CN102605178B

CN102605178B - 一种铁基球团粘合剂及其制备方法

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Publication number: CN102605178B
Application number: CN201210078613.8A
Authority: CN
Inventors: 滕先弟; 滕飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: CN102605178A

Abstract

本发明涉及一种铁基球团粘合剂及其制备方法，包括以下重量百分比的原料：赤铁矿铁矿粉30～99％、添加剂1～70％。步骤包括：1)将高分子粘合剂加入水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入溶剂，边搅拌边加热，得到添加剂，2)将赤铁矿铁矿粉先进行细磨，再加入到步骤1)中得到的添加剂中，搅拌至均匀，然后再进行稳定，即得到所述铁基球团粘合剂。本发明的铁基球团粘合剂无味、无腐蚀、无污染，不含任何的有害物质，具有良好的粘结性能，可直接与生产球团矿的各种矿粉混合。

Description

一种铁基球团粘合剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种铁基球团粘合剂及其制备方法。

背景技术

钢铁工业发展离不开铁矿球团粘合剂的利用，离不开铁矿粘合剂技术。铁矿球团粘合剂技术不断更新，不断成长。目前我国冶金行业冷压球团生产，多数采用膨润土、水泥、CMC、焦油、淀粉、聚乙烯醇等作为球团粘合剂。

冷固结球团在钢铁企业只有小规模的生产，由于强度不高，其产品仅用作小高炉的原料和转炉冶炼的冷却剂，主要原因在于没有合适的粘合剂。如专利申请号91103496.X的发明专利公开了“散状粉料的冷固结造块工艺”，该专利的主要技术特征是开发了一种以水玻璃或水玻璃中添加一定量的添加剂改性而成的粘合剂，该专利的主要问题是水玻璃作为粘合剂成本很高，还增加了产品中的碱金属含量，生产操作复杂，对铁原料要求高。专利申请号85103346公开了一种“高分子固结球团直接还原法”，该专利提供了一种生产球团的腐植酸盐粘合剂的生产方法，该方法以简单的成本和工艺生产冷固结成型的粘合剂，但由该粘合剂生产的冷固球团强度不高，难于达到生产的要求。专利申请号200610031958.2公开了“一种冷固球团快速固结用粘合剂”，该专利公开了一种粘合剂配方，但该粘合剂使用过程中需要在原料中加入已经还原的金属铁，这直接增加了生产成本，并且将金属铁先氧化再还原的过程不符合冶炼的规律。

有机粘合剂有佩利多等，都已在许多厂家得到商业性的应用。或以羧甲基纤维素为基础，或以丙烯胺，丙烯酸异分之聚合物为基础。它们的特点是能溶于水，能显著增加水的粘度，从而改善细精矿的造球过程，在干燥时降低水的蒸发速度，提高了生球的爆裂温度，干燥后粘合剂在许多矿石颗粒接触处形成薄膜状的固相连接桥，提高了干球的强度。但有机粘合剂在使用中都存在着共同的问题：(1)配加时由于用量太少，操作上难于控制和混匀；(2)有机物分解温度较低，生球经高温干燥、水分蒸发后，粘合剂也将大部分分解挥发，固结作用自然下降；(3)一般都价格太高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种无味、无腐蚀性、无污染，有良好的粘结性能的铁基球团粘合剂及其制备方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种铁基球团粘合剂，包括以下重量百分比的原料：赤铁矿铁矿粉30～99％、添加剂1～70％。

本发明的有益效果是：

本发明的铁基球团粘合剂无味、无腐蚀、无污染，不含任何的有害物质，具有良好的粘结性能，可直接与赤铁矿矿粉混合。

本发明的铁基球团粘合剂能有效地替代膨润土粘合剂等传统工艺，在同样的能源消耗指标下可以明显提高球团炼铁时铁的产量2～7％，是钢铁球团生产企业节能减排，增产节约最好的冶金新材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述赤铁矿铁矿粉的含铁量为15～65wt％。

采用上述进一步方案的有益效果是，由赤铁矿铁矿粉制成的铁基球团粘合剂，使得铁基球团粘合剂本身含15～65wt％的铁直接参与冶炼，为冶炼提供了与铁精矿粉含量相同铁的来源。与传统膨润类土粘合剂相比在同一能源冶金工况条件下，不降低铁精矿粉球团的含铁量，反而增加1～2wt％铁的产量。为钢铁企业增产节约、节能减排发挥积极作用。本发明的产品可满足直接还原、高炉炼铁、非高炉炼铁等冶炼工艺以及冷球团工艺的要求，具有强度高、成本低、还原时间短，还原后的球团金属化率高等优点。本发明的铁基球团粘合剂产品能有效地应用到各类铁矿的球团生产中。

进一步，所述赤铁矿铁矿粉包括豆状赤铁矿、鲕状赤铁矿或米状赤铁矿等中的任意一种或几种的混合。

采用上述进一步方案的有益效果是：制备铁矿球团过程中使用粘合剂的同时有效地加入了铁，保证铁矿球团不会因为加入粘结剂而降低铁的品位。

进一步，所述添加剂包括高分子粘合剂溶液，所述高分子粘合剂溶液由高分子粘合剂及水组成，所述高分子粘合剂与水的质量比为1∶2～8；或者，

所述添加剂包括高分子粘合剂溶液及增粘剂，所述增粘剂的重量为高分子粘合剂溶液质量的2～20％；所述高分子粘合剂溶液由高分子粘合剂及水组成，所述高分子粘合剂与水的质量比为1∶2～8。

进一步，所述高分子粘合剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、酚醛树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸酯类、包括丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲、聚丙烯酰胺、淀粉、聚氧化乙烯、中的任意一种或几种的混合。

聚甲基丙烯酸酯类包括丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲等。

采用上述进一步方案的有益效果是，本发明采用聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、酚醛树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸酯类、包括丙烯酸、聚甲基丙烯酸甲、聚丙烯酰胺、淀粉、聚氧化乙烯作为高分子粘合剂，是利用了高分子物质的较高粘结性能，通过加入增粘剂进一步引发这些高分子物质的分子聚合，使其分子量增加，粘结力增加。用本发明的高分子粘合剂制成的铁矿粉球团能明显提高球团抗压强度与落下强度，降低球团粉化率。制成的铁矿粉球团具有强度高、可满足直接还原、高炉炼铁、非高炉炼铁等冶炼工艺的要求，同时也具有成本低、还原时间短，还原后的球团金属化率高等优点。

进一步，所述增粘剂包括以下重量百分比的组分：聚丁烯5～55％、聚乙烯醇2～32％、三氧化二铁15～65％。

本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：

一种铁基球团粘合剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将高分子粘合剂加入水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入溶剂，边搅拌边加热，得到添加剂，

其中，所述高分子粘合剂与水的质量比为1∶2～8，所述高分子粘合剂与所述溶剂的质量比为15～20∶100；

2)将赤铁矿铁矿粉先进行细磨，再加入到步骤2)中得到的添加剂中，搅拌至均匀，然后再进行稳定，即得到所述铁基球团粘合剂，

其中，所述赤铁矿铁矿粉与所述添加剂的质量比为30～99∶1～70。

本发明的有益效果是：本发明的制备方法，以赤铁矿铁矿粉作为基底，步骤简单，且成本低。通过本方法制得的铁基球团粘合剂制成铁矿球团具有良好的机械强度和冶金性能，经过试验其抗压强度可以到达2000N以上。

进一步，在步骤1)中还包括以下步骤：将增粘剂加入到步骤1)中的高分子粘合剂溶液中进行反应；

其中，所述增粘剂的重量为高分子粘合剂溶液质量的2～20％。

进一步，将增粘剂加入到高分子粘合剂溶液中进行反应的工艺条件为：在常温或不高于80℃的条件下，反应10～15小时。

进一步，所述溶剂为丁醇及丙酮，所述丁醇及丙酮的质量比为1∶1。

进一步，在步骤1)中，所述加热后的温度为50～70℃。

进一步，在步骤2)中，所述赤铁矿铁矿粉细磨后的目数为200～400目；所述稳定的时间为0.5～1.5小时。

具体实施方式

以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

按照以下步骤制备铁基球团粘合剂：

1)将高分子粘合剂放入反应装置中，再加入水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入溶剂，边搅拌边加热至50℃，得到添加剂，

所述反应装置为反应釜；所述溶剂为丁醇及丙酮；

其中，所述高分子粘合剂与水的质量比为1∶2，所述高分子粘合剂与所述溶剂的质量比为15∶100；

2)将赤铁矿铁矿粉先进行细磨，细磨后的目数为200目，再加入到步骤1)中得到的添加剂中，搅拌至均匀，然后再进行稳定，稳定0.5小时后，即得到所述铁基球团粘合剂，

其中，所述细磨的设备为雷蒙机气体粉碎机，所述赤铁矿铁矿粉与所述添加剂的质量比为30∶70。

实施例2

首先按下列组份按质量百分比配置增粘剂：聚丁烯55％、聚乙烯醇2％、三氧化二铁15％。

然后按照以下步骤制备铁基球团粘合剂：

1)将高分子粘合剂放入反应装置中，再加入水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入溶剂，边搅拌边加热至70℃，得到混合物，

所述反应装置为反应釜；所述溶剂为丁醇及丙酮；

其中，所述高分子粘合剂与水的质量比为1∶8，所述高分子粘合剂与所述溶剂的质量比为20∶100；

2)将增粘剂加入到步骤1)中得到的混合物中，在不高于80℃的条件下，反应10小时，得到添加剂，

其中，所述增粘剂的重量为高分子粘合剂溶液质量的20％；

3)将赤铁矿铁矿粉先进行细磨，细磨后的目数为400目，再加入到步骤2)中得到的添加剂中，搅拌至均匀，然后再进行稳定，稳定1.5小时后，即得到所述铁基球团粘合剂，

其中，所述细磨的设备为雷蒙机气体粉碎机，所述赤铁矿铁矿粉与所述添加剂的质量比为99∶1。

以下通过具体实施例来进一步描述本发明。

实施例3

首先将下列组分按质量百分比配置增粘剂：聚丁烯15％，聚乙烯醇12％，三氧化二铁65％。

然后按照以下步骤制备铁基球团粘合剂：

1)将纯度为99％的酚醛树脂125kg和环氧树脂25kg放入反应釜中，再加入600kg水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入1000kg溶剂(丁醇500kg及丙酮500kg)，边搅拌边加热至50℃，得到混合物，

2)将增粘剂50kg加入到步骤1)中得到的混合物中进行反应，得到添加剂，

3)将94kg的赤铁矿铁矿粉先放入雷蒙机气体粉碎机进行细磨，细磨后的目数为300目，再与步骤2)中得到的添加剂6kg混合，搅拌至均匀，将搅拌均匀的混合物在锥形混料机充分混合，稳定1小时后，即得到所述铁基球团粘合剂。

再用攀枝花钢铁公司的钒钛磁铁矿含铁量48.65％铁精粉为原料与2％本产品按照铁矿球团制球工艺制成铁矿球团，与经测定冶金性能指标如下：

1、原料的性能

攀枝花钢铁公司钒钛磁铁矿铁精矿粉原料的化学成分见表1。

表1原料的化学成分％(质量百分比)

种类	TFe	FeO	SiO₂	TiO₂	CaO	Al₂O₃	MgO	S	P	V₂O₅	K₂O
												精矿粉	48.65	-	6.27	10.31	0.45	4.45	6.70	0.66	0.01	0.14	0.02

由原料的化学成分可以看出：原料中铁品位较低，钒、钛含量较高。脉石中SiO₂、Al₂O₃和MgO含量较高，有害元素S含量较高。

造球试验步骤如下：用Φ600×120mm的圆盘造球机造球，圆盘造球机倾角为45度，转速为33转/分钟。生球的粒度控制在10～15mm。

表2生球性能

编号	抗压强度N/P	落下强度次/P	生球水分％	爆裂温度℃
					1	10.78	3.6	7.52	＞700
2	11.76	4.4	8.17	＞700

表3 1200℃焙烧球团矿抗压强度(N/个球)

其平均抗压强度大于2154N。

实施例4

首先将下列组分按质量百分比配置增粘剂：聚丁烯50％，聚乙烯醇28％，三氧化二铁15％。

然后按照以下步骤制备铁基球团粘合剂：

1)将纯度为99％的聚甲基丙烯酸酯120kg和丙烯酸25kg，聚乙烯醇15kg放入反应釜中，再加入480kg水进行溶解，得到高分子粘合剂溶液，然后再加入1000kg溶剂(丁醇500kg及丙酮500kg)，边搅拌边加热至55℃，得到混合物，

2)将增粘剂20kg加入到步骤1)中得到的混合物中进行反应，得到添加剂，

3)将80kg的赤铁矿铁矿粉先放入雷蒙机气体粉碎机进行细磨，细磨后的目数为400目，再与步骤2)中得到的添加剂20kg混合，搅拌至均匀，将搅拌均匀的混合物在锥形混料机充分混合，稳定1小时后，即得到所述铁基球团粘合剂。

再用唐山钢铁公司的磁铁矿含铁量56.95％铁精粉为原料与2％本产品按照铁矿球团制球工艺制成铁矿球团，与经测定冶金性能指标如下：

唐山钢铁公司磁铁矿铁精矿粉原料的化学成分见表4。

表4原料的化学成分％(质量百分比)

种类	TFe	SiO₂	CaO	Al₂O₃	MgO	S	P
								精矿粉	56.95	6.90	0.67	6.33	5.29	0.83	0.03

由原料的化学成分可以看出：原料中铁品位含量较高。脉石中SiO₂、Al₂O₃和MgO含量较高，有害元素S含量较高。

表5生球性能

编号	抗压强度N/P	落下强度次/P	生球水分％	爆裂温度℃
					1	12.33	5	8.01	＞700
2	10.97	6	7.53	＞700

其平均抗压强度大于等于2154N。

表6 1200℃焙烧球团矿抗压强度(N/个球)

其平均抗压强度大于等于2392N。

由冶金性能试验结果可以看出：球团矿的还原性、低温还原粉化、还原膨胀指标都较好，软化开始和软化终了温度较高，软化区间、滴落温度和最大压差在一般球团矿性能范围之中。

球团矿氧化充分，铁矿物主要为赤铁矿，在一些球团内部残留很少数磁铁矿，含量约1-2％，赤铁矿晶粒上部含有钛铁矿，含量10％左右。赤铁矿晶粒较大，形成连晶。脉石主要为固相，很少数液相，少数固相脉石周边发生变化，形成熔化或半熔化状态。球团主要为固相固结。球团矿孔隙率较高，约25％左右，大孔和中孔为主，一些孔隙相互贯穿。

使用本发明铁基粘合剂制作的铁矿球团由于球团矿氧化充分，赤铁矿晶粒较大，形成连晶，球团矿有较好的强度；同时球团矿孔隙率较高，有利于提高还原度，降低还原膨胀率。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种铁基球团粘合剂，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：含铁量为15～65wt％赤铁矿铁矿粉30～99％、添加剂1～70％；

所述添加剂包括高分子粘合剂溶液，所述高分子粘合剂溶液由高分子粘合剂、溶剂及水组成，所述高分子粘合剂与水的质量比为1:2～8；或者所述添加剂包括高分子粘合剂溶液及增粘剂，所述增粘剂的重量为高分子粘合剂溶液质量的2～20％，所述高分子粘合剂溶液由高分子粘合剂及水组成，所述高分子粘合剂与水的质量比为1:2～8；

所述高分子粘合剂包括聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、酚醛树脂、环氧树脂、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酰胺、淀粉、聚氧化乙烯中的任意一种或几种的混合；所述增粘剂包括以下重量百分比的组分：聚丁烯5～55％、聚乙烯醇2～32％、三氧化二铁15～65％；

所述聚甲基丙烯酸酯类包括丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯。

2.根据权利要求1所述的铁基球团粘合剂，其特征在于，所述赤铁矿铁矿粉包括豆状赤铁矿、鲕状赤铁矿或米状赤铁矿中的任意一种或几种的混合。

3.一种铁基球团粘合剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

其中，所述高分子粘合剂与水的质量比为1:2～8，所述高分子粘合剂与所述溶剂的质量比为15～20:100；

2)将赤铁矿铁矿粉先进行细磨，再加入到步骤1)中得到的添加剂中，搅拌至均匀，然后再进行稳定，即得到所述铁基球团粘合剂，

其中，含铁量为15～65wt％赤铁矿铁矿粉与所述添加剂的质量比为30～99：1～70；在步骤1)中还包括以下步骤：将增粘剂加入到步骤1)中的高分子粘合剂溶液中进行反应；

其中，所述增粘剂的重量为高分子粘合剂溶液质量的2～20％；

所述聚甲基丙烯酸酯类包括丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根据权利要求3所述的铁基球团粘合剂的制备方法，其特征在于，将增粘剂加入到高分子粘合剂溶液中进行反应的工艺条件为：不高于80℃的条件下，反应10～15小时。

5.根据权利要求3所述的铁基球团粘合剂的制备方法，其特征在于，所述溶剂为丁醇及丙酮，所述丁醇及丙酮的质量比为1:1。

6.根据权利要求3所述的铁基球团粘合剂的制备方法，其特征在于，在步骤1)中，所述加热后的温度为50～70℃。

7.根据权利要求3所述的铁基球团粘合剂的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述赤铁矿铁矿粉细磨后的目数为200～400目；所述稳定的时间为0.5～1.5小时。