9.6 -10.6%。
13、优选地，所述库利粉的成分按照质量百分比计包括tfe 58.4 - 59.4%、sio2 5.5- 6.1%、cao 0.05 - 0.3%、s ≤ 0.073%、p ≤ 0.133%、cu ≤ 0.010%、al2o3 ≤ 2.22%，烧损6.5 - 7.5%。
14、优选地，所述国内精粉的成分按照质量百分比计包括tfe 62 - 64%、sio2 6.8 -7.8%、cao 0.1 - 0.5%、s ≤ 0.182%、p ≤ 0.032%、cu ≤ 0.042%、al2o3 ≤ 1.15%，烧损0.9 - 2%。
15、优选地，所述直供铁精矿的成分按照质量百分比计包括tfe 63 - 65%、sio2 3.2- 4.2%、cao 0.5 - 2%、s ≤ 0.599%、p ≤ 0.016%、cu ≤ 0.015%、al2o3 ≤ 1.16%，烧损1.2 - 2.2%。
16、优选地，所述老挝粉的成分按照质量百分比计包括tfe 58.4 - 60.4%、sio2 7.2- 8.2%、cao 0.5 - 2%、s ≤ 0.284%、p ≤ 0.056%、cu ≤ 0.030%、al2o3 ≤ 1.81%，烧损1.6 - 2.6%。
17、优选地，所述卡粉的成分按照质量百分比计包括tfe 64 - 66%、sio2 2.2 -3.2%、cao 0.1 - 0.5%、s ≤ 0.024%、p ≤ 0.072%、cu ≤ 0.008%、al2o3 ≤ 1.56%，烧损2.5 - 3.5%。
18、优选地，所述二次资源的组成材料及其在混匀矿粉的配比为：炼铁瓦斯灰0 - 1%、氧化铁皮0 - 1%、高炉外返矿12 - 14%、块矿返粉1 - 3%、除尘灰0 - 2%、钢渣尾渣0 - 2%、钢渣磁选粉0 - 1%。
19、优选地，所述炼铁瓦斯灰的成分按照质量百分比计包括tfe 40.2 - 42.2%、sio26.3 - 7.3%、cao 4 - 6%、s ≤ 0.132%、p ≤ 0.071%、cu ≤ 0.008%、al2o3 ≤ 2.55%，烧损26.6 - 28.6%。
20、优选地，所述氧化铁皮的成分按照质量百分比计包括tfe 59.9 - 61.9%、sio2 3- 4%、cao 1 - 2%、s ≤ 0.163%、p ≤ 0.061%、cu ≤ 0.015%、al2o3 ≤ 0.71%，烧损0.1 -1%。
21、优选地，所述高炉外返矿的成分按照质量百分比计包括tfe 54.6 - 56.6%、sio25.1 - 6.1%、cao 10 - 12%、s ≤ 0.023%、p ≤ 0.073%、cu ≤ 0.007%、al2o3 ≤ 2.14%，烧损0.1 - 1%。
22、优选地，所述块矿返粉的成分按照质量百分比计包括tfe 60.6 - 62.6%、sio23.2 - 4.2%、cao 0.1 - 0.3%、s ≤ 0.034%、p ≤ 0.095%、cu ≤ 0.003%、al2o3 ≤ 2.26%，烧损5.6 - 7.6%。
23、优选地，所述除尘灰的成分按照质量百分比计包括tfe 36.5 - 38.5%、sio2 6.2- 7.2%、cao 11 - 13%、s ≤ 0.136%、p ≤ 0.071%、cu ≤ 0.008%、al2o3 ≤ 2.38%，烧损8- 10%。
24、优选地，所述钢渣尾渣的成分按照质量百分比计包括tfe 16.6 - 18.6%、sio216.3 - 17.3%、cao 38 - 40%、s ≤ 0.111%、p ≤ 0.387%、cu ≤ 0.001%、al2o3 ≤ 3.23%，烧损1- 3%。
25、优选地，所述钢渣磁选粉的成分按照质量百分比计包括tfe 42 - 44%、sio2 12.8- 13.8%、cao 27 - 29%、s ≤ 0.084%、p ≤ 1.053%、cu ≤ 0.006%、al2o3 ≤ 2.43%，烧损1- 3%。
26、fmg混合粉为褐铁矿，其成分较稳定，但是烧损较高，烧结过程收缩率大，自身固结强度低。当配入比例较多时，存矿量偏低，烧结矿转鼓强度降低，导致烧结过程煤耗较高，严重影响烧结矿质量及烧结工序成本。本发明通过选择tfe含量不低于58%，sio2不低于5.5%，烧损7.5%以内的库利粉，降低烧结配矿成本的同时适当提高sio2，使其能在较低温度和较少固体燃耗条件下，与脉石成分作用生成较多低熔点物质，得到熔化度适当、还原性和转鼓强度较好的烧结矿。
27、混匀矿粉中硅含量的高低直接影响烧结矿的孔隙度、强度等物理特性，同时影响烧结过程中化学反应路径，尤其是铁氧化物的反应，决定了最终产品的化学组成和纯度，本发明通过调整库利粉与fmg混合粉配比及水分，使混匀矿粉的成分含量达到tfe 58.4-60.4%、sio2 4.2 - 6.2%、cao 2.1 - 3.1%、s ≤ 0.090%、p ≤ 0.1%、cu ≤ 0.008%、al2o3≤ 1.905%，烧损达到4.2 - 5.2%。进一步通过稳定混匀矿粉的水分含量、控制其平均粒度，以及控制sio2含量，以提高烧结矿品质，减少能耗从而降低生产成本并提升生产效率。
28、碱度的大小与波动受cao、mgo、sio2、al2o3含量的影响，而cao、mgo、sio2、al2o3含量的多少主要由熔剂的加入量决定，且适宜的熔剂可以强化烧结，必不可少。因此，本发明选用的熔剂为生石灰5.2 - 6.6%、石灰石0.5 - 2.5%、白云石4.5 - 5.1%。
29、优选地，所述石灰石的成分含量cao ≥ 54 %、sio2 ≤ 1.5%、mgo ≥ 0.5%、s ≤0.06%、h2o ≤ 5.0%；粒度：≤ 3.0mm（＞3mm的不超过10%）。
30、优选地，所述生石灰的成分含量cao ≥ 83%、sio2 ≤ 3.0%、mgo ≤ 7.0%、s≤0.15%；活性度（4mol/l40 ± 1℃，10min）≥ 220；粒度：≤ 3mm（＞3mm的比例不超过10％）。
31、优选地，所述白云石的成分含量mgo ≥ 19.0%、sio2 ≤ 3.5 %、p ≤ 0.080%、s≤ 0.040%、h2o ≤ 5.0%；粒度：≤ 3.0mm（＞3 mm的比例不超过10%）。
32、优选地，所述焦粉的粒度小于3mm的比例为67 - 77%。
33、优选地，所述煤粉的粒度小于3mm的比例为63 - 73%。
34、上述一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿的制备方法，包括以下步骤：
35、s1. 配料：将原料混匀矿粉、溶剂、燃料和烧结返矿按照配比进行配料；每种原料的比例和成分都对最终的烧结矿质量有重要影响；白云石、石灰石通过皮带运输至配料槽，生石灰直接通过密封罐车送至配料槽；
36、s2. 混合制粒：将上述配好的原料加水进行混合，使烧结料的含水量为6.6%-7.2%，然后通过造球机进行制粒；其中，一混添加总加水量的80 - 90%，加水速度13-15t/h，二混添加剩余水量，加水速度2-3t/h；制粒时间为4 - 6分钟；
37、s3. 布料与点火：选用10 - 20mm的烧结矿作为铺底料，厚铺70 - 80mm，再利用圆辊给料机和九棍布料器均匀地在铺上底料的台车上布料，原料粒度由上至下偏析，逐渐增大。将制粒后的烧结料布置在烧结设备上，并进行点火。采用纯焦炉煤气点火，煤气热值为9211 kj/m3，点火温度为1050-1200℃；为减少因表层烧结矿温度急剧下降而对烧结矿质量产生的负面影响，点火时间为1 - 2min；保温时间为1 - 2min；
38、s4. 烧结：点火后，烧结料开始烧结过程，这一过程中伴随抽风处理，使烧结负压为17 - 19kpa；烧结过程中，物料中的粉矿颗粒黏结形成块状结构；
39、s5. 冷却：烧结完成后的矿块需冷却至120℃以下，以便于后续的处理和使用。
40、s6. 筛分：采用三台振动筛对冷却后的烧结颗粒进行筛分，筛下物作为烧结返矿，筛上物作为烧结矿产品。
41、优选地，所述烧结过程采用的烧结机为260m²带式抽风烧结机。
42、优选地，所述烧结过程的烧结矿碱度控制为1.91 - 1.95。
43、优选地，所述筛分后的烧结矿粒度小于10mm的比例<20%。
44、本发明通过采用提高烧结温度及布料厚度、控制较低的湿、干装料密度、点火烧结冷却过程中的多段式负压，垂烧速度等，可增加烧结过程中产生的液相量，使液相充分固结，抑制烧结矿的低温还原粉化，从而有利于其最终的烧结成品率和烧结矿转鼓强度指标的进一步提高，改善烧结矿的低温还原粉化指数，进一步提高生产率。
45、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
46、（1）本发明通过使用库利粉部分代替部分fmg混合粉，降低生产成本；
47、（2）本发明采用高达13 - 18%的库利粉来代替部分的fmg混合粉，与7 - 11%fmg国王粉及其他比例的组分复配，仅需搭配2 - 8%的fmg混合粉进行配矿，得到的烧结矿的低温还原粉化指数+3.15达70%以上，转鼓指数达77%以上，烧结矿成品矿粒度小于10mm的比例控制到20%以下，提高了烧结矿质量，利于高炉冶炼过程的稳定顺行。
1.一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述烧结矿的原料包括混合料和烧结返矿；其中，所述混合料的组成材料包括混匀矿粉、溶剂、燃料；所述混匀矿粉的组成材料按质量百分比计包括pb粉13 - 15%、brbf粉19 - 21%、fmg混合粉2 - 8%、fmg国王粉7 - 11%、库利粉13 - 18%、国内精粉2 - 4%、直供铁精矿6 - 8%、老挝粉1 - 3%、卡粉4 -6%、二次资源19 - 21%。
2.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述混匀矿粉的加入量为混合料总重的81 - 85.2%。
3.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述溶剂的组成材料及其在混合料总重的配比为：生石灰5.2 - 6.6%、石灰石0.5 - 2.5%、白云石4.5 - 5.1%。
4.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述燃料的组成材料及其在混合料总重的配比为：煤粉2.3 - 2.4%、焦粉2.3 - 2.4%。
5.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述烧结返矿的加入量为混合料总重的16 - 18%。
6.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述二次资源的组成材料及其在混匀矿粉的配比为：炼铁瓦斯灰0 - 1%、氧化铁皮0 - 1%、高炉外返矿12 - 14%、块矿返粉1 - 3%、除尘灰0 - 2%、钢渣尾渣0 - 2%、钢渣磁选粉0 - 1%。
7.根据权利要求1所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿，其特征在于，所述烧结矿的成分按照质量百分比计包括tfe 55.5- 56.2%、feo 8.5 - 10%、sio2 5.5 -5.9%、cao 10.5 - 11.3%、mgo 1.8 - 2.0%、al2o3 2.0 - 2.15%、s 0.01 - 0.03%。
8.权利要求1-7任一项所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿的制备方法，其特征在于，所述包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿的制备方法，其特征在于，所述烧结过程的烧结矿碱度为1.91 - 1.95。
10.根据权利要求8所述的一种库利粉代替部分fmg混合粉的烧结矿的制备方法，其特征在于，所述筛分后的烧结产品的粒度小于10mm的比例<20%。
