CN100497671C - 一种用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂 - Google Patents

一种用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种难焙烧铁矿生产炼铁用氧化球团的添加剂。添加剂由B2O3、CaO和Fe3O4组成，其中按质量百分比Fe3O4占60%～80%、CaO占5%～20%、B2O3占5%～20%。使用时该添加剂在难焙烧铁矿球团中添加质量百分比为1%～5%。使用时将其细磨至粒度小于0.074mm。配加该添加剂可使赤、褐铁矿球团适宜的预热温度降低100℃左右，预热时间缩短1/2以上，焙烧温度降低50℃左右，焙烧时间缩短1/3以上。本发明能有效解决赤、褐铁矿精矿等难焙烧铁矿球团在预热焙烧过程中存在的预热焙烧温度高、时间长、适宜的焙烧温度区间窄，以及由此带来的在实际生产过程中对设备材质及生产操作要求高等问题，实现高效、低耗的利用赤、褐铁矿制备炼铁用氧化球团矿。

Description

一种用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂
技术领域
本发明涉及一种添加剂，特别是涉及一种用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂。
背景技术
在铁矿球团生产领域，赤铁矿和褐铁矿属难焙烧原料。长期以来，我国铁矿球团厂主要以磁铁精矿为原料，随着我国钢铁工业规模的不断扩大，对铁矿球团的需求量也在逐年增长，国内磁铁矿资源供应日趋紧张，因此，研究利用赤、褐铁矿等难焙烧铁矿资源制备炼铁用氧化球团矿具有重要意义。
研究表明，利用赤铁矿制备氧化球团矿，其固结机理主要为Fe2O3晶粒长大和高温下再结晶。在1200℃以下，赤铁矿的矿石颗粒及球团矿结构一直保持其原有形态，各颗粒虽然彼此靠近，但无任何的连接。只有温度达到1300℃时，才能观察到晶体颗粒明显长大，小晶体之间才形成初期的连接桥。到了1350℃时，可以观察到再结晶。与此同时，球团矿的抗压强度亦随温度升高而增加。但焙烧温度不能太高，在温度超过1350℃时，赤铁矿便开始发生分解：6Fe2O3→4Fe3O4+O2，生成磁铁矿和氧，结果将导致球团矿强度的下降。这表明，利用赤铁矿制备氧化球矿，其要求的预热焙烧温度高、时间长、适宜的焙烧温度区间窄，因而在实际生产过程中对设备材质及生产操作提出了更为严格的要求。利用褐铁矿制备氧化球团矿，其预热焙烧需经历结晶水分解、Fe2O3晶粒长大和高温下再结晶以及球团致密化过程，除需先行经历结晶水分解过程外，其后续固结机理与赤铁矿制备氧化球团矿类似，因此，利用褐铁矿制备氧化球团矿在实际生产中同样存在上述问题。
为了改善赤、褐铁矿球团的预热焙烧性能，国内外学者对内配碳和配加磁铁矿、添加消石灰、石灰石、白云石等进行了系统研究。研究结果表明，内配碳可在一定程度上改善赤铁矿球团的预热焙烧性能，但效果并不显著，而且生球强度和爆裂温度还会因内配碳而有所下降。配加磁铁矿其配比须在30％以上才能显著改善赤铁矿球团的预热焙烧性能，这一方法须外购大量的磁铁矿。添加消石灰、石灰石、白云石等亦能改善赤铁矿球团的预热焙烧性能，但生产的产品为熔剂性球团矿，用于高炉炼铁时将会改变高炉的炉料结构，而且其生产过程也较难控制。
为有效解决赤、褐铁矿球团在预热焙烧过程中存在的预热焙烧温度高、时间长、适宜的焙烧温度区间窄，以及由此带来的在实际生产过程中对设备材质及生产操作要求高等问题，实现高效、低耗的利用赤铁矿制备炼铁用氧化球团矿，特提出本发明。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种在预热焙烧过程中显著降低赤铁矿球团的预热、焙烧温度，缩短预热焙烧时间，适宜的焙烧温度区间宽的用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂。
为了解决上述技术问题，本发明提供的用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂，由B2O3、CaO和Fe3O4组成，其中Fe3O4质量百分比占60％～80％、CaO质量百分比占5％～20％、B2O3质量百分比占5％～20％，粒度小于0.074mm。
使用时在难焙烧铁矿球团中添加质量百分比为1％～5％的添加剂，当配比取低值时，添加剂中CaO、B2O3的质量百分比取上限。使用时将其细磨至粒度小于0.074mm以下。
采用上述技术方案的添加剂，可使赤、褐铁矿球团适宜的预热温度降低100℃左右，预热时间缩短1/2以上，焙烧温度降低50℃左右，焙烧时间缩短1/3以上。
本发明的原理在于：经过细磨的添加剂，其中的Fe3O4在球团焙烧过程中，能够形成Fe2O3微晶键结构，其中的CaO能与Fe2O3形成铁酸钙系低熔点物质，增强赤铁矿晶粒表面质点迁移能力，而其中的B2O3能显著强化固相扩散。添加剂的上述作用促进了相邻颗粒之间在较低预热温度下形成微晶键连接结晶，在高温焙烧过程中使球团内Fe2O3再结晶良好，Fe2O3晶体互连成片，使球团内颗粒连接成一个较致密、均匀的整体，从而使球团矿的强度提高。
本发明的优点主要在于：添加剂来源广泛，价格低廉，配比少，基本不改变成品球团矿的化学组成，可适用于赤、褐铁精矿等难焙烧铁矿球团矿的生产，能显著降低赤铁矿球团的预热、焙烧温度，缩短预热焙烧时间，有利于提高提高生产效率，降低能耗。能有效解决赤、褐铁矿精矿球团在预热焙烧过程中存在的预热焙烧温度高、时间长、适宜的焙烧温度区间窄，以及由此带来的在实际生产过程中对设备材质及生产操作要求高等问题，实现高效、低耗的利用赤、褐铁矿等难焙烧原料的铁矿球团生产。
具体实施方式
实施例1，某赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为430N/个，焙烧球抗压强度仅达到1860N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比1％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间9min，焙烧温度1270℃，焙烧时间12min的条件下，预热球抗压强度可达到441N/个，焙烧强度可达到2590N/个。
实施例2，某赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为443N/个，焙烧球抗压强度仅达到1860N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占80％、CaO占10％、B2O3占10％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比3％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间9min，焙烧温度1260℃，焙烧时间12min的条件下，预热球抗压强度可达到458N/个，焙烧强度可达到2690N/个。
实施例3，某赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球再经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为443N/个，焙烧球抗压强度仅达到1860N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占70％、CaO占15％、B2O3占15％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后质量百分比5％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间9min，焙烧温度1250℃，焙烧时间13min的条件下，预热球抗压强度可达到490N/个，焙烧强度可达到2700N/个。
实施例4，某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间25min，焙烧温度1310℃，焙烧时间25min的条件下，预热球抗压强度为409N/个，焙烧球抗压强度仅达到1650N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加剂细磨至小于0.074mm以下，然后按质量百分比1％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间12min，焙烧温度1270℃，焙烧时间15min的条件下，预热球抗压强度可达到423N/个，焙烧强度可达到2210N/个。
实施例5，某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间25min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为409N/个，焙烧球抗压强度仅达到1650N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比3％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间12min，焙烧温度1260℃，焙烧时间15min的条件下，预热球抗压强度可达到448N/个，焙烧强度可达到2430N/个。
实施例6，某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间25min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为409N/个，焙烧球抗压强度仅达到1650N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占70％、CaO占15％、B2O3占15％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比5％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间15min，焙烧温度1250℃，焙烧时间15min的条件下，预热球抗压强度可达到455N/个，焙烧强度可达到2490N/个。
实施例7，巴西卡拉加斯赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述两种精矿的配矿比：巴西卡拉加斯赤铁精矿70％，某褐铁精矿30％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为418N/个，焙烧球抗压强度仅达到1980N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比1％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间10min，焙烧温度1270℃，焙烧时间13min的条件下，预热球抗压强度可达到433N/个，焙烧强度可达到2320N/个。
实施例8，巴西卡拉加斯赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述两种精矿的配矿比：巴西卡拉加斯赤铁精矿50％，某褐铁精矿50％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为418N/个，焙烧球抗压强度仅达到1980N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比3％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间10min，焙烧温度1260℃，焙烧时间13min的条件下，预热球抗压强度可达到451N/个，焙烧强度可达到2460N/个。
实施例9，某赤铁精矿，其主要化学成分为：TFe 66.54％、FeO 0.8％、SiO2 1.21％、Al2O3 1.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐铁精矿，其主要化学成分为：TFe 56.55％、SiO2 9.53％、Al2O3 1.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述两种精矿的配矿比：某赤铁精矿30％，某褐铁精矿70％。配加1.5％的膨润土经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度1000℃，预热时间21min，焙烧温度1310℃，焙烧时间21min的条件下，预热球抗压强度为418N/个，焙烧球抗压强度仅达到1980N/个。在膨润土配比不变的前提下，将按质量百分比组成为Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的添加剂细磨至粒度小于0.074mm以下，然后按质量百分比5％的比例配入混合料中，经混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，在预热温度900℃，预热时间10min，焙烧温度1250℃，焙烧时间13min的条件下，预热球抗压强度可达到465N/个，焙烧强度可达到2330N/个。

Claims (1)

1、一种用于难焙烧铁矿球团生产的添加剂，其特征是：由B2O3、CaO和Fe3O4组成，其中Fe3O4质量百分比占60％～80％、CaO质量百分比占5％～20％、B2O3质量百分比占5％～20％，使用时细磨至粒度小于0.074mm。
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