CN103667681A - 一种铁矿粉制粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铁矿粉制粒方法，其包括以下步骤：分析检测物料湿容量→预测适宜加水量→配制改性液→添加改性液体→混合制粒→抽风烧结。本发明所述的铁矿粉制粒方法可以达到强化制粒、提高制粒强度的效果，具有适用范围广，工艺成本低，实用操作强等优点，能较好的应对复杂多变的烧结生产用料情况。

Description

一种铁矿粉制粒方法

技术领域

本发明涉及一种矿物加工方法，特别涉及一种物料制粒的方法。

背景技术

中国粗钢产量的高位增长加大了对铁矿石资源的需求。随着进口矿的价格逐年攀升，国内矿石资源的贫化、杂化，国内钢铁企业的用矿形势日趋严峻。在复杂多变的用料条件下，保证烧结矿的产量和质量对快速、稳定的高炉生产有着重要的意义。

烧结是将含铁原料、固体燃料、熔剂等物料通过加水混匀制粒，得到化学成分均匀、粒度分布较为合理的混合料颗粒，对制粒生料层颗粒进行抽风烧结而得到多孔状烧结矿的过程。制粒作为优化和强化烧结生产过程的重要工艺环节，不但有助于降低原料频繁波动的不利影响，还可提高烧结料层的透气性，获得较好的烧结指标。由于实际生产中制粒设备的参数较为稳定，其他因素诸如燃料、熔剂、粘结剂等辅料以及制粒过程液体的加入成为了影响制粒效果的主要因素。在需要满足一定碱度、较低配碳量、较少高炉炉渣生成量等约束条件下，配料过程需要严格限制各类辅料的使用量。

公开号为CN101240374A，公开日为2008年8月13日，名称为“一种铁矿烧结矿新型添加剂”的中国专利文献公开了一种可提高烧结制粒效果、增加烧结成矿率及强度、降低生产成本、提高生产效率的铁矿烧结矿新型添加剂。该铁矿烧结矿新型添加剂的原料组成为：氧化钙60%，二氧化硅2%，三氧化二铝2%，氧化镁4%，氧化铁1%，氯化钙1%和碳酸钙30%，先将上述原料用混料机混匀，然后用蒸气烘干机烘干游离水份,使其水份含量为49%，最后进入球磨机细磨制成铁矿烧结矿新型添加剂。本发明可使烧结制粒3～5mm粒度的小球由原来生产的24%提高到36.7%，小粒度颗粒明显减少，烧结料制粒效果得到了显着改善且烧结成矿率及强度也明显提高。

公开号为CN1013436884A，公开日为2009年1月14日，名称为“钒钛磁铁精矿混合料添加稻谷壳制粒方法”的中国专利文献涉及一种制粒效果稳定的制粒方法，首先在钒钛磁铁精矿混合料中添加重量配比为混合料0.4～0.6%的稻谷壳并混匀，然后在混合稻谷壳前先用含钙溶液进行喷洒，最后混合制粒。该钒钛磁铁精矿混合料添加稻谷壳制粒方法，虽然能提高制粒效果，且防止稻谷壳被热返矿烧掉，使烧结矿生产稳能定；但是其采用的是添加固体添加剂的方法来强化制粒，由于固体添加剂在混合料中分布不均匀而对制粒的改善效果有限。

公开号为CN1064108A，公开日为1992年9月2日，名称为“烧结混合料应用液体添加剂的造球工艺”的中国专利文献公开了烧结料中应用液体添加剂作造球的工艺方法，采用一种专门配制的液体添加剂，加入烧结料中造球来提高了烧结矿产率，但是该专利的配方复杂而不易操作，应用范围偏窄，限制了其在工业生产中的运用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁矿粉制粒方法，其通过向物料中添加改性剂来改善制粒颗粒间的润湿性，从而增强颗粒间的粘结强度，提高物料的造球性能，达到强化制粒的效果。

为了实现上述发明目的，本技术方案提供了一种铁矿粉制粒方法，其包括下列步骤：

1)分析检测物料的湿容量；

2)根据物料的湿容量，通过预测模型获得物料制粒的最佳含水量，该预测模型为y=0.52·x+1.18，其中x为物料的湿容量，y为物料制粒的最佳含水量；

3)配制改性液，所述改性液中甲基纤维素质量分数为0.01%～0.17%，余量为工业用水；

4)分两段将上述改性液添加到物料中，以使物料的含水量达到上述物料制粒的最佳含水量y：第一阶段以水雾的方式向物料中加入改性液，第二阶段以液滴的方式向物料中加入改性液；

5)混合制粒；

6)抽风烧结。

优选地，上述改性液中甲基纤维素的含量为0.05～0.09wt%。

优选地，在本技术方案所述的铁矿粉制粒方法中，所述第一阶段加入的改性液占改性液添加总量的75～90wt%。

更优选地，第一阶段加入的改性液占改性液添加总量的80wt%。

在本技术方案中，甲基纤维素的纯度在98%以上，工业用水为工艺与产品用水。

在本技术方案中，发明人根据液体改性效果来选择向物料中添加改性液。在固、液、气三相交界处,自固-液界面经过液体内部到气-液界面之间的夹角称为接触角。研究表明随接触角的余弦值增大，物料颗粒间抗拉强度会提高，对制粒颗粒的长大和强度的提高有显著影响，即液体对固体颗粒的接触角可显著影响物料的制粒结果。故发明人将改性液与物料粉体之间的接触角作为液体改性效果的主要评价标准，确定了本发明所描述的上述技术方案。

本技术方案所涉及的改性液加入到制粒颗粒中可以显著降低物料与液体间的接触角，改善物料粉体与液体之间的润湿性，增强颗粒间的毛细力，提高所制颗粒强度，从而改善制粒效果。发明人经过研究发现，相比于固体粉末添加剂，液体改性剂在混合料颗粒间可得到更均匀的分布。

液体改性剂（即改性液）的工作机理在于通过改善改性剂在颗粒间分布的均匀性来增强颗粒间的粘结强度。在提高颗粒粘结强度方面，增强颗粒的润湿性，强化颗粒间的接触能力是改性液改善物料造球(或制粒)效果的关键所在。改性液主要通过两个方面来实现这一效果：一方面，改性液可以显著降低物料的表面张力，改善物料与液体的接触角，使液体更容易润湿矿粉颗粒表面，增加有效的造球水分，促进矿粉颗粒的成球；另一方面，表面含有大量极性基团(如羟基)的改性液，其溶于水形成网状胶凝体并与矿物颗粒的表面以化学键的形式相结合，牢固地吸附在矿物颗粒表面形成水化薄层，提高微颗粒间的粘结强度，从而改善物料的造球能力。

另外，在本技术方案中，发明人通过将改性液按指定配加量分两段加入到混合料的制粒中，从而增强物料制粒聚集长大的能力，颗粒粒度有显著的长大。

此外，本技术方案中的烧结料制粒预测模型为y=0.52·x+1.18（x为物料的湿容量，y为物料制粒的最佳含水量）是发明人采用圆筒混料机进行了大量制粒实验得到的，并且验证了采用该模型具有最佳的制粒效果。

本发明所述的铁矿粉制粒方法通过采用改性液替代现有固体改性剂，降低了液体与物料粉体之间的接触角，增强了液体与颗粒间的相互作用；通过先将改性液体以雾状方式润湿物料，后以滴状方式将剩余改性液体添加到混合料进行制粒的方法，达到了提高制粒的强度，改善制粒效果的目的，降低添加剂对制粒物料化学成分的不利影响，减少制粒粘结剂的使用量。本发明所述的铁矿粉制粒方法适用范围广，工艺成本低，实用操作强，能较好地应对烧结生产复杂多变的用料情况。

附图说明

图1显示了接触角随着甲基纤维素浓度的变化而变化的规律。

图2为生球落下强度与甲基纤维素浓度的关系图。

图3为生球抗压强度与甲基纤维素浓度的关系图。

具体实施方式

以下将结合具体的实施例对本发明所述的铁矿粉制粒方法进行进一步地解释说明。

本技术方案的实施例1-5采用表1和表2所示的铁矿粉进行制粒。其中表1显示了该铁矿粉的化学成分，表2显示了该铁矿粉的粒度组成及湿容量。

表1(wt%)

TFe	SiO2	CaO	Al2O3	MgO	FeO	LOI（烧损）
							61.53	3.05	0.02	2.06	0.16	0.29	6.34

表2(wt%)

+10.0mm	10-3mm	3-1mm	1-0.125mm	0.125-0.063mm	-0.063mm	湿容量
							0.87	26.66	20.6	40.95	7.41	3.54	17.22

按照下列步骤进行制粒：

（1）检测到铁矿粉的湿容量为17.22wt%；

（2）根据预测模型y=0.52·x+1.18，计算得到制粒最佳含水量为10.13wt%；

（3）配制改性液，改性液体中各组分的质量百分含量为：甲基纤维素0.01%～0.17%，余量为工业用水(见表3所示)，其中甲基纤维素的纯度在98%以上，工业用水为工艺与产品用水；

（4）分两段将上述改性液添加到物料中，以使物料的含水量达到上述物料制粒的最佳含水量y：第一阶段以水雾的方式向物料中加入75～90wt%的改性液，第二阶段以液滴的方式向物料中加入剩余改性液；

（5）在φ800mm，倾角为45°，边高为120mm，转速为16r/min的圆盘造球机内进行混合制粒，制粒时间为20min；

（6）抽风烧结。

表3（余量为工业用水）

实施例	甲基纤维素含量
		1	0.01%
2	0.05%
		3	0.09%
4	0.13%
		5	0.17%

发明人以工业用水为对照组测定了表3所示改性液的表面张力和粘度，并测得改性液与铁矿石的接触角。分别采用GBX表面张力测试仪和Brookfield流变仪测定表面张力及粘度，测试数据见表4。由表4绘图得图1所示的接触角与甲基纤维素浓度的关系，可见随着甲基纤维素浓度的增加，改性液与铁矿粉接触角减小，当甲基纤维素浓度达0.09%时，随着其浓度继续增大，液体与物料的接触角变化趋于平缓，由此确定0.09%为更为适宜浓度的最大值。

表4（25℃下测得）

	甲基纤维素浓度(％)	表面张力(N/mm)	粘度(mpa*s)	矿粉接触角(°)
					对照组	0	71.94	0.89	85.34
实施例1	0.01	70.44	1.02	81.31
					实施例2	0.05	65.16	1.83	75.29
实施例3	0.09	59.23	2.98	62.26
					实施例4	0.13	56.38	3.61	58.23
实施例5	0.17	53.29	4.12	56.32

上述实施例制粒结果的评价标准为生球自然干燥24h后的落下强度和抗压强度。经检测，制粒生球落下强度与甲基纤维素浓度的关系如图2所示，制粒生球抗压强度与甲基纤维素浓度的关系如图3所示。由图2和图3可以看出，甲基纤维素的浓度可显著提高制粒生球的强度（落下强度和抗压强度），由此可知，本技术方案的改性液对混合料的制粒效果有明显的影响。当甲基纤维素浓度为0.05%时，生球的落下强度和抗压强度均有明显改善，继续增加液体浓度相应地成本也要增加，所以对于该改性液而言，甲基纤维素的浓度控制在0.05%左右更为适宜。

改性液参与制粒引起炼铁的附加成本和成分影响也决定着改性液的使用性能。考虑冶炼每吨生铁所需烧结矿为1.3t，烧结矿成品率为78%，烧损率为14%，混合料制粒平均含水量为7%，甲基纤维素含钠量8%等条件，则甲基纤维素参与制粒的附加成本为1.899元/吨铁，产生的钠负荷为0.0054kg/吨铁。改性液有助于降低烧结生产对原料波动的敏感性，对用矿成本的降低有促进作用；对于提高烧结矿成品率，提高高炉操作水平具有重大生产意义。

以上实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例中测试系统的变化、变型都将落在本发明的权利范围内。

Claims (6)

1.一种铁矿粉制粒方法，其特征在于，包括下列步骤：

1)分析检测物料的湿容量；

2)根据物料的湿容量，通过预测模型获得物料制粒的最佳含水量，该预测模型为y=0.52·x+1.18，其中x为物料的湿容量，y为物料制粒的最佳含水量；

3)配制改性液，所述改性液中甲基纤维素质量分数为0.01%～0.17%，余量为工业用水；

4)分两段将上述改性液添加到物料中，以使物料的含水量达到上述物料制粒的最佳含水量y：第一阶段以水雾的方式向物料中加入改性液，第二阶段以液滴的方式向物料中加入改性液；

5)混合制粒；

6)抽风烧结。

2.如权利要求1所述的铁矿粉制粒方法，其特征在于：所述改性液中甲基纤维素的含量为0.05～0.09wt%。

3.如权利要求1或2所述的铁矿粉制粒方法，其特征在于：所述第一阶段加入的改性液占改性液添加总量的75～90wt%。

4.如权利要求3所述的铁矿粉制粒方法，其特征在于：所述第一阶段加入的改性液占改性液添加总量的80wt%。

5.如权利要求1、2和4中任意一项所述的铁矿粉制粒方法，其特征在于：所述甲基纤维素的纯度在98%以上，工业用水为工艺与产品用水。

6.如权利要求3所述的铁矿粉制粒方法，其特征在于：所述甲基纤维素的纯度在98%以上，工业用水为工艺与产品用水。

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