CN102676799B

CN102676799B - 一种球团矿用硼镁复合添加剂的制备方法及产品

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Publication number: CN102676799B
Application number: CN201210191141.7A
Authority: CN
Inventors: 沈峰满; 魏国; 高强健; 姜鑫; 郑海燕; 胡志远
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-06-11
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2032-06-11
Also published as: CN102676799A

Abstract

一种制取球团矿用硼镁复合添加剂的制备方法及产品，其特征在于方法中以镁矿石为原料，经破碎、干燥后，在750～900℃温度条件下焙烧30-120min，出炉冷却后破碎磨细，制得的镁矿粉料；选取B₂O₃品位为5～15%的含硼物料，将其磨细制得的含硼粉料，将两种粉料按比例混合在一起制得化学成分为58≤MgO≤70、11≤SiO₂≤23、3≤B₂O₃≤6、Al₂O₃<1、14≤烧损≤18的硼镁复合添加剂；将此复合添加剂按1～2%的比例加入到球团矿原料中造球，在1200～1300℃下焙烧20～60min制得球团矿。此种添加剂能使球团的爆裂温度、抗压强度、落下强度、低温还原粉化率、中温还原性、还原膨胀率等冶金性能均能得到明显改善。

Description

一种球团矿用硼镁复合添加剂的制备方法及产品

技术领域

本发明涉及一种制取冶金球团矿所用添加剂、尤其是能够改善冶金球团矿生球质量和冶金性能所用添加剂的制备方法及产品。

背景技术

如众所知，炼铁所用的球团矿主要以膨润土为添加剂，由于其具有良好的粘结性，因而加入到球团矿的生球中之后使之具备了较好的强度。但是，膨润土主要成分为SiO₂和Al₂O₃，每配加1%膨润土，球团矿品位会下降约0.7%。若用量过大，不仅使球团矿中SiO₂含量增多，且在高温还原过程易产生铁橄榄石，不利于球团矿中铁元素的有效还原。另外，在生产如MgO球团矿、CaO球团矿等熔剂型球团矿时，在添加白云石、石灰石基础上如再添加膨润土，势必使球团矿品位进一步降低，不利于高炉作业中的节能增产、友好环境。

发明内容

为了克服现有粘结剂和添加剂使球团矿品位下降，SiO₂含量过高，球团矿高温还原性差的不足，本发明提供一种硼镁复合添加剂，作为球团矿的粘结剂和熔剂使用，在其使用效果方面不仅能够全面改善球团矿冶金性能及适应高炉造渣对MgO含量的要求，同时还可降低由于使用添加剂所导致的球团矿品位下降的幅度，尤其可以有效降低SiO₂含量，改善球团矿的高温还原性能。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：

（1）制备添加剂原始物料的预处理。

（a）选取含有MgO的镁矿石，要求镁矿石中按重量百分数计算MgO的含量为35~47%；

（b）将品位达到要求的镁矿石破碎，使之粒度≤5.0mm，制得镁矿料，然后在100-120℃温度下对镁矿料进行干燥，干燥时间为100~150min，除去游离水；

（c）将已经干燥过的镁矿料置入到回转窑等高温设备中，在750~900℃温度条件下进行焙烧，焙烧时间为30-120min，然后出炉自然冷却；

（d）将经过焙烧的镁矿料破碎磨细，直到制得的镁矿粉料中的颗粒粒度小于15微米的占80%以上，同时镁矿粉料的水化活性≥80%，镁矿粉料颗粒的比表面积≥45m²/g；

（e）选取含硼物料，其中含硼物料可为工业废弃物，也可为含硼矿物，要求含硼物料中B₂O₃含量为5~15%；将含硼物料磨细，所制得的含硼粉料中粒度≤74微米的颗粒要占80%以上；

（f）将上述制得的镁矿粉料和含硼粉料按一定的比例混合在一起，其中含有MgO的镁矿粉料为50～60%，含B₂O₃的含硼粉料为40～50%，制得本发明的硼镁复合添加剂，硼镁复合添加剂主要的化学成分示于表1。

表1本发明硼镁复合添加剂主要的化学成分（重量%）

（2）制造生球。

利用常规方法进行冶金球团矿的造球制作，将硼镁复合添加剂按比例加入到造球粉料之中，硼镁复合添加剂的用量占球团矿总重量的1～2％，生球的水分占球团矿总重量的7.0～10.0%，其他工艺参数：母球生成时间为5～10min，母球长大时间为20～30min，母球压实时间为5～10min，生球尺寸为10~15mm；

（3）熟球焙烧。

对已制得的生球进行空气条件下高温焙烧固结，焙烧温度：1200~1300℃，焙烧时间：20~60min；

与传统添加剂相比，使用本发明的硼镁复合添加剂加到炼铁用球团矿中，不仅可以确保球团矿品位，而且生球的爆裂温度、抗压强度、落下强度、低温还原粉化率、中温还原性、还原膨胀率等冶金性能均能得到明显改善，可获得优质球团。

具体实施方式

下面结合具体实例对于本项发明给予进一步的描述。

实施例在非公开情况下，某公司进行了如下实施验证：

（1）含MgO矿物预处理。

对含MgO矿物菱镁石进行破碎，菱镁石中的MgO含量为43.44%，分选出粒度为2~5mm的镁矿料；

在105℃下对于镁矿料进行干燥，干燥时间为120min；

将干燥后的镁矿料在850±10℃下焙烧60min小时，焙烧料层自然堆积，厚度为30mm；冷却后磨细处理，制取镁矿粉料；

对磨细后制得的镁矿粉料进行粒度、水化活性、比表面积等检测。本实施过程，粒度分析是采用激光粒度分析仪（MASTERSIZER 2000）；水化活性采用中华人民共和国黑色冶金行业标准：YB/T 4019-2006，即水合法测定活性氧化镁的含量；比表面积采用氮吸附法（TRISTARⅡ3020全自动比表面积和孔隙度分析仪）；获得结果如下：镁矿粉料中位粒径：D₅₀=3.409微米，边缘粒径：D₉₀=19.30微米、D₁₀=0.781微米，其中15微米以下的粒级占88%；水化活性为81.0%；比表面积为45.14m2/g。

（2）含硼物料预处理。

将含B₂O₃的含硼物料硼泥（B₂O₃含量为8.8％，MgO含量为38.79%）破碎磨细，利用激光粒度分析仪对于制得的含硼粉料进行粒度检测，检测结果为粒度≤74微米的颗粒占83%。

（3）复合添加剂制备。

将预处理后的镁矿粉料与含硼粉料按50%∶50%的比例进行充分的机械混合，即获得本发明硼镁复合添加剂，其主要化学成分见表2。

表2实施例中硼镁复合添加剂主要的化学成分（重量%）

（4）本发明硼镁复合添加剂应用实例。

为了比较，现将冶金造球用添加剂的总添加量恒定为2.0%；依次增加本发明硼镁复合添加剂比例，减少膨润土比例，具体配比如下：

①铁精矿∶膨润土∶硼镁复合添加剂=98.0%∶2.0%∶0.0％，称其为受试样品1

②铁精矿∶膨润土∶硼镁复合添加剂=98.0%∶1.0%∶1.0％，称其为受试样品2

③铁精矿∶膨润土∶硼镁复合添加剂=98.0%∶0%∶2.0％，称其为受试样品3；

生球冶金性能。

造球工艺参数：生球水分为8.0%，母球生成时间为5min，母球长大时间为25min，母球压实时间为5min，生球尺寸为10~12.5mm；然后进行生球落下强度、爆裂温度、抗压强度等生球冶金性能检测。具体结果见表3。

表3膨润土球团与本发明硼镁复合添加剂球团生球性能对比

熟球冶金性能。

对已获得的生球进行空气条件下高温焙烧固结，焙烧温度：1250℃，焙烧时间：20min；依据GB/T13242—91、GB/T 13240-91对其进行抗压强度、低温还原粉化率（RDI）、还原膨胀率（RSI）、还原性（RI）等冶金性能进行检测，检测结果见表4。

表4膨润土球团与本发明硼镁复合添加剂球团冶金性能对比

由表3和表4可见，在造球用添加剂（膨润土和本发明硼镁复合添加剂）总量固定为2.0%的前提下，本发明硼镁复合添加剂用量由0%逐渐增加到2.0%时，生球抗压强度、爆裂温度、落下强度等生球冶金性能均得到改善；同时，熟球抗压强度、低温还原粉化率（RDI_-315）、还原性（RI）、还原膨胀率（RSI）等熟球冶金性能亦明显提高；故本发明硼镁复合添加剂代替膨润土，使得球团矿品质得以改善。

另外，经化学成分分析可知，受试样品1（膨润土用量为2.0%）的熟球和受试样品3（本发明硼镁复合添加剂用量为2.0%）的熟球化学成分示于表5，可见，在添加剂总量相同条件下，与添加膨润土球团矿相比，硼镁复合添加剂球团矿品位提高了0.26%，MgO含量提高了1.08%，B₂O₃含量了提高0.06％，SiO₂含量下降了0.87％，Al₂O₃含量下降了0.32%（为了便于比较，表5中也给出了铁精矿的化学成分）。可见，使用本发明硼镁复合添加剂可有效地减少由于添加剂导致的球团矿铁品位降低。

表5润土球团与硼镁复合添加剂球团主要成分对比

综上：本发明硼镁复合添加剂可有效地提高生球抗压强度、爆裂温度、落下强度等性能；同时还能改善熟球的抗压强度、低温还原粉化率、还原性、还原膨胀性等冶金性能。使用本发明硼镁复合添加剂可以减少对传统添加膨润土的依赖，提高球团矿品位及减轻SiO₂对球团矿质量的不利影响；另外，本发明硼镁复合添加剂还可作为熔剂生产MgO球团，也可以将工业废弃物含B₂O₃物料回收利用、再资源化，有利于可持续发展。

Claims

1.一种制取冶金球团矿所用添加剂的制备方法，其特征在于方法中包括以下工艺过程：

（1）选取MgO品位达到35～47%的镁矿石为原料；

（2）将品位达到要求的镁矿石破碎，使之粒度≤5.0mm，制得镁矿料，然后在100-120℃温度下对镁矿料进行干燥，干燥时间为100～150min；

（3）将已经干燥过的镁矿料置入到回转窑中，在750～900℃温度条件下焙烧30-120min，然后出炉经自然冷却后破碎磨细，直到制得的镁矿粉料中的颗粒粒度小于15微米的占80%以上，同时镁矿粉料的水化活性≥80%，镁矿粉料颗粒的比表面积≥45m²/g；

（4）选取含硼物料，要求含硼物料中B₂O₃品位为5～15%；将含硼物料磨细，所制得的含硼粉料中粒度≤74微米的颗粒要占80%以上；

（5）将上述制得的镁矿粉料和含硼粉料按一定的比例混合在一起制得本发明的硼镁复合添加剂，

其中，所述硼镁复合添加剂的化学成分按重量百分比计：58≤MgO≤70、11≤SiO₂≤23、3≤B₂O₃≤6、Al₂O₃<1、14≤烧损≤18。

2.如权利要求1所述的制取冶金球团矿所用添加剂的制备方法，其特征在于方法中的含硼物料为工业废弃物或含硼矿物。

3.如权利要求1所述的制取冶金球团矿所用添加剂的制备方法，其特征在于方法中的镁矿粉料和含硼粉料按一定的比例混合，其比例为MgO的镁矿粉料为50～60%，含B₂O₃的含硼粉料为40～50%。

4.一种制取冶金球团矿所用添加剂产品，其特征在于硼镁复合添加剂的化学成分按重量百分比计：58≤MgO≤70、11≤SiO₂≤23、3≤B₂O₃≤6、Al₂O₃<1、14≤烧损≤18。

5.一种制取炼铁球团矿的方法，其特征在于制作的原料中加有如权利要求4所述的添加剂，添加剂的用量占球团矿原料总重量的1～2%，其他有关参数为：生球的水分为7.0～10.0%，母球生成时间为5～10min，母球长大时间为20～30min，母球压实时间为5～10min，生球尺寸为10～15mm，制得生球后放入高温设备中1200～1300℃下焙烧20～60min。