CN101365813A - 含碳金属矿石球粒的生产 - Google Patents

Abstract

一种用于从粒状基于碳的材料、金属矿石材料和包括一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂来生产金属矿石球粒的方法，该方法包括下述步骤：将材料与粘合剂混合，并在环境温度下，通过滚转使如此形成的混合物聚结来形成球粒。滚转操作，如在转鼓中的滚转操作起到聚结颗粒并将混合物粘合成球粒的作用。不要求机械压缩力。由于使用废弃的基于碳的材料和废弃的金属矿石材料，并形成易于熔炼的可用产品，本方法提供了一种简单而有效的过程。转鼓或盘式聚结机的造价相对较低，且能够具有非常高吨数的生产量。

Description

含碳金属矿石球粒的生产

本发明涉及一种金属矿石产品及一种用于制造该金属矿石产品的方法。

炼钢业是全球巨大且重要的产业。钢铁联合企业(integrated steel plant)生产钢铁涉及三个基本步骤。首先，生产用于熔化铁矿石的碳源。接下来，在熔炉内熔化铁矿石。最后，处理熔化的铁，以生产钢。焦炭是用于熔化并还原铁矿石的常用碳源。生产焦炭以粉碎的烟煤开始。

在生产许多基于固体的燃料的过程中，如采煤过程中，持续存在的问题是处理废弃的“细粉(fine)”材料。多达10％的原矿最终是以“细粉”(通常约<3mm)或“超细粉”(微米或亚微米)存在。这种细粉煤通常不适合于随后的任何处理，且即使是那些不考虑尺寸的过程，这种细粉煤保留大量的水(10％-30％)，这能够使其“粘着”、运输和燃烧困难且低效。

同时，目前认为不能使用的另一种材料是金属矿石“细粉”。多达10％或20％的矿石加工和粉碎能够产生“细粉”(通常约小于2mm-3mm)或“超细粉”(微米或亚微米尺度)。与细粉煤一样，金属矿石细粉也不适合于随后的工业处理，且通常注定成为废弃材料。一种适合它们使用的已知方法涉及滚压、焙烧以及随后将细粉加热到非常高的温度，以便形成矿石“小硬球”。然而，这种方法需要相当多的机械，且从经济上来说，实施该方法通常不可行。

本发明的目的是提供一种能够以经济的方式使用这种废弃材料的产品和方法。

因而，根据本发明的一个方面，提供了一种用于从粒状基于碳的材料、金属矿石材料和包含一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂(silicate-based binder)来生产金属矿石球粒(metal ore pellet)的方法，该方法包括下述步骤：

将材料与粘合剂混合，并在环境温度下，通过滚转(tumbling)使如此形成的混合物聚结来形成球粒，使用包含一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂使本发明的方法能在环境温度下形成球粒。通过任何已有技术的方法还未能实现在环境温度下形成金属矿石球粒。

球粒从某种意义上来说是“坚硬的”或“刚硬的”，它们是可处理的，且能够立即被存储、堆积和/或运输，而不需要任何单独有效的固化步骤或多个这种步骤。也就是说，固化球粒无需任何辅助条件或进一步的处理，尤其是热处理和/或压力处理。已有技术的方法需要通过用热和/或(加压空气)压力进行侵蚀性滚压(aggressive rolling)、焙烧和高度加热来形成铁矿石块，然后，这些块是刚硬的和可处理的。因而，本发明的球粒在形成之后可以被立刻使用和/或运输。

滚转操作(tumbling action)，如在转鼓中的滚转操作起到聚结颗粒并将混合物粘合成球粒的作用，这些球粒通常具有可变的尺寸分布。不要求机械压缩力，(伴随着低生产率和高成本)，且可以在环境温度下实施本发明的方法。因为能够在环境温度下实施该方法，所以不要求额外的设备用于任何有效的第二阶段处理，或不要求提供高温。这自然不再需要动力源，如待燃烧的燃料来产生高温，此操作通常是工业过程的相当经济的要求。

本发明的粘合剂使本发明的球粒在“冷熔”过程中形成和固化。也就是说，可以无需任何外部的热输入来形成和固化球粒。

此外，本发明可以是“单级”过程，从而避免了需要所参与组分的任何预混合或处理以及不要求后续成形处理，因而其是特别有优势的。从资本和经济的观点来看，单级过程削减了设置适用于提供本发明方法的设备的必要条件，并降低了在环境温度下进行单级过程的操作成本。

本发明在使用无机粘合剂方面也是有优势的，这与已有技术方法中通常使用有机材料作为粘合剂不一样。使用无机粘合剂降低了本方法的复杂性，而且又减少了粘合剂材料的任何预处理或混合的需要。使用基于硅酸盐的无机粘合剂具有两个另外的优势。首先，与诸如淀粉的有机材料(它们燃烧，且因此影响燃烧质量，以及因而影响所形成材料的热含量值)相比，这种粘合剂不会影响含碳材料的燃烧质量(因为它们不燃烧)。再次，与有机粘合剂相比，这种粘合剂还剔除了对任何环境的牵连(因为它们不燃烧)。

一旦形成球粒，那么它们还可以固化，以提供最终形式的球粒。根据本发明，这种固化可以在环境温度下进行，且无需任何有效的和/或单独的固化步骤，尤其是已有技术中使用的热处理步骤也可以进行。球粒将随着时间固化，而不受任何外部影响。因而，它们能够被允许在合适的位置或场所维持一段时间，如1-10天，同时在滚转后进行固化。像混凝土一样，固化可持续一段时间，如好几天，但本发明提供了在滚转后为充分固态的球粒，当它们固化时，它们易于被存储、堆积、运输、使用等。

除了当球粒形成时，在球粒的至少表面处进行的化学处理外，此处所采用的固化概念还包括所形成的球粒要求的任何干燥，优选提供硬壳。这样，不期望本发明提供任何单独的干燥步骤或干燥操作，(与一种或多种液体材料或物质，如水有关，当形成并固化球粒时，从球粒蒸发)。与形成和固化球粒的操作相比，球粒形成后的任何这类干燥操作都被认为是次要的或不重要的。

优选地，本方法提供具有硬外部部分、表皮、外壳或壳的球粒。更优选地，球粒的内部是干燥的，且完全或基本上具有小的，优选微小的充气或多孔形式。也就是说，当球粒形成时，表面活性剂将硅酸盐粘合剂吸引到球粒表面的操作在内部形成了气穴和气泡，在下文讨论其益处。

在本发明的一个实施方案中，水是材料和粘合剂混合物的一部分，或者是材料的一部分、粘合剂的一部分，单独地添加，或者是这些物质的任意组合。

本发明方法所需或所期望的水量可依赖于粒状材料和粘合剂的性质。

例如，下面列出了所开采的煤的各种类型、以及当煤被开采时通常确定的它们的含湿量(m/c)、它们的热含量(h/c)和它们的碳含量。

m/c              h/c(mj/kg)                   碳

烟煤         <20％          24-35         45-86％

无烟煤       <15％          26-33         86-98％

褐煤         <45％          10-20         25-35％

次烟煤       <30％          20-21         35-45％

煤的热含量可能与含湿量直接相关。因此，具有15％含湿量的高等级无烟煤将会具有26mj/kg-33mj/kg的热含量(恒湿无矿物质基)。另一方面，最低等级的煤-褐煤将会具有高达45％的含湿量，且只有10mj/kg-20mj/kg的热含量(恒湿无矿物质基)。

虽然任何湿材料优选地具有10％-15％的最大含水量，但是本发明可使用任何类型的“湿”或“干”粒状基于碳的材料，这是特别有优势的。通过粉碎可以达到这种水分水平，粉碎具有干燥效果，(因此，尽管所需要的动力比将煤粉碎成易于在电站或类似地方燃烧的粉状形式所需要的动力小许多)。在本领域中，这种材料通常仍被认为是“湿”的，在与，如压块过程(briquetting process)相关的过程中尤其如此，其要求其材料是完全干的。

在某些情况下，优选具有干的粒状材料。在其他情况下，材料可以源于诸如泥煤和煤尾矿坝(coal tailings dam)的湿燃料源，且对所需干燥的量的任何减少(如与压块过程相比)都会降低形成燃料产品所要求的总的能量输入。

本发明的方法可直接用于富含水分的煤细粉和类似的产品，这是因为可以减少粘合剂的任何含水量，以与煤中的水分水平一致，而不会影响该方法。一旦形成球粒，它们的硬壳完全或基本上阻止或者显著减少水的进入，如果使用了防水剂尤其如此。一旦完全固化，球粒可以具有粒状原材料的含湿量的至少一半的含湿量，且可以小于5％，因而对立即且容易粉碎以形成用于电站的合适的燃料产品来说，是足够干的。

当产品燃烧时，水分的减少还直接增加了产品的热含量值，由此增加了其效率和经济价值。与运输“湿”或富含水分的材料的成本相比，此经济利益扩展到这种产品的运输。的确，本发明提供了一种方法，该方法由此考虑所使用的粘合剂的类型和量、以及工艺参数，可以提供这样一种燃料材料，其具有期望的或预先确定的燃烧值或具有特别是能够使当地的经济条件适合燃料源的类似性质。不同的地方和国家开采不同类型和等级的煤，且因此，他们以不同的方式使用这种煤，以便试图并使它们的经济价值最大化。本发明提供了一种特别有优势的方法，其使来自当前工业方法中的目前被认为是废弃材料的那些材料获益。

因而，本发明还使燃料产品中的水分显著减少，从而将低效的燃料产品转化成有效的燃料产品。

在本发明优选的实施方案中，在粘合剂组分与其他材料混合之前，调节用于此方法的粘合剂组分中的水量。此粘合剂对水的调节量的计算取决于粒状材料的含湿量。

根据本发明的另一个实施方案，粒状基于碳的材料通常是3mm或更小的最大尺寸或等级。煤“屑”或“细粉”通常可以是亚微米尺度。

更优选地，粒状材料具有一定范围的尺度或等级；优选地，偏向细的或更细的粒度。

适合于本发明的粒状基于碳的材料可以是可接受的湿的或干的，且能够以任何类型的细微组织燃料(maceral fuel)被提供，包括泥煤和褐煤，一直到次烟煤、无烟煤细粉、石油焦细粉和类似物，以及下水道废弃物、生物废弃物、动物废弃物和能够被认为是燃料源的其他碳氢化合物材料。粒状材料还可以是两种或更多种原材料或“组分”的组合，并不必须预混合，以及诸如之前提到的那些，以便提供“混合”球粒。

合适的材料还包括低等级或处理过的燃料，以及目前的“废弃”产品，这些产品的清洁燃烧会有助于降低整个污染水平。

本发明不会受到粒状材料中高的灰含量或硫含量的影响。

任何合适的基于硅酸盐的粘合剂可用于本发明，此粘合剂可以是相同种类或不同种类的材料，如水泥和粗硅酸盐，像钙、钠或钾的硅酸盐。

此方法可以包括将一种或多种另外的组分或者单独添加，或者与粘合剂一起添加到混合物中。这种另外的组分包括石灰、无机粘合剂、水泥和防水剂。粘接性材料可有助于球粒的生坯强度(green-strength)，且可以形成用于球粒的硬外表面或壳，正如下文描述的。

当燃烧如此形成的球粒时，石灰或水泥有助于抑制硫的排放。使用石灰或其他类型的氢氧化钙(其是已知的吸硫剂)与粒状基于碳的材料混合，这是本发明的特别优势。增强这种吸硫剂与含硫的基于碳的材料的混合不再需要燃料燃烧处理过程末端处的任何吸硫设备，如涤气器和类似设备。的确，认为本发明可以实现70％-90％，或者可能更多的硫排放(通常以二氧化硫的形式)的减少。

有许多被开采和提炼的金属矿石用在工业过程中。所有这些矿石可以作为金属矿石材料与本发明一起使用，它们或者单独使用，或者以这些金属矿石，任选地与相同或不同金属的任意组合来使用，且统称为“金属矿石材料”。一种已知的矿石是铁矿石，在钢铁生产中，铁矿石是原材料。

在约2000℃温度的鼓风炉中，通过碳热反应(即，用碳还原)能够从铁的矿石中将铁提炼出来。在鼓风炉中，上述铁矿石、可能呈焦炭形式的碳以及诸如石灰石的熔剂被送入炉中，同时热空气气流在底部被送入炉中。在炉中，起碳源作用的焦炭与鼓风机中的氧反应生成一氧化碳，其还原铁矿石。存在的溶剂熔化矿石中的杂质。

本发明提供了已经与铁矿石结合的提炼矿石所要求的碳源以及使用先前认为是“废弃物”的两种材料的能力。本发明的球粒具有用于直接引入炉中以及用于随后的加热步骤和熔炼的合适的尺寸和形状。这样，粒状基于碳的材料提供用于还原金属的至少一种碳源以及提供了一种碳燃料。

对于涉及从诸如铜或镍的其他金属的矿石中提炼诸如铜或镍的其他金属的过程来说，可以实施类似的操作，其中需要基于碳的材料将金属还原成它的元素形式，或者期望与基于碳的材料进行的其他任何反应。本发明还允许粒状基于碳的材料成为“燃料”，以加热矿石，以用于除提炼金属之外的过程。

将吸硫剂添加到形成球粒的过程中，连同球粒的任何粉碎以供随后使用，这提供了两个特定的优势。第一，本发明的方法提供完全或基本上“干的”球粒的能力减少了燃烧球粒之前，实现粉碎球粒所要求的能量输入，如上所述，以及第二，粉碎球粒增加了吸硫剂与基于碳的材料的混合，因而增加了吸硫效率，并因此减少了硫排放。

因而，本发明的方法可进一步包括粉碎、破碎或以其他方式粒化(particularising)球粒的步骤，球粒优选呈易于在碳燃烧场合中使用的形式。

粒状基于碳的材料、金属矿石材料和粘合剂以及所添加的其他任何单独的反应物或组分可以使用任何已知的方法或装置来混合，包括简单混合。因为此方法的下一步是滚转操作，因此在滚转之前，并不需要绝对均匀地混合反应物或组分，这是因为如果必须或期望的话，滚转操作通常将会继续进行混合操作。在某些情形下，在滚转操作过程中，混合可以至少部分地进行，以使本发明的各操作可以并不是完全不同的。

在本发明的一个实施方案中，粘合剂被涂覆到材料上。涂覆的一种方法是将粘合剂喷射到材料上。

在本发明的另一个实施方案中，在与粘合剂混合之前和/或混合的过程中移动材料，和/或材料呈分散排列。这种情形的一种特别合适的形式是材料在，如传送机转载(conveyor transfer)处、造粒鼓(pelletising drum)或造粒盘(pelletising pan)内以及从料堆装载等处呈落帘(falling curtain)的形式。

在本发明的另一个实施方案中，粒状材料、金属矿石材料和粘合剂在彼此接触之后直接和/或立刻进行滚转。

滚转操作起到聚结材料和粘合剂混合物的作用，以形成通常呈球形或卵形形状的越来越大尺寸的颗粒。如此形成的球粒的尺寸可根据滚转的工艺条件来调节，如根据转速、含湿量、冲击力和停留时间来调节。球粒还能够在造粒过程中或在造粒之后被筛分和/或再循环，以形成期望的，如更窄的尺寸分布。

用于提供滚转操作的一种合适的装置是转鼓。转鼓在本领域中是众所周知的。它们的产量可取决于鼓的长度、直径、转速和安装角度，且产量可以从每只鼓每小时个位数的吨数变化到每只鼓每小时数百吨。

聚结鼓(agglomerator drum)，如盘式鼓、转鼓和锥式鼓的大体尺寸和直径在本领域中是已知的，尽管它们的方法变化以提供所形成的产品的变化。参见示例英国专利UK787993。

转鼓具有低的价格和低的操作成本，与压块和其他形成固体的机械或设备相比尤其如此。转鼓甚至可以设置成可移动的形式，以便在期望或需要的情形中提供本发明的方法，例如在移动并定位到材料中的一种或两种目前被存储或“堆积”的位置，而不是运输所要求的显著的移动(且因此成本)或者材料在固定处理位置的情形中提供本发明的方法。

可以在一个或多个阶段中实施聚结操作，各阶段可以是相连的，如在同一个鼓中滚转条件变化，或者材料直接输送到另一个聚结机(agglomerator)中。或者，这种操作可以是单独的。在一种多级聚结的方式中，对每一个阶段来说，滚转条件是可变的或变化的。可以或者以连续的方式或操作或者不连续地来改变条件。

当本发明的方法涉及在转鼓中滚转混合物时，一个或多个转鼓可用于聚结，优选呈串连形式。

表面活性剂起到将基于硅酸盐的粘合剂吸引到形成的球粒的表面的作用，使得当球粒产生并开始固化时，球粒形成，并随后继续具有比其内部更硬的外部部分、表皮、壳或表面。因而，球粒朝芯部具有可变密度；表面处的密度更大。的确，与“内部”的低密度相比，“壳”层或部分通常将具有高的密度。

更优选地，球粒一旦形成，就会具有足够的硬度，以允许处理、堆积和/或运输，而没有任何显著的开裂。

球粒的固化可以开始于聚结操作的过程中或者成为聚结操作的一部分。

本发明的方法可包括一个或多个分级步骤。也就是说，将如此形成的球粒的尺寸分级到期望的或需要的尺寸。这可包括选出损坏的或不够大的那些球粒，这些球粒材料可被再循环回到本发明的方法中。当开采、清洗和运输煤时，产生相当数量的细粉煤(颗粒小于5mm)。与开采金属矿类似。本发明可将这种细粉煤和细粉金属矿石形成为具有非常低水分的约50mm的球粒，而不会使煤或矿石的化学性质产生任何变化。可使用随后被处理、运输并用作正常的“块”煤和金属矿石的球粒。

在任意的初始固化之后，可将所形成的球粒放置一段时间，可以是许多天，如3-7天，以使或允许固化完成。与其他的固化产品一样，球粒持续固化，以随时间，如另外的许多天或许多周而获得强度。

根据本发明的另一方面，提供了一种球粒产品，其可在环境温度下，通过聚结粒状基于碳的材料、金属矿石材料和包括一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂形成。

根据本发明的另一方面，提供了一种无论何时都通过此处描述的方法形成的产品。

本发明的球粒产品是易于存储的材料。由于其可变的直径分布，此球粒还是易于运输的。这提高了堆积浓度，从而也减少了球粒的磨损和由之而来的开裂。

本产品由目前的“废弃”材料形成，由此提高了目前提炼和生产金属矿石和固体燃料的效率。

优选地，本产品允许非常高的燃烧百分比(可能是100％燃烧)，以便在灰烬中留下很少的或不留下易燃的燃料。

实施例

煤细粉和铁矿石细粉被一起传送，并将任何干反应物添加到其中。然后，它们从传送带的末端落下。将液体粘合剂喷射到细粉的落帘上，细粉与粘合剂一起落到直径通常为1-5m(如3m)的转鼓中。当混合物滚转，同时用粘合剂和水混合物喷射时，混合物形成小的球粒，球粒聚结并生长，从而形成期望形状和尺寸的球粒。

鼓可被内衬有松配合的重型胶片，以避免材料粘贴到鼓的侧面。以一斜坡(如1％-3％)设定鼓，以有助于球粒沿其前行，并控制在鼓内的停留时间。完成的球粒从鼓的相对端出去，到另一个传送机上。

球粒的尺寸可以仅随操作的鼓调节(转速、含湿量以及直接影响鼓内的停留时间的纵向鼓角度)而变化。诸如目前的压块操作的昂贵的模具变化并不要求改变产品的尺寸。

某些形成且甚至某些固化可在类似的，但具有比聚结鼓的直径大的另一转鼓内进行。另一转鼓也可比聚结鼓的直径大，且比聚结鼓长。此处，球粒缓慢地前行通过鼓，从而允许球粒有足够的时间初始固化或进行表面处理，且由此允许立即处理和堆积。在此鼓内的停留时间取决于煤和铁矿石的特性，且所采用的停留时间可在预生产测试中得以确定。

如果球粒的生坯强度差，则可以添加某些额外的添加剂或粘接性的化学品，以快速地加速固化过程，且由此提供更快和更强的初始生坯强度，以有助于处理或可处理性等。可在鼓出口处使用，如鼓的槽形部分或振动筛去除开裂的和不够大的球粒。随后，损坏的和不够大的球粒可返回到聚结鼓，用于再处理。

在此阶段，如果需要，球粒可进一步被分级成期望的截面。随后，任何损坏的和不够大的球粒可返回到聚结鼓，用于再处理。

球粒分级甚至能够被设计成依赖于所提议的用途。可通过改变工艺条件、设备构型以及甚至反应物的剂量来调节球粒尺寸。

随后，可以贮存球粒，以用于固化。在此时期，对煤细粉球粒来说，通常在3-7天，且取决于环境温度，球粒达到这样的强度，以便允许充分处理。不要求加热或强制鼓风干燥。

球粒的球形形状将使空气自由移动通过储料堆，以有助于固化过程，并防止热累积和自发燃烧的风险。在此阶段，球粒表面也是紧密密封的，从而防止空气进入球粒，并因此还降低了任何自发燃烧的效果或机会。如果自发燃烧仍旧是个问题的话，那么在聚结过程中可以添加预防剂。

本发明的另一个优势是球粒内所含的燃料非常完全地燃烧，这是由于高的气体迁移率和维持了球粒的完整结构，直到完成燃烧的原因。保留的硬壳、表皮等允许球粒内部显著的热增加或累积，从而引起非常高程度的燃烧，导致在球粒的内部成分中完成任何预先设计的化学反应。因为成分是干的和多孔的形式，通常仍是“细粉”性质，且此刻被预先加热，所以发生了成分的迅速且因此完全的燃烧。即使在白热下，球粒也维持其形式，并表现非常稳定的燃烧特性。

尤其是，本发明的方法可以不涉及球粒的强制干燥，因为在环境温度下，所用的任何表面活性剂的作用达到最大。而且，当使用水时，表面活性剂使含粘合剂的水分通过毛细管作用迅速迁移到球粒表面，从而提供硬表面的“蛋壳”效应和较软的内部，这是因为粘合剂最终的高表面浓度的原因。这导致显著增强的表皮强度，从而得到非常坚固和低含湿量(约5％)的球粒，其也阻止从空气中吸附的水分。

本方法的一种另外的应用是在矿石处理中降低粉碎的煤燃料的进料水分，其中在粉碎并在炉中燃烧之前，煤细粉或煤尾矿被造粒，并被允许充分固化和干燥。目前的煤细粉堆的一般含湿量通常在12％-35％的范围内，使得其非常难以与其他进料一起使用或混合。

如可从上文认识到的，本发明的方法克服或解决了许多财政上和操作上的问题。

固化后，一旦已经充分形成“蛋壳”效应，那么球粒将保持其强度，即使在白热燃烧的过程中也是如此。这允许在球粒内部发生高温反应，从而导致燃料更高程度的燃烧，得到有效的氧化和所含的任何硫的螯合作用，以及残余的灰中可忽略不计的未燃烧的碳水平。壳效应使球粒在燃烧过程中保持其结构，从而导致燃气中更少的颗粒排放。

与目前的技术相比，本发明提供了相当多的益处，包括：

●<3mm的煤/褐煤细粉可进行干造粒，或直接来自过滤装置(filtrationplant)。

●吨数生产量可从每条造粒线每小时10吨(整体规模(communitysize))到每小时高达100吨。

●为了精确的控制和反应物用量，在造粒过程中，可使用高水平的自动控制。

●球粒只空气干燥，同时以化学方法“固化”。

●当固化时，可通过散装处理装置来处理球粒，或者当“生坯”时，可通过可选择地鼓胀(bagged)来处理球粒。

●如果要求的话，可定制球粒尺寸，从5mm到150mm，这取决于煤特性和工艺参数。

●为了高强度、为了迅速固化、为了高温强度以及为了增大的水阻力，可添加专门的重型反应物。

●可因消除SO₂的各种粘合剂的组合而减少或消除黄铁矿的去除，这是由于在球粒内部气体迁移形成CaSO₄。

●由于极佳的燃烧特性，所以高灰的煤细粉将高效率地点燃并燃烧。

●长时间的燃烧，且高百分比的碳燃烧。

●<20mm的煤可以被用于高价值球粒的细粉破碎并造粒。

●污染煤或诸如锯末、谷壳、污物、动物废弃物、石油焦或废油等的废弃产品可包括在球粒中。

●残余灰具有可忽略不计的未燃烧的燃料(如煤)残余，且极佳地用于其他工业用途。

●残余灰还可用用于混凝土给料、集料拌合(aggregate blending)和高孔隙率的垃圾的类似的粘合剂反应物造粒。

●可用相同的技术来处理褐煤和泥煤，或者褐煤和泥煤可与其他燃料源混合，以生成具有诸如无烟燃烧等预先设计特征的混合球粒燃料。

本发明可与所有类型的煤细粉一起使用，这将会具有变化量的水分和硫含量。一般来说，形成直径5mm-50mm范围的球粒。

由于使用废弃的基于碳的材料和废弃的金属矿石材料，并将这些材料形成容易且有效燃烧的形式，本发明提供了简单但有效的过程。转鼓或盘式聚结机的造价相对较低，且能够具有非常高吨数的生产量。

Claims (34)

1.一种从粒状基于碳的材料、金属矿石材料和包括一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂来生产金属矿石球粒的方法，其包括下述步骤：

将材料与粘合剂混合，以及

在环境温度下，通过滚转使如此形成的混合物聚结来形成所述球粒。

2.如权利要求1所述的方法，其作为单级过程进行。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中进行所述方法而不需要单独有效的固化步骤或多个这种步骤。

4.如权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中在环境温度下，所述球粒在滚转后固化。

5.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述球粒形成硬壳。

6.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其适合于提供可变尺寸分布的球粒。

7.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粒状材料和/或粘合剂包括水。

8.如权利要求7所述的方法，其中与所述粒状材料和金属矿石材料混合之前，所述粘合剂包括水。

9.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粒状基于碳的材料和所述金属矿石材料通常是约3mm或更小的最大尺寸或等级。

10.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粒状基于碳的材料是煤屑或煤细粉。

11.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述金属矿石材料是铁矿石。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述铁矿石是尺寸小于2mm的铁矿石细粉和/或超细粉。

13.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粒状基于碳的材料是两种或多种碳材料的组合。

14.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粘合剂部分地、完全地或基本上是硅酸钠或硅酸钾。

15.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述方法包括添加一种或多种另外的组分。

16.如权利要求15所述的方法，其中所述另外的组分或每一种另外的组分选自由石灰、无机粘合剂、水泥和防水剂组成的组。

17.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粒状基于碳的材料、所述金属矿石材料和所述粘合剂借助搅拌至少部分地混合。

18.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述粘合剂被喷射到所述粒状基于碳的材料和/或所述金属矿石材料上。

19.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述球粒具有球形或卵形形状。

20.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述球粒在滚转后筛分。

21.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中在转鼓中进行所述滚转。

22.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述方法并不需要所述粒状基于碳的材料和/或所述金属矿石材料的任何预处理。

23.如前述权利要求中的任一项所述的方法，与粒状基于碳的原材料中的水分重量相比，所述方法用于减少基于碳的材料中的水分，优选减少到小于5％。

24.如前述权利要求中的任一项所述的方法，其中通过所述滚转进行所述粒状基于碳的材料、所述金属矿石材料与所述粘合剂的混合。

25.一种球粒产品，其通过聚结粒状基于碳的材料、金属矿石材料和包括一种或多种表面活性剂的基于硅酸盐的粘合剂而在环境温度下形成。

26.一种球粒产品，其随时都通过权利要求1-25中的任一项所述的方法形成或获得。

27.如权利要求25或26所述的球粒产品，其易于熔炼。

28.如权利要求25-27中的任一项所述的球粒产品，其中所述球粒产品包括一种或多种吸硫剂。

29.如权利要求25-28中的任一项所述的球粒产品，其中所述金属矿石材料是铁矿石细粉和/或超细粉。

30.如权利要求25-29中的任一项所述的球粒产品，其具有硬壳。

31.如权利要求25-30中的任一项所述的球粒产品，其朝其芯部具有可变密度。

32.如权利要求25-31中的任一项所述的球粒产品，其具有干燥内部。

33.如权利要求25-32中的任一项所述的球粒产品，其在滚转后具有足够的硬度，以允许处理、堆积和/或运输，而没有任何明显开裂。

34.如权利要求25-33中的任一项所述的球粒产品，其中所述粒状基于碳的材料是煤屑和/或煤细粉。