CN104313307B - 一种烧结矿低温还原粉化助剂及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种烧结矿低温还原粉化助剂及其使用方法，属于冶金技术领域。该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸40~70%、碳酸氢钙10~40%、偏硼酸钙10~40%；将含有硼酸40~70wt.%、碳酸氢钙10~40wt.%、偏硼酸钙10~40wt.%的还原粉化助剂制成浓度1~15wt.%的水溶液分次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。该烧结矿低温还原粉化助剂不含Cl元素，克服Cl元素对设备的腐蚀及环境污染。

Description

一种烧结矿低温还原粉化助剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种烧结矿低温还原粉化助剂及其使用方法，属于冶金技术领域。

背景技术

烧结矿在还原煤气的作用下，易在400~600℃发生还原粉化现象，产生大量小颗粒炉料，从而会降低料柱透气性，造成压差升高，从而会降低最终的金属化率和生产效率。

目前，抑制铁矿石低温还原粉化的相关专利情况如下：

中国专利102747219介绍了一种烧结矿表面处理剂及用其处理烧结矿的方法，将质量比30~40%的CaCO₃含量大于90%的方解石，与质量比60~70%的质量浓度为30~45%的盐酸混合后，制成浓度30~45%的CaCl₂溶液，稀释后喷洒到烧结矿表面，可使烧结矿低温还原粉化指数RDI_+3.15mm提高20~30%，但此处理剂中Cl易腐蚀设备和污染环境。

中国专利102409167介绍了一种烧结矿粉化抑制剂及其添加方法，化学组成为MgCl₂65~85%、CaCl₂3~7%、H₃BO₂5~15%、CaOB₂O₃4H₂O5~15%，分三次喷洒于烧结矿表面，可达到抑制烧结矿低温还原粉化的目的，其中亦含有大量的Cl元素。

中国专利CN102234718介绍了一种由氯化钙35~50%、氯化铁20~36%、硼酸3~5%和硫酸锰25~30%组成的助剂，用于改善COREX熔融还原竖炉富氢还原煤气条件下块矿的低温还原粉化性能，使用该助剂后，烧结矿的低温还原粉化指数RDI_+6.3mm指标可提升9.7~88.9%。

中国专利CN101463423介绍了一种由B₂O₃20~50%、SiO₂40~60%、Al₂O₃10~20%组成的提高烧结矿低温还原粉化性能的抑制剂，将其制成水溶液喷洒于烧结矿表面，可提高烧结矿低温还原粉化RDI_+6.3mm指数11~23%，但SiO₂和Al₂O₃不溶于水，难以制成水溶液。

由以上内容可知，目前大部分烧结矿低温还原粉化抑制剂含有Cl元素或者碱金属元素，易产生环境污染、设备腐蚀等问题。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种烧结矿低温还原粉化助剂及其使用方法。该烧结矿低温还原粉化助剂不含Cl元素，克服Cl元素对设备的腐蚀及环境污染，本发明通过以下技术方案实现。

一种烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸40~70%、碳酸氢钙10~40%、偏硼酸钙10~40%。

一种上述的烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法：

（1）将含有硼酸40~70wt.%、碳酸氢钙10~40wt.%、偏硼酸钙10~40wt.%的还原粉化助剂制成浓度1~15wt.%的水溶液；

（2）采用多点喷洒方式：将步骤（1）配置好的水溶液控制每吨烧结矿使用用量为3~30kg，并把3~30kg的水溶液平均分成三份，每份助剂溶液用量为1~10kg，将三份助剂溶液分次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

该发明的原理为：该还原粉化助剂中的硼酸能够起到孔隙填充的作用，其溶于水后，性质稳定，将抑制剂溶液喷洒到矿石表面后，能够渗入矿石表面孔隙中，硼酸在还原过程中，会逐步分解成偏硼酸、四硼酸（焦硼酸）、硼酸矸等物质，从而阻隔还原煤气与烧结矿的接触，起到抑制低温还原粉化的作用；该还原粉化助剂中的碳酸氢钙喷洒到烧结矿表面后，会在升温过程中逐步分解成碳酸钙、氧化钙等物质；该还原粉化助剂中的偏硼酸钙在升温过程中亦会逐步分解，形成硼酸矸，二者亦能阻隔还原煤气与烧结矿的接触，降低烧结矿低温还原粉化程度；该还原粉化助剂均匀喷洒于烧结矿表面，水分蒸发后可在烧结矿表面和内部孔隙形成一层保护膜，从而隔绝烧结矿与还原煤气的接触，达到抑制烧结矿低温还原粉化的目的，而温度超过600℃以后，助剂开始分解脱落，从而烧结矿快速还原，最终的还原速率及金属化率并未受到影响。

本发明的有益效果是：

1、使用效果显著，本发明可使烧结矿低温还原粉化性能RDI+6.3mm提高21.9~58.4%；

2、抑制剂中不包含Cl元素，杜绝了因使用抑制剂而引起的环境污染和设备腐蚀；

3、抑制剂中不包含K、Na等碱金属，不会因使用抑制剂而引起碱金属循环富集问题。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

该烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸60%、碳酸氢钙20%、偏硼酸钙20%。

该烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，将含有硼酸60wt.%、碳酸氢钙20wt.%、偏硼酸钙20wt.%的还原粉化助剂制成浓度5wt.%的水溶液，采用多点喷洒方式，每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg。把需喷洒的助剂溶液平均分成三份，将三份助剂溶液分次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

将2kg烧结矿不喷洒任何还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为51.2%。

将2kg烧结矿按照每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg喷洒上述还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为67.2%，与不喷洒任何还原粉化助剂溶液相比，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm增幅为31.2%。

实施例2

该烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸70%、碳酸氢钙20%、偏硼酸钙10%。

该烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，将含有硼酸70wt.%、碳酸氢钙20wt.%、偏硼酸钙10wt.%的还原粉化助剂制成浓度5wt.%的水溶液。采用多点喷洒方式，每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg。把需喷洒的助剂溶液平均分成三份，将三份助剂溶液分三次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

将2kg烧结矿不喷洒任何还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为51.2%。

将2kg烧结矿按照每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg喷洒上述还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为78.8%，与不喷洒任何还原粉化助剂溶液相比，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm增幅为53.9%。

实施例3

该烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸70%、碳酸氢钙10%、偏硼酸钙20%。

该烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，将含有硼酸70wt.%、碳酸氢钙10wt.%、偏硼酸钙20wt.%的还原粉化助剂制成浓度5wt.%的水溶液。采用多点喷洒方式，每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg。把需喷洒的的助剂溶液平均分成三份，将三份助剂溶液分六次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

将2kg烧结矿不喷洒任何还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为51.2%。

将2kg烧结矿按照每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在10kg喷洒上述还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为81.1%，与不喷洒任何还原粉化助剂溶液相比，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm增幅为58.4%。

实施例4

该烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸40%、碳酸氢钙40%、偏硼酸钙20%。

该烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，将含有硼酸40wt.%、碳酸氢钙40wt.%、偏硼酸钙20wt.%的还原粉化助剂制成浓度1wt.%的水溶液，采用多点喷洒方式，均匀喷洒于烧结矿表面，每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在30kg，把需喷洒的助剂溶液平均分成三份，将三份助剂溶液分十二次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

将2kg烧结矿不喷洒任何还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为45.6%。

将2kg烧结矿按照每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在30kg喷洒上述还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为62.4%，与不喷洒任何还原粉化助剂溶液相比，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm增幅为21.9%。

实施例5

该烧结矿低温还原粉化助剂，该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸50%、碳酸氢钙10%、偏硼酸钙40%。

该烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，将含有硼酸50wt.%、碳酸氢钙10wt.%、偏硼酸钙40wt.%的还原粉化助剂制成浓度15wt.%的水溶液，采用多点喷洒方式，均匀喷洒于烧结矿表面，每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在3kg，把需喷洒的助剂溶液平均分成三份，将三份助剂溶液分十八次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。

将2kg烧结矿不喷洒任何还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，其效果如表1所示，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为45.6%。

将2kg烧结矿按照每吨烧结矿使用的助剂溶液用量控制在3kg喷洒上述还原粉化助剂溶液，在CO：N₂为30：70的还原煤气下，流量12L/min，550℃恒温还原60min，转鼓30min后，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm为73.1%，与不喷洒任何还原粉化助剂溶液相比，低温还原粉化指数RDI_+6.3mm增幅为42.8%。

表1还原粉化助剂组成及使用效果

上面对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (2)

1.一种烧结矿低温还原粉化助剂，其特征在于：该还原粉化助剂化学成分及质量百分比为：硼酸40~70%、碳酸氢钙10~40%、偏硼酸钙10~40%。

2.一种如权利要求1所述的烧结矿低温还原粉化助剂的使用方法，其特征在于：

（1）将含有硼酸40~70wt.%、碳酸氢钙10~40wt.%、偏硼酸钙10~40wt.%的还原粉化助剂制成浓度1~15wt.%的水溶液；

（2）采用多点喷洒方式：将步骤（1）配置好的水溶液控制每吨烧结矿使用用量为3~30kg，并把3~30kg的水溶液平均分成三份，每份助剂溶液用量为1~10kg，将三份助剂溶液分次连续地均匀喷洒于烧结矿表面。