CN103074487A - 铁矿粉冷固球团粘结剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域，特别是涉及一种包括氧化钙、二氧化硅、粘结剂、陶土和水玻璃的铁矿粉冷固球团粘结剂。本发明的粘结剂经济适用，具有很高的商业价值；该粘结剂用于冶金领域，节省了原料，提高了企业效益。

Description

铁矿粉冷固球团粘结剂

技术领域

本发明涉及冶金领域，特别涉及铁矿粉的粘结剂。

背景技术

中国是世界上钢铁生产大国，据统计我国钢铁年产量已达3.5亿吨。然而伴生的二次含铁资源(如烧结除尘灰、返矿、高炉除尘灰、炼钢转炉污泥等含铁尘泥)每年产量也很惊人，约产生千万吨以上，这些含铁尘泥含铁量高达45％左右。为了提取这部分矿铁，有些企业将部分含铁尘泥返回烧结厂加以利用，但由于该物料用普通粘结剂极难成型，致使成球性能、烧结矿品质、透气性都达不到高炉应用要求，最后只能放进废料场积存，既对环境污染严重，又浪费资源。所以，如何改善环境、提高资源利用率、优化高炉炉料结构、提高铁矿粉球团冶金性能，解决现有铁矿粉球团因粘合剂质量及含铁尘泥粉料再利用等问题、实现企业循环发展成为行业科研部门研究的重点。

冷固球团的物理性能及冶金性能是球团矿质量的重要组成因素，球团矿质量的好坏，重点是配料和粘结剂。配料是高炉优质、高产、低耗的先决条件，粘结剂是加工球团矿的关键。所以粘结剂的选择与研制特别重要，尤其在含铁尘泥球团再利用方面。因此钢铁工业的发展离不开铁矿粉球团粘合剂的利用，离不开铁矿粉球团粘合剂技术。

根据矿粉成型按工艺温度不同，球团粘结剂可分为高温成型和冷固结成型两大类。

(一)高温成型粘结剂

高温成型粘结剂是将物料进行高温焙烧后，通过固相或液相进行固结。粘结剂在高温成型中的作用，主要是提高团块(球团)的过程强度与热性能，最终强度是靠高温来实现的。

(二)冷固球团粘结剂

冷固球团粘结剂可以在常温下将矿粉冷固结成型，成型时团块(球团)的过程强度和最终强度都依赖粘结剂来维持，所以它对粘结剂的要求很高。但冷固结成型工艺简单、流程短、投资少、能耗低，所以被广泛应用于冶金、化工、煤炭、耐火材料、建材等行业。目前用于冷固球团粘结剂主要有无机、有机、复合三大类：

(1)无机粘结剂

无机粘结剂有很多种类，起初为膨润土。在当时的科学水平下，天然的膨润土具有粘结作用，并且节省了物料，减少了资源的浪费。但是这种无机粘结剂会引入大量杂质，今儿影响铁的品味，使成品钢铁的性质降低。

(2)有机粘结剂

我国广东南方化工厂开发出有机粘结剂KLP已在实验室和工业实验中取得了一定的效果。KLP是羧甲基纤维素钠(CMC)为主配方，加入增强剂、增粘剂、改性剂、耐湿剂和防腐剂，具有较强的粘性、活性和吸附性。这种粘结剂在球团生产中可部分或全部代替膨润土，而且加入少量KLP就可获得较高的生球强度，并且不会导致球团矿品位的贫化。但是这些有机粘结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，粘结剂也将大部分分解挥发，固结作用自然下降；

3)价格太高。

(3)复合粘结剂

无机粘结剂与有机粘结剂在矿粉成型过程中都有优点和不足，于是人们开始考虑将两者结合起来，开发出复合粘结剂。复合粘结剂既能起粘结作用，提高球团的强度，又能起熔剂作用，调整球团矿碱度并改善球团还原性，因此复合粘结剂是粘结剂研究开发的一个重要方向。

因此，在现有技术中迫切需要一种铁矿粉冷固球团粘结剂，需要这种粘结剂成球硬度高，耐高温性能好，成本价格不高，把引入杂质降到最低。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种铁矿粉冷固球团粘结剂，其由氧化钙、二氧化硅、粘结剂、陶土和水玻璃组成。

在本发明的一个实施方式中，粘结剂为羧甲基纤维素或腐植酸盐。

在本发明的一个实施方式中，氧化钙的量按重量计为总重量的15％-50％。

在本发明的一个实施方式中，二氧化硅的量按重量计为总重量的1％-10％。

在本发明的一个实施方式中，粘结剂的量按重量计为总重量的5％-20％。

在本发明的一个实施方式中，陶土的量按重量计为总重量的5％-30％。

在本发明的一个实施方式中，水玻璃的量按重量计为总重量的15％-50％。

在本发明的一个实施方式中，氧化钙、二氧化硅、粘结剂、陶土和水玻璃的量按重量计分别为：35％、5％、10％、15％和35％。

具体实施方式

为了使本领域技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，以下对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本申请保护的范围。

在本申请中使用的试剂和原料，除非有特别说明，一般是从普通商业途径购得，不经过进一步处理，直接进行使用。

(一)主要成分选择

1.有机成分选择

目前作为粘合剂的有机成分主要选择有羧甲基纤维素CMC或腐植酸盐两种。其中：

羧甲基纤维素CMC是一种良好的有机粘合剂成分，是配方中有机成分首先考虑的，但其价格为每吨7000元左右，即使是只在配方中只占10％，也占到粘结剂成本的50％以上，经济效益很低。

腐植酸盐是低热值煤如风化煤，褐煤或泥炭中含有的重要成分。腐植酸钠是一种高分子芳香族羟基羧酸盐，含有羟基、羧基盐等多种活性基团，具有离子交换、吸附、络合、絮凝、分散、粘结等多种功能。因而应用领域十分广泛，如可作为陶瓷添加剂、钻井泥浆降失水剂、混凝土早强减水剂、蓄电池阴极膨胀剂、饲料添加剂、废水处理剂、软水染色剂、离子交换剂、锅炉水处理剂等。

综上所述，腐植酸钠具有和CMC类似的效果，而且其成本约每吨1200元，可以优先采用腐植酸钠代替CMC作为复合粘结剂中的有机成分。

2.无机成分选择

目前作为粘合剂的无机成分主要选择有优质陶土及氧化钙、二氧化硅、水玻璃等。它们性能优、价格廉，并且容易获得。

(二)工艺内容

以优质陶土及氧化钙为基料，配入定量的有机粘结剂极少量的添加剂。其优化后成分配比为：

取其添加剂(氧化钙)指标：水分小于3％，粒度约200目大于90％。取其陶土指标：膨胀倍数40-60ml/g，2h吸水率350-450％。取其水玻璃指标：模数为3。腐植酸含量(干基)，≥5O％，水分≤20％，pH8～10，外观为黑色粉末或颗粒。

(三)制备步骤

1．复合粘合剂的制备

取将陶土及氧化钙原矿破碎之5mm以下，加入水玻璃3－6％溶液裂解粉化后经强力混合后再机械施压钠化，其含量为9l一96％放置16-24h后干燥，细磨至200目以上，配入腐殖酸有机粘结剂10％及添加剂二氧化硅矿粉5％混合均匀成品装缶车或包装。

2．冷固球团的制备

生产球团的铁矿粉中加入复合粘结剂的比例为3％(重量比)，另加入一定量煤粉，进行机械混匀，闷料15—30分钟，采用圆盘造球机，生球的粒度为60-80mm，自然晾干，将生球进行抗压强度、落下强度和爆裂温度的测试。

(四)试验效果

经实验将产品进行测试，结果如下：

1．生球抗压强度可达到14N/球；

2．生球下落强度(0.5米)大于lO次/球；

3、爆裂温度大于700℃。

经过试验发现，本发明的粘结剂成球硬度高，耐高温性能好；成本价格不高，把引入杂质降到最低。

在本发明中，采用复合形态的粘结剂技术。这种技术有助于集合有机和无机的优点，使粘结剂发挥到最大的作用：粘结剂及少量的添加剂混合均匀，将降低球团矿混合料的复合粘结剂配比，降低球团矿的生产成本，提高球团矿含铁品位和还原性，增强球团矿的强度明显，降低引入的杂质量。本发明的粘结剂比较经济适用，具有很高的商业价值。而且这种技术操作起来简便快捷、成本低廉、易于推广。

应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质，因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的，而不是意欲限制本发明的范围，本发明的范围仅受限于所附的权利要求。

本领域的技术人员还将认识到，或者能够确认使用不超过常规实验，在本文中所述的本发明的具体的实施方案的许多等价物。这些等价物意欲包含在所附的权利要求中。

Claims (8)

1.铁矿粉冷固球团粘结剂，其由氧化钙、二氧化硅、粘结剂、陶土和水玻璃组成。

2.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述粘结剂为羧甲基纤维素或腐植酸盐。

3.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述氧化钙的量按重量计为总重量的15％-50％。

4.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述二氧化硅的量按重量计为总重量的1％-10％。

5.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述粘结剂的量按重量计为总重量的5％-20％。

6.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述陶土的量按重量计为总重量的5％-30％。

7.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述水玻璃的量按重量计为总重量的15％-50％。

8.根据权利要求1所述的粘结剂，其中所述氧化钙、二氧化硅、粘结剂、陶土和水玻璃的量按重量计分别为：35％、5％、10％、15％和35％。