本發明屬于冶金領域，具體涉及一種生產水泥熟料和氧化球團礦的方法。

背景技術：

隨著我國經濟與工業的發展，建筑行業的不斷興起，隨著國家基礎建設規模的不斷增大，所需的水泥量的不斷上升，高效生產水泥原料的技術也受到建筑業的重視。但是水泥行業存在整體技術落后、高耗能低效、環境代價嚴重等問題，因此水泥生產在工藝方面的創新與應用迫在眉睫。同時水泥在單一塊型燒制時，在較短時間下內部無法燒透。

另一方面，在我國，高鐵礦資源比較貧乏，品位也比較低，有害元素較多并且含硫等有害雜質高、磨選指數低。而品位較低的的鐵礦粉也難以用于高爐冶煉。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明選用不同配料雙層球團的造球方式，同時進行水泥熟料和含碳球團的燒制，不僅高效的生產水泥熟料，而且生產出較好的球團礦，同時節省了能耗。

根據本發明的一方面，提供一種生產水泥熟料和氧化球團礦的方法，包括下列步驟：

1)將鐵礦石、含鐵礦物、石灰石、粘結劑分別破碎、磨細并按比例混合均勻，得到內核原料，將粉煤灰和石灰石按比例混合并加入粘結劑混合均勻，得到球團外層原料；

2)將步驟1)中得到的內核原料送至第一造球盤進行造球，得到復合球團內核；

3)以步驟2)中得到的復合球團內核為母球并且以步驟1)中得到的球團外層原料為原料在第二造球盤內進行造球，得到復合球團；

4)將步驟3)中得到的復合球團進行干燥處理；

5)將步驟4)中干燥后的復合球團進行氧化焙燒，得到焙燒球團；

6)將步驟5)中得到的焙燒球團在爐外進行冷卻以使焙燒球團外層發生粉化，外層粉化得到水泥熟料，內部球團為氧化球團；以及

7)收集燒成的水泥熟料和氧化球團礦。

根據本發明的一個實施例，其中步驟1)中內核原料的各組分配比為68～88重量份的鐵礦石、10～30重量份的含鐵礦物、20～25重量份的石灰石以及2-6重量份的粘結劑。

根據本發明的一個實施例，鐵礦石為含硫鐵礦石。

根據本發明的一個實施例，含硫鐵礦石中硫的質量百分比為10～30％，優選15～30％，可以選用黃鐵礦(硫含量為15～18％)、硫鐵礦(硫含量為20～30％)等。

根據本發明的一個實施例，含鐵礦物為含鐵劣質礦物，含鐵劣質礦物包含銅冶煉渣、鎳冶煉渣、高爐鐵釩渣和其他含鐵尾礦等中的一種或多種。

根據本發明的一個實施例，步驟1)中球團外層原料中粉煤灰和石灰石按照使最終生成的水泥熟料中的CaO/SiO₂＝2～2.4的比例進行混合，并且粘結劑占總外層原料的質量百分比為4～8％。

根據本發明的一個實施例，其中步驟4)中在對復合球團進行干燥處理之前先將復合球團進行篩分，并將篩分后符合粒徑要求的球團通過鏈篦機進行干燥處理。

根據本發明的一個實施例，其中步驟5)中氧化焙燒是在1250～1400℃下煅燒28～40分鐘，并且將焙燒球團冷卻至1000℃得到焙燒球團。

根據本發明的一個實施例，步驟6)中的冷卻是將焙燒球團輸送到保溫料罐內冷卻1～2小時，并使冷卻后的物料的溫度保持在700～800℃，之后通過振動篩使粉料和氧化球團分離。

根據本發明的另一方面，提供一種生產水泥熟料和球團的轉底爐，該轉底爐的爐體呈圓環形并且沿物料的輸送方向依次分為布料區、高溫區、中溫區和出料區。

根據本發明的一個實施例，其中高溫區溫度保持在1250～1400℃，中溫區溫度保持在1000℃。

本發明生產水泥熟料和氧化球團礦的方法和轉底爐能夠同時生產水泥熟料和氧化球團礦兩種產品，提高了生產效率，節能減排。同時解決了水泥在單一塊型燒制時，在較短時間下內部無法燒透的問題。內部同時完成鐵礦粉脫硫以及球團礦的焙燒，并且其產品的冶金性能較好。球團外層自粉化可省去粉磨工序，這不僅可節省電能，而且化學粉碎形成的粉末比機械粉磨生成的粉末更細。

附圖說明

圖1是本發明的生產水泥熟料和氧化球團礦的方法的示意性流程圖；

圖2是本發明一個實施例的復合球團的內部分層示意圖；以及

圖3是本發明的生產水泥熟料和氧化球團礦的轉底爐的結構示意圖。

具體實施方式

應當理解，在示例性實施例中所示的本發明的實施例僅是說明性的。雖然在本發明中僅對少數實施例進行了詳細描述，但本領域技術人員很容易領會在未實質脫離本發明主題的教導情況下，多種修改是可行的。相應地，所有這樣的修改都應當被包括在本發明的范圍內。在不脫離本發明的主旨的情況下，可以對以下示例性實施例的設計、操作條件和參數等做出其他的替換、修改、變化和刪減。

下面參照圖1描述本發明實施例的生產水泥熟料和球團的方法的示意性流程圖。

如圖1所示，在步驟S100中，將鐵礦石、含鐵礦物、石灰石、粘結劑分別破碎、磨細并按比例混合均勻，得到內核原料。同時將粉煤灰和石灰石按比例混合并加入粘結劑混合均勻，得到球團外層原料。其中內核原料的各組分配比為68～88重量份的鐵礦石、10～30重量份的含鐵礦石、20～25重量份的石灰石以及2～6重量份的粘結劑。鐵礦石優選用含硫鐵礦石，考慮到產生熱量的效率和最終鐵產品中的硫含量，硫含量過高或過低都是不合適的。在本發明中含硫鐵礦石中硫的質量百分比為10～30％，優選15～30％，可以選用黃鐵礦(硫含量為15～18％)、硫鐵礦(硫含量為20～30％)等。含鐵礦物為含鐵劣質礦物，如銅冶煉渣、鎳冶煉渣、高爐鐵釩渣和其他含鐵尾礦等中的一種或多種。球團外層原料的粉煤灰和石灰石按照使最終生成的水泥熟料中的CaO/SiO₂＝2～2.4的比例進行混合，并且粘結劑占總外層原料的質量百分比為4～8％，粘結劑可以以淀粉水溶液的形式或干淀粉的形式添加。

在步驟S200中，將步驟S100中得到的內核原料送至第一造球盤進行造球，得到復合球團內核，復合球團內核的粒徑優選為9～14mm。

在步驟S300中，以步驟S200中得到的復合球團內核為母球并且以步驟S100中得到的球團外層原料為原料在第二造球盤內進行造球，得到復合球團，復合球團粒徑優選為16～20mm。球團內部分層示意圖如圖2所示，其中內部陰影區域表示復合球團內核，外部白色區域表示球團外層。

在步驟S400中，將步驟S300中得到的復合球團進行干燥處理，在該步驟中，可以利用鏈篦機對復合球團進行干燥處理。

在步驟S500中，將步驟S400中干燥后的復合球團進行氧化焙燒，得到焙燒球團。其中，可以將干燥后的復合球團均勻鋪在轉底爐的布料區內以進行氧化焙燒。在氧化焙燒的過程中，復合球團在轉底爐高溫區內在1250～1400℃下煅燒28～40分鐘，在中溫區冷卻至1000℃左右后從轉底爐的出料區排出得到焙燒球團。在焙燒時，復合球團內核的各組分之間發生氧化反應，生成氧化球團；球團外部也被加熱，同時，含硫鐵礦石中的硫被氧化脫除的過程中產生熱量，為球團內部提供熱量，由此使得球團內外的溫度差距減小，改善氧化球團內晶相的均勻性，提高其冶金性能。

在步驟S600中，將步驟500中得到的焙燒球團在爐外進行冷卻以使焙燒球團外層發生粉化，外層粉化得到水泥熟料，內部球團為氧化球團。可以將焙燒球團輸送到保溫料罐內冷卻1～2小時后，逐漸冷卻至700～800℃，且在冷卻過程中球團外層出現粉化。

在步驟S700中，可以利用振動篩進行粉料和氧化球團的分離，收集粉料得到水泥熟料，內部氧化球團則可直接作為煉鐵原料。

在本發明的一個具體實施例中，在步驟S400中在對復合球團進行干燥處理之前可以先將復合球團進行篩分，并將篩分后符合粒徑要求的球團通過鏈篦機進行干燥處理。

上述生產水泥熟料和氧化球團礦的方法能夠同時生產水泥熟料和氧化球團礦兩種產品，提高了生產效率，節能減排。同時解決了水泥在單一塊型燒制時，在較短時間下內部無法燒透的問題。內部同時完成鐵礦粉脫硫以及球團礦的焙燒，并且其產品的冶金性能較好。球團外層自粉化可省去粉磨工序，這不僅可節省電能，而且化學粉碎形成的粉末比機械粉磨生成的粉末更細。

參照圖3，圖3示出了本發明的生產水泥熟料和氧化球團礦的轉底爐的示意圖。其中，該轉底爐的爐體呈圓環形并且沿物料的輸送方向依次分為布料區100、高溫區200、中溫區300和出料區400。其中，高溫區200溫度保持在1250～1400℃，中溫區300溫度保持在1000℃左右。在使用該轉底爐生產水泥熟料和氧化球團礦時，將制備好的復合球團均勻鋪在轉底爐的布料區100內，轉底爐轉動并將復合球團輸送至高溫區200，在1250～1400℃下煅燒28～40分鐘，在中溫區300冷卻至1000℃左右后從轉底爐的出料區400排出得到焙燒球團。采用本發明的轉底爐燒制水泥熟料可以避免回轉窯工藝對于環境的污染。下面進一步結合具體實施例來說明本發明。

實施例一

將黃鐵礦、銅冶煉渣、石灰石、粘結劑分別破碎磨細到約0.075mm，篩上占8％。之后，將68重量份的黃鐵礦、30重量份的銅冶煉渣、20重量份的石灰石和6重量份的粘結劑混合均勻，在第一造球盤中制成球團內核，通過篩分裝置進行篩分，粒度在9～14mm左右進行下一工序，粒徑不符合要求的進行處理后繼續作為造球原料。將粉煤灰和石灰石按照使生產的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2的比例進行配料并且添加占總原料重量百分比為4％的粘結劑，混合均勻。通過給料機將粉煤灰和石灰石混合料以及制備好的球團內核送入第二造球盤，控制水量及圓盤轉速，制成直徑約為16～20mm的復合球團。設定圓盤傾角度，使復合球團長大至合適粒度后在離心力的作用下離開圓盤。

通過鏈篦機對復合球團進行干燥處理后，將復合球團烘干后均勻鋪在轉底爐的布料區100內，進行氧化焙燒。復合球團在高溫區200中保持在1250℃煅燒40分鐘，在經過約1000℃的中溫區300之后，在出料區400出料。在氧化焙燒過程中，內部含硫物質中的硫在高溫氧化條件下，發生氧化脫硫反應產生熱量，為球團內部提供熱量，使得內外球團溫度差距減小，改善氧化球團內晶相的均勻性，有較好的冶金性能。之后將得到的氧化球團輸送至保溫料罐中，在保溫料罐上方覆蓋保溫棉冷卻1小時后，逐漸冷卻至800℃，且在冷卻過程中球團外層出現粉化，通過振動篩進行粉料和氧化球團的分離，收集粉料得到水泥熟料，內部氧化球團則可直接作為煉鐵原料。

實施例二

將硫鐵礦、鎳冶煉渣、石灰石、粘結劑均破碎磨細到約0.075mm，篩上占10％。之后，將78重量份的硫鐵礦、20重量份的鎳冶煉渣、23重量份的石灰石和4重量份的粘結劑混合均勻，在第一造球盤中制成球團內核，通過篩分裝置進行篩分，粒度在9～14mm左右的進行下一工序，粒徑不符合要求的進行處理后繼續作為造球原料。將粉煤灰和石灰石按照使生產的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2.2的比例進行配料并且添加占總原料質量百分比為6％的粘結劑，混合均勻。通過給料機將粉煤灰和石灰石混合料以及制備好的球團內核送入第二造球盤，控制水量及圓盤轉速，制成直徑約為16～20mm的復合球團。設定圓盤傾角度，使復合球團長大至合適粒度后在離心力的作用下離開圓盤。

通過鏈篦機對復合球團進行干燥處理后，將復合球團烘干后均勻鋪在轉底爐的布料區100內，進行氧化焙燒。復合球團在高溫區200中保持在1350℃煅燒30分鐘，在經過約1000℃的中溫區300之后，在出料區400出料。在氧化焙燒過程中，內部含硫物質中的硫在高溫氧化條件下，發生氧化脫硫反應產生熱量，為球團內部提供熱量，使得內外球團溫度差距減小，改善氧化球團內晶相的均勻性，有較好的冶金性能。之后將得到的氧化球團輸送至保溫料罐中，在保溫料罐上方覆蓋保溫棉冷卻1.5小時后，逐漸冷卻至750℃，且在冷卻過程中球團外層出現粉化，通過振動篩進行粉料和氧化球團的分離，收集粉料得到水泥熟料，內部氧化球團則可直接作為煉鐵原料。

實施例三

硫鐵礦、高爐釩鈦渣、石灰石、粘結劑分別破碎磨細到約0.075mm，篩上占12％。之后，將88重量份的硫鐵礦、10重量份的高爐釩鈦渣、25重量份的石灰石和2重量份的粘結劑混合均勻，在第一造球盤中制成球團內核，通過篩分裝置進行篩分，粒度在9～14mm左右的進行下一工序，粒徑不符合要求的進行處理后繼續作為造球原料。將粉煤灰和石灰石按照使生產的水泥熟料中含有的CaO/SiO₂＝2.4的比例進行配料并且添加占總原料質量百分比為8％的粘結劑，混合均勻。通過給料機將粉煤灰和石灰石混合料以及制備好的球團內核送入第二造球盤，控制水量及圓盤轉速，制成直徑約為16～20mm的復合球團。設定圓盤傾角度，使復合球團長大至合適粒度后在離心力的作用下離開圓盤。

通過鏈篦機對復合球團進行干燥處理后，將復合球團烘干后均勻鋪在轉底爐的布料區100內，進行氧化焙燒。復合球團在高溫區200中保持在約1400℃煅燒28分鐘，在經過1000℃的中溫區300之后，在出料區400出料。在氧化焙燒過程中，內部含硫物質中的硫在高溫氧化條件下，發生氧化脫硫反應產生熱量，為球團內部提供熱量，使得內外球團溫度差距減小，改善氧化球團內晶相的均勻性，有較好的冶金性能。之后將得到的氧化球團輸送至保溫料罐中，在保溫料罐上方覆蓋保溫棉冷卻2小時后，逐漸冷卻至700℃，且在冷卻過程中球團外層出現粉化，通過振動篩進行粉料和氧化球團的分離，收集粉料得到水泥熟料，內部氧化球團則可直接作為煉鐵原料。

以上所述僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；如果不脫離本發明的精神和范圍，對本發明進行修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明權利要求的保護范圍當中。