[0001] 本申请涉及钢铁冶金烧结工艺技术领域，尤其涉及一种烧结矿的制备方法。

[0002] 烧结矿是高炉炼铁的主要含铁炉料，在国内钢铁企业其配比超过70％。烧结原料种类繁多，包括粒度较细的铁精矿、粒度较粗的铁矿粉、熔剂、燃料、返矿等，大多数钢铁企业还会配加含铁尘泥进行烧结工艺内部消纳，因此，烧结物料的物化特性对于后续制粒、烧结环节，甚至钢铁冶炼过程均会产生重要影响。

[0003] 近年来，越来越多的细粒级铁矿涌入国际铁矿市场，致使国内外许多钢铁企业配加较多细粒级物料组织烧结生产。目前国内对高比例精矿烧结的强化主要集中在强化原料混合及制粒，如采用强力混合改善混匀及后续制粒过程，可以降低制粒后混合料的脱粉率，提高烧结料层的透气性；采用复合黏结剂也对烧结原料的混匀制粒有较好的强化作用，且可以提高烧结机的利用系数，上述方法注重强化原料混合来过程强化后续烧结过程，但对烧结过程的高温成矿过程缺乏关注。

[0027] 为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

[0028] 本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。

[0029] 在本申请中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。

[0030] 除非另有特别说明，本申请中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

[0031] 第一方面，本申请提供了一种烧结矿的制备方法，图1为本申请实施例提供的一种烧结矿的制备方法的流程示意图，请参见图1，所述方法包括：

[0032] S1、得到原料，所述原料包括铁矿石、熔剂、活性钙铁添加剂、返矿以及燃料，其中，所述铁矿石包括细粒含铁物料(物料中‑200目含量占50％以上)，所述细粒含铁物料包括第一细粒含铁物料和第二细粒含铁物料，所述熔剂包括第一熔剂和第二熔剂，所述活性钙铁添加剂包括第一活性钙铁添加剂和第二活性钙铁添加剂；

[0033] S2、将所述第一细粒含铁物料、所述第二活性钙铁添加剂、所述第一熔剂、所述返矿以及所述燃料进行第一混匀和第一制粒，得到第一混合料球；

[0034] S3、将所述第一混合料球、所述第二细粒含铁物料、所述第二活性钙铁添加剂以及所述第二熔剂进行第二混匀和第二制粒，得到具有高碱度黏附层的第二混合料球；

[0035] 在本申请实施例中，第一混合料球为后续第一混合料球表面高碱度黏附层的附着提供基础，第二细粒含铁物料在第二混合料球的制备中作为黏附粉参与第二制粒过程，有助于第二混合料球的黏附长大；第二活性钙铁添加剂和第二熔剂在第二混合料球的制备中有助于调控混合料球黏附层碱度，形成高碱度黏附层，强化后续成矿过程。

[0036] 在一些实施方式中，所述第一细粒含铁物料与所述第二细粒含铁物料的重量比为(90～95):(5～10)。

[0037] 在本申请实施例中，一段加入的含铁物料比例较高能保证制粒效果，控制二段加入的含铁物料比例偏低则是由于高碱度黏附层的形成控制在小球外层，无需过多比例的细粒含铁物料。示例性的，上述第一细粒含铁物料与第二细粒含铁物料的重量比可以为90:10、95:5、91:9、92:8、93:7、94:6等。

[0038] 在一些实施方式中，所述第一活性钙铁添加剂与所述第二活性钙铁添加剂的重量比为(70～80):(20～30)。

[0039] 在本申请实施例中，限定第一活性钙铁添加剂与第二活性钙铁添加剂的重量比，为了在二段形成强化成矿黏附层，有利于后续成矿过程铁酸钙液相的生成。示例性的，上述第一活性钙铁添加剂与第二活性钙铁添加剂的重量比可以为70:30、75:25、80:20、78:22、73:27等。

[0040] 在一些实施方式中，所述第一熔剂与所述第二熔剂的重量比为(70～80):(20～30)。

[0041] 在本申请实施例中，限定第一熔剂与第二熔剂的重量比，为了保证黏附层的高碱度，高碱度的反应条件有利于后续成矿过程铁酸钙液相的生成。示例性的，上述第一熔剂与第二熔剂的重量比可以为70:30、75:25、80:20、78:22、73:27等。

[0042] 在一些实施方式中，相对于1重量份的所述铁矿石，所述细粒含铁物料为0.8重量份以上。

[0043] 在一些实施方式中，以质量分数计，所述铁矿石的含量为55％～70％，所述熔剂的含量为10％～15％，所述活性钙铁添加剂的含量为0.3％～1％，所述返矿的含量为15％～25％，所述燃料的含量为3％～5％。

[0044] 在本申请实施例中，限定上述细粒含铁物料的用量，以及铁矿石、熔剂、活性钙铁添加剂、返矿以及燃料的含量，保证细粒含铁物料的高比例，保证有足够的熔剂使黏附层形成高碱度成矿环境，有助于烧结过程铁酸钙先导液相的生成及传质。示例性，相对于1重量份的铁矿石，细粒含铁物料可以为0.8重量份、0.85重量份、0.9重量份等。铁矿石的含量可以为55％、58％、60％、65％、70％，上述熔剂的含量为10％、11％、12％、13％、14％、15％，上述活性钙铁添加剂的含量为0.3％、0.5％、0.7％、0.8％、1％，上述返矿的含量为15％、17％、19％、22％、25％等，上述燃料的含量为3％、4％、5％等。上述铁矿石还包括粗粒级铁矿，并在第一混匀中加入。

[0045] 在一些实施方式中，所述细粒含铁物料包括细粒铁精矿、瓦斯灰以及转炉泥；其中，以质量分数计，细粒铁精矿的含量为90％～100％，瓦斯灰的含量为0～10％，转炉泥的含量为0～10％。

[0046]

[0047] 在本申请实施例中，细粒铁精矿与大颗粒粉矿搭配，调控烧结原料粒级，且细粒精矿烧结能做到有效的资源利用。瓦斯灰Ca、Si含量较高，能调节烧结原料碱度，烧失较大，有利于疏松多孔状烧结矿的形成，且瓦斯灰成本低，配入瓦斯灰能有效资源利用，降低烧结成本。转炉泥将热瓦斯灰与转炉尘泥用于烧结生产，可改善烧结矿质量,使其机械强度升高,还可节省燃料,并改善环境,效益显著。限定上述细粒铁精矿、瓦斯灰以及转炉泥的用量，保持细粒铁精矿的高比例，适当调控原料碱度；若该瓦斯灰含量过高，可能会使原料S、P等有害元素含量过高，从而降低高炉利用系数；若该转炉泥含量过高，可能会使原料Zn含量过高，不利于烧结过程。细粒铁精矿、瓦斯灰以及转炉泥共同构建一个高比例细粒含铁物料的原料，且可以实现瓦斯灰、转炉泥等固废资源的消纳。示例性的，上述细粒铁精矿的含量可以为90％、92％、94％、96％、98％、100％等，瓦斯灰的含量可以为10％、8％、6％、4％、2％等，转炉泥的含量可以为10％、8％、6％、4％、2％等。

[0048] 此外，上述第一段时间为60‑80s，保证混合料的混匀效果，适当节约成本；第一制粒时间为4‑5min，确保一次制粒的时长以保证一次制粒的效果；第二次制粒时间为2.5‑3.5min二次制粒使混合料球进一步长大，期间配入高活性钙铁添加剂与部分铁精矿确保在混合料球黏附层形成强化成矿层。

[0049] 在一些实施方式中，所述活性钙铁添加剂包括如下至少一种：石灰石、白云石、铁酸钙；和/或，

[0050] 所述熔剂包括如下至少一种：生石灰、石灰石、白云石。

[0051] 在本申请实施例中，上述钙铁添加剂在配入原料经过高活性预处理，预处理方法有高压辊磨、球磨。上述活性钙铁添加剂可以为石灰石、白云石、铁酸钙中的一种或多种，上述熔剂可以为生石灰、石灰石、白云石中的一种或多种。上述一段混匀过程前，配料时将生石灰进行加水消化处理，消化时间4～5min。生石灰消化反应生成消石灰，消石灰比表面积较大，且能起到部分粘结作用。上述第一混匀和第二混匀中，一般来说还需要加水，上述第二混合料球中的水分为7.5～8.5％，可以促进燃烧、降低烧结温度、促进烧结过程的分解反应。

[0052] S4、将所述第二混合料球进行烧结，并将所述烧结的烧结料面划分为若干区域，以及设定每个所述区域的氧气浓度，得到烧结矿。

[0053] 在一些实施方式中，所述将所述第二混合料球进行烧结，并将所述烧结的烧结料面划分为若干区域，以及设定每个所述区域的氧气浓度，得到烧结矿，包括：

[0054] 将所述第二混合料球进行烧结，并将所述烧结的烧结料面划分为至少三个区域，以及设定每个所述区域的氧气浓度，得到烧结矿；其中，所述至少三个区域包括：第一区域、第二区域以及第三区域；

[0055] 所述第一区域的面积为40％～45％，所述第二区域的面积为30％～35％，所述第三区域为20％～30％。

[0056] 在一些实施方式中，所述第一区域的氧气体积分数为22.0％～23.0％，所述第二区域的氧气体积分数为21.0％～22.0％，所述第三区域的氧气体积分数为20.5％～21.0％。

[0057] 在本申请实施例中，布料至烧结台车上，在烧结料面点火，进行烧结过程，烧结过程中将台车分为三个区域梯级供给富氧。对烧结过程不同阶段进行梯级补充氧气，提高料层中磁铁精矿氧化的氧势，促进其向赤铁矿的转化，从而强化其与钙质熔剂间的成矿反应。

[0058] 烧结料面分为三个区域，方法为：从烧结起点至烧结终点，依次分为三个区域。限定第一区域的面积，强化上层成矿反应；限定第二区域的面积，强化中层成矿反应；限定第三区域的面积，强化下层成矿反应。限定第一区域氧气浓度，上层烧结矿质量偏差，供给更好浓度的富氧，可有效改善中上层烧结过程成矿反应的发生，促进铁酸钙先导液相的生成，提升该部分烧结矿的质量；限定第二区域氧气浓度，中层烧结矿质量相对较好，适宜的富氧浓度相对较低，在强化中层成矿反应的同时，不至于供给更多富氧造成生产成本的升高；限定第三区域氧气浓度，下层烧结矿质量更优，适当提高氧气浓度，强化下层成矿过程，有利于提升下层烧结矿的质量，从而实现强化整体烧结矿性能指标的功能。示例性的，第一区域的面积可以为40％、41％、42％、43％、44％、45％等，第二区域的面积可以为30％、31％、32％、33％、34％、35％，第三区域可以为20％、22％、24％、26％、28％、30％。第一区域的氧气体积分数可以为22.0％、21.0％、23.0％等，第二区域的氧气体积分数可以为21.0％、
21.5％、22.0％等，第三区域的氧气体积分数可以为20.5％、20.6％、20.7％、20.8％、
20.9％、21.0％等。

[0059] 综上，本申请实施例提供的一种烧结矿的制备方法，注重烧结高温成矿过程，从铁酸钙液相生成量及液相传导速度角度出发，通过在混合料球黏附层形成强化成矿层，并在烧结过程中梯级供给富氧，强化了烧结过程的成矿过程，有助于提高烧结过程的液相生成量、提高烧结矿的成矿率与产品质量。

[0060] 本申请实施例制备得到的烧结矿满足如下性能：成品率大于78.5％，转鼓强度大于77.2％，利用系数大于1.30。

[0061] 本申请实施例提供的一种烧结矿的制备方法，至少具有以下技术效果：

[0062] 通过二段制粒过程中加入预处理过的高活性钙铁添加剂和熔剂与部分细粒含铁物料来调控混合料球粘附层碱度，形成高碱度的强化成矿层，达到调控烧结矿熔融区CaO/Fe2O3摩尔比、促进烧结过程铁酸钙先导液相生成的目的，较将熔剂均匀分布相比，能提高高比例精矿烧结过程液相及铁酸钙的生成量；

[0063] 通过对烧结过程进行梯级供给富氧，实现黏附层细粒铁精矿中大量磁铁精矿的加速氧化，利用磁铁精矿氧化放热，使得其在经历干燥、预热、燃烧、冷却过程得到充分氧化，与熔剂更易参与烧结过程的固相反应，从而强化混合料球的连接，加速了混合料球的充分氧化与长大过程，从而加速了整个烧结过程，有助于提高烧结矿的成品率与转鼓强度；

[0064] 通过在细粒含铁物料内添加瓦斯灰、转炉泥等原料，利用瓦斯灰内部高碳含量的特点，使得其在烧结过程的高温条件下集中脱除有害元素，实现含铁尘泥在烧结工艺内的高效消纳。

[0065] 下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。

[0066] 本申请实施例提供了一种烧结矿的制备方法，请参见表1所示的原料组成，表2所示的制粒工艺参数，表3所示的烧结工艺参数。

[0067] 表1原料组成

[0068]

[0069]

[0070] 表2制粒工艺参数

[0071]

[0072] 表3烧结工艺参数

[0073]

[0074]

[0075] 对比例1

[0076] 对比例1提供的烧结矿的原料及制粒工艺参数如下表4及表5所示。

[0077] 表4原料组成

[0078]

[0079] 表5制粒工艺参数

[0080] 序号 混匀时间s 制粒时间min 制粒小球水分对比例1 75 3 7.47

[0081] 对比例2

[0082] 对比例2提供的烧结矿采用二段制粒工艺，原料及制粒工艺参数如下表6及表7所示。

[0083] 表6原料组成

[0084]

[0085]

[0086] 表7制粒工艺参数

[0087]

[0088] 对实施例1～4和对比例1～2得到的烧结矿的性能进行测试，其结果请参见表8。

[0089] 表8烧结矿的性能

[0090]序号 成品率/％ 转鼓强度/％ 利用系数
实施例1 78.50 77.20 1.30
实施例2 78.97 77.68 1.33
实施例3 79.81 78.86 1.38
实施例4 80.34 79.63 1.41
对比例1 76.58 75.14 1.15
对比例2 78.01 76.87 1.23

[0091] 由表8可知，采用二段制粒过程中加入预处理过的高活性钙铁添加剂和熔剂与部分细粒含铁物料的工艺，能提高烧结矿成品率，增大成品烧结矿转鼓强度，提高利用系数。由实施例1与对比例2可知，烧结过程中梯级富氧也能增加烧结矿的产、质量，由各实施例可知，提高第二活性钙铁添加剂的比例，能调控黏附层碱度，形成高碱度强化成矿层，提高烧结矿的成品率、转鼓强度与利用系数。

[0092] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。