CN102021318A

CN102021318A - 一种镁质自熔性球团矿及其制备方法

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Publication number: CN102021318A
Application number: CN 201010600752
Authority: CN
Inventors: 张一敏; 王宾; 陈铁军; 胡承凡; 张兴才; 李圣辉; 徐春燕
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2011-04-20

Abstract

本发明公开了一种镁质自熔性球团矿及其制备方法，在含铁原料中外加2～4wt％的镁砂和1～2wt％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料中的水分含量为5～10wt％；润磨1～8min，造球，干燥，然后在温度为800～1000℃条件下预热，预热时间为10～20min；最后在温度为1180～1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15～35min。制备的镁质自熔性球团矿，TFe≥59wt％，MgO＞2wt％，三元碱度＞0.8wt％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。该方法既不增加设备投资、又不改变原有的生产工艺、且制备的球团矿的低温还原粉化性能、还原膨胀性能、软熔滴落性能、高温还原性等冶金性能均有较大改善。

Description

一种镁质自熔性球团矿及其制备方法

一、技术领域

本发明属于炼铁原料球团矿造块技术，尤其涉及一种镁质自熔性球团矿及其制备方法。

二、背景技术

高炉炉料结构是炼铁生产能否实现优质、低耗、高产的重要前提和物质基础。我国高炉炉料主要以高碱度烧结矿为主，配加部分酸性球团矿或块矿，因此球团生产厂家主要生产酸性球团矿，即球团矿生产基本上是控制在自然碱度，其还原膨胀、软熔滴落、高温还原性等冶金性能较差，已不能满足现代化高炉快速操作的要求，从改善冶金性能的观点出发，通过添加不同的添加剂来改善球团的成分成为了各球团生产厂家提高球团质量的优先方向。

研究表明，通过增加球团矿中MgO的添加量能较大地改善其冶金性能。随着MgO添加量的增加，球团矿的还原膨胀率逐渐减小(姜涛，何国强，李光辉，等.脉石成分对铁矿球团还原膨胀性能的影响.钢铁，2007(42)，5：9-10.)。球团焙烧时形成铁酸镁，其熔化温度比酸性球团矿内成份的熔化温度一般提高80℃-160℃，使熔化开始温度和熔化终了温度的区间减小，改善了球团矿的软熔性；由于铁酸镁的熔化温度比酸性球团矿内成份的熔化温度高，CO与FeO的反应没有受到阻碍，从而提高了间接还原率(Kenneth G.Oja.自熔性球团矿生产.烧结球团，1989(14)，2：2-3)。MgO添加量增加，使得球团矿的孔隙率增加，氧离子到达磁铁矿表面的阻力减小，Fe²⁺更容易氧化，致使Fe₂O₃增多，FeO减少(张亚平，傅菊英，江涛，等.脉石含量对球团矿性能的影响.烧结球团，2002(27)，4：11-12.)。资料显示，目前生产自熔性球团矿主要的添加剂有石灰石、轻烧白云石、蛇纹石、橄榄石等，由于这些添加剂会带入较大含量的CaO、SiO₂等组分，这样就容易产生以下问题：

1、球团中w(SiO₂)高。在大于1000℃氧化的过程中，由于氧化放热球团局部过热，或者是氧化气氛过弱的情况下，Fe₃O₄易与SiO₂反应生成相对较低熔点的(1205℃)铁橄榄石(2FeO.SiO₂)，并包围着大颗粒的磁铁矿，从而抑制了Fe₃O₄氧化成Fe₂O₃，造成氧化不完全；如果焙烧温度过高，晶格中就会出现大量硅酸盐液相，同时伴有大颗粒铁镁橄榄石存在，易形成液相粘接2FeO.SiO₂，冷却过程中很难结晶，常成性脆、强度低的玻璃质，制备的球团矿的机械强度(抗压强度)低。在高炉生产时，w(SiO₂)高还会使球团还原度降低，粉化率增加，软化区间和滴落区间扩大，导致炉渣过多，炉况不顺，严重影响生产。

2、球团中w(CaO)高。在焙烧时往往难以控制，因为生成的铁酸钙化合物熔点低，容易出现液相，随着温度的增加，液相量便迅速增加，过多的液相会使球团粘结，降低料层透气性，影响焙烧的正常进行。在高炉生产时，w(CaO)过高容易引起炉渣过粘、炉况不顺、炉缸堆积等问题。

3、为保证经济合理性，制备球团矿的磁铁精矿品味不能太低。

三、发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种镁质自熔性球团矿及其制备方法，该方法既不增加设备投资、又不改变原有的生产工艺、且制备的球团矿的低温还原粉化性能、还原膨胀性能、软熔滴落性能、高温还原性等冶金性能均有较大改善。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：在含铁原料中外加2～4wt％的镁砂和1～2wt％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料中的水分含量为5～10wt％。润磨1～8min，造球，干燥，然后在温度为800～1000℃条件下预热，预热时间为10～20min；最后在温度为1180～1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15～35min。

所述的含铁原料为磁铁精矿与硫酸渣、除尘灰的混合铁精矿，磁铁精矿在含铁原料中的占比为大于等于70wt％、小于等于90wt％，硫酸渣在含铁原料中的占比为大于0、小于等于20wt％，除尘灰在含铁原料中的占比为大于0、小于等于10wt％。

所述的磁铁精矿化学成分为：TFe为62～64wt％，FeO为18.6～26.8wt％，SiO₂为3.9～6.0wt％，Al₂O₃为1.02～1.21wt％，CaO为1.28～1.69wt％，MgO为0.41～1.26wt％，S为0.37～1.00wt％，P为0.036～0.051wt％；所述硫酸渣化学成分为为：TFe为57～59wt％，FeO为4.1～5.1wt％，SiO₂为6.8～7.2wt％，Al₂O₃为1.54～1.65wt％，CaO为1.40～1.52wt％，MgO为0.80～0.89wt％，S为0.72～0.80wt％，P为0.036～0.045wt％；所述除尘灰的化学成分为：TFe为56～58wt％，FeO为9.1～10.1wt％，SiO₂为6.4～7.0wt％，Al₂O₃为1.40～1.51wt％，CaO为1.95～2.10wt％，MgO为1.30～1.40wt％，S为1.20～1.35wt％，P为0.030～0.040wt％。。

所述的镁砂的MgO含量在80wt％以上，镁砂粒度小于等于0.074mm的含量为60wt％以上。

采用该制备方法制备的镁质自熔性球团矿，TFe≥59wt％，MgO＞2wt％，三元碱度＞0.8wt％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。

由于本发明采用镁砂为添加剂，减少了SiO₂和CaO的过多引入，成品球团矿的还原度有所提高，达到85％以上，有利于高炉的冶炼过程；低温还原粉化率和膨胀性能显著改善，降幅超过50％，指标远远优于现有的常规酸性球团矿；软熔性能也得到显著改善，软化开始和终了温度均有不同程度的提高，同时软化区间也大大缩小，滴下温度也明显提高，滴下区间在160℃以内，有利于高炉炉料的顺行。同时，本发明可采用相对品味较低的含铁原料，也可以在磁铁精矿中添加硫酸渣和除尘灰，有利于回收资源，节约成本。

总之，本发明可显著改善球团矿的还原膨胀性能、还原粉化性能、高温还原性能及软熔性能；对于高炉冶炼本发明能够增加炉渣的流动性，提高炉料的软熔温度、缩小软熔带、压缩滴落带、降低SiO₂活度；本发明提高了高炉利用系数，有利于冶炼中脱硫、降低了焦比、减少了工序能耗。

四、附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明

图1是镁质自熔性球团矿制备方法工艺流程图。

五、具体实施方式

本发明的制备方法如下：

在含铁原料中外加2～4wt％的镁砂和1～2wt％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料中的水分含量为5～10wt％；润磨1～8min，造球，干燥，然后在温度为800～1000℃条件下预热，预热时间为10～20min；最后在温度为1180～1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15～35min。

所述的磁铁精矿化学成分为：TFe为62～64wt％，FeO为18.6～26.8wt％，SiO₂为3.9～6.0wt％，Al₂O₃为1.02～1.21wt％，CaO为1.28～1.69wt％，MgO为0.41～1.26wt％，S为0.37～1.00wt％，P为0.036～0.051wt％；所述硫酸渣化学成分为为：TFe为57～59wt％，FeO为4.1～5.1wt％，SiO₂为6.8～7.2wt％，Al₂O₃为1.54～1.65wt％，CaO为1.40～1.52wt％，MgO为0.80～0.89wt％，S为0.72～0.80wt％，P为0.036～0.045wt％；所述除尘灰的化学成分为：TFe为56～58wt％，FeO为9.1～10.1wt％，SiO₂为6.4～7.0wt％，Al₂O₃为1.40～1.51wt％，CaO为1.95～2.10wt％，MgO为1.30～1.40wt％，S为1.20～1.35wt％，P为0.030～0.040wt％。

采用该制备方法制备的镁质自熔性球团矿，TFe≥59wt％，MgO＞2％，三元碱度＞0.8％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。

下面以具体实施例对本发明作进一步的说明：

含铁原料各组成的重量比例为磁铁精矿∶硫酸渣∶除尘灰＝90∶7∶3，按一定比例加入膨润土、镁砂后，进行混匀、润磨、造球、干燥、预热、焙烧等步骤后制得镁质自熔性球团矿。各原料化学成分及制备的球团矿原料组成、化学成分及相关性能分别见表1、表2、表3、表4、表5、表6。

表1含铁原料的化学成分(％)

表2膨润土及镁砂的化学成分(％)

表3球团矿主要原料组成、化学成分及三元碱度

表4球团矿还原性能对比

表5球团矿熔滴性能对比

表6球团矿的抗压强度

从表3、表4、表5、表6可以看出，由于添加了镁砂，成品球团矿的冶金性能得到非常明显的改善；球团矿的还原度大幅提升，升高了约20％；球团矿的还原膨胀率和低温还原粉化显著降低，降幅均超过50％；软熔性能也得到明显改善，软化开始和终了温度均有不同程度的提高，同时软化区间也大大缩小，滴下温度也明显提高，改善了高炉的透气性，有利于冶炼的顺利进行。制备的镁质自熔性球团矿TFe≥59wt％，MgO＞2wt％，三元碱度＞0.8wt％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。

总之，本发明可显著改善球团矿的还原膨胀性能、还原粉化性能、高温还原性能及软熔性能；对于高炉冶炼本发明能够增加炉渣的流动性，提高炉料的软熔温度、缩小软熔带、压缩滴落带、降低SiO₂活度；同时本发明有利于冶炼中脱硫、降低了焦比、减少了工序能耗。

Claims

1.一种镁质自熔性球团矿制备方法，其特征在于：在含铁原料中外加2～4wt％的镁砂和1～2wt％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料中的水分含量为5～10wt％；润磨1～8min，造球，干燥，然后在温度为800～1000℃条件下预热，预热时间为10～20min；最后在温度为1180～1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15～35min。

2.根据权利要求1所述的镁质自熔性球团矿制备方法，其特征在于：含铁原料为磁铁精矿与硫酸渣、除尘灰的混合铁精矿，磁铁精矿在含铁原料中的占比为大于等于70wt％、小于等于90wt％，硫酸渣在含铁原料中的占比为大于0、小于等于20wt％，除尘灰在含铁原料中的占比为大于0、小于等于10wt％。

3.根据权利要求2所述的镁质自熔性球团矿制备方法，其特征在于：所述的磁铁精矿化学成分为：TFe为62～64wt％，FeO为18.6～26.8wt％，SiO₂为3.9～6.0wt％，Al₂O₃为1.02～1.21wt％，CaO为1.28～1.69wt％，MgO为0.41～1.26wt％，S为0.37～1.00wt％，P为0.036～0.051wt％；所述硫酸渣化学成分为为：TFe为57～59wt％，FeO为4.1～5.1wt％，SiO₂为6.8～7.2wt％，Al₂O₃为1.54～1.65wt％，CaO为1.40～1.52wt％，MgO为0.80～0.89wt％，S为0.72～0.80wt％，P为0.036～0.045wt％；所述除尘灰的化学成分为：TFe为56～58wt％，FeO为9.1～10.1wt％，SiO₂为6.4～7.0wt％，Al₂O₃为1.40～1.51wt％，CaO为1.95～2.10wt％，MgO为1.30～1.40wt％，S为1.20～1.35wt％，P为0.030～0.040wt％。

4.根据权利要求1所述的镁质自熔性球团矿制备方法，其特征在于：所述的镁砂的MgO含量在80wt％以上，镁砂粒度小于等于0.074mm的含量为60wt％以上。

5.一种采用权利要求1-4任一种方法制备的镁质自熔性球团矿，其特征在于：球团矿中TFe≥59wt％，MgO＞2wt％，三元碱度＞0.8wt％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。