CN104513898A - 一种高还原性球团及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高还原性球团的制备方法。该方法为将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比88-95%：1-8%：2.5-5.5%：0.7-1.5%的比例混合，混匀后混合料水分控制在4-9%，然后润磨2-9min，润磨后依次经过造球、干燥、预热、焙烧得到成品高还原性球团矿。制备的高还原性球团矿，TFe≥60%，MgO为1.0%-3.0%，CaO/SiO₂为0.8-1.4。采用本发明不仅可以有效解决赤铁精矿制备氧化球团时存在预热和焙烧温度高、时间长，成品球团矿强度低等问题，还可以显著提高球团矿的还原性能，实现炼铁节能减排的目的。

Description

一种高还原性球团及其制备方法

技术领域

本发明涉及炼铁原料球团矿造块技术，具体的说是涉及一种高还原性球团及其制备方法。 

背景技术

随着能源和环境问题的日益严峻，节能减排与低碳发展已成为钢铁工业转变发展方式与企业生存发展的关键问题。在炼铁生产中为了降低能耗和减少污染物排放，将生产优质含铁原料作为了重要的研究方向。球团矿具有强度好、粒度均匀、形状规则、含铁品位高等特点，在冶炼中可起到改善炼铁技术经济指标和降低生铁成本的作用。但目前炼铁生产中使用的球团矿主要为酸性球团，其还原膨胀、软熔滴落、高温还原性等冶金性能较差。尤其是酸性球团矿的还原膨胀率普遍高于烧结矿，会造成高温还原过程中的粉化现象严重，导致炉况恶化，限制了球团矿的使用比例。已有研究表明如果增加球团矿中MgO的含量能较大地改善其冶金性能。随着MgO添加量的增加，球团矿的还原膨胀率逐渐减小，球团焙烧时形成铁酸镁，使软熔温度区间减小，改善了球团矿的软熔性。由于铁酸镁的熔化温度比酸性球团矿内成分的熔化温度高，CO与FeO的反应没有受到阻碍，从而提高了间接还原率，有利于降低燃料消耗，实现节能减排。中国专利201010600752.3公开一种镁质自熔性球团矿及其制备方法，在含铁原料（磁铁精矿与硫酸渣和除尘灰的混合铁精矿）中外加2-4%的镁砂和1-2%的膨润土并充分混匀，混匀后润磨1-8min，造球，干燥，然后在温度为800℃-1000℃条件下预热，预热时间为10-20min；最后在温度为1180℃-1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15-35min，制备的成品球低温还原粉化性能、软熔滴落性能和高温还原性等冶金性能均有较大改善。中国专利200910221197.0公开了一种含氟氧氧化镁球团矿，其 原料组成为：铁料、膨润土和轻烧白云石，铁料为包钢白云鄂博铁精矿与普通铁精矿的混合铁精矿，与酸性球团矿相比，还原性提高，低温还原粉化指数改善，膨胀率降低。 

目前公开的生产含镁球团矿所用的含铁原料主要为磁铁精矿，磁铁精矿是公认的生产球团矿的优质原料，但随着我国球团矿需求量的增长，利用进口优质赤铁矿资源生产氧化球团成为了必然选择。然而，当用赤铁矿生产氧化球团矿时，存在生球质量差，预热高（1000℃以上），焙烧温度高（1300～1350℃）和区间窄，预热焙烧时间长，能耗高等问题。对于赤铁精矿生产氧化球团过程中存在的上述问题，中国专利201110364142.2公开了一种由全赤铁精矿制备氧化球团矿的方法，是将赤铁精矿预处理至比表面积大于等于1300cm²·g^-1后，添加占赤铁精矿总量的质量百分数为0.5％～1.6％的复合添加剂后进行润磨，润磨后依次经过造球、干燥、预热、焙烧，即得到成品氧化球团矿，解决了难造球难焙烧赤铁精矿制备氧化球团时存在生球质量差，预热和焙烧温度高、时间长，成品球团矿强度低等问题，所述复合添加剂由腐殖酸、过氧化钙和硼铁矿混合组成。中国专利200710034837.8公开了一种由赤铁精矿制备炼铁用氧化球团矿的方法，将一种添加剂细磨至小于0.074MM以下，按一定的比例与赤铁精矿混匀后造球，所得生球经干燥后进行预热焙烧，预热温度降低100℃左右，焙烧温度降低50℃，该添加剂是由B₂O₃、CaO和Fe₃O₄组成。通过添加一些添加剂在一定程度上解决了难焙烧赤铁精矿制备氧化球团时存在预热和焙烧温度高、时间长，成品球团矿强度低等问题。但其针对的是用赤铁精矿制备酸性球团，且添加剂成分复杂制造较难。因此对于用赤铁精矿生产高还原性熔剂球团矿，需要开发一种新的经济有效的方法来解决预热和焙烧温度高、时间长等问题。 

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种高还原性球团及其制备方法，其制备方法只需较低的预热和焙烧温度，从 而达到节能减排的目的。 

本发明目的是通过如下技术方案实现的： 

一种高还原性球团的制备方法，包括如下步骤： 

（1）将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比88-95%：1-8%：2.5-5.5%：0.7-1.5%的比例混合，得到混合料； 

（2）对混合料进行润磨，润磨后依次经过造球、干燥、预热、焙烧得到成品高还原性球团矿。 

优选的，所述脱水后熔融炼铁污泥中，TFe30～45%，TC20～35%；具体含有下述质量百分比的组分：FeO15～25%，CaO3～4%，MgO0.5～1.2%，Al₂O₃2～3.5，SiO₂4～7%，0≤Zn≤0.02%，水分含量为10-15%。 

所述脱水后熔融炼铁污泥中90％以上的颗粒粒径≤0.074mm。 

所述赤铁精矿中，TFe65～68%；具体含有下述质量百分比的组分：FeO0.3～1.0%，CaO0.01～0.1%，MgO0.05～0.1%，Al₂O₃0.5～1.5%，SiO₂0.8～2.5%。所述赤铁精矿中75％以上的颗粒粒径≤0.044mm。 

所述含镁添加剂为轻烧白云石和镁砂中的一种或两者的混合物，优选的为轻烧白云石65-100%和镁砂35-0%，其中粒径≤0.074mm的大于80％。 

所述粘结剂为羧甲基改性淀粉与膨润土的混合物，羧甲基改性淀粉与膨润土的比例为1：5～1：2。 

所述制备方法的步骤（1）得到的混合料中水分的质量百分比为4-9%。 

所述制备方法的步骤（2）中所述润磨的时间为2-9min；所述预热温度为940-990℃，预热时间为10-15min；所述焙烧温度为1240-1290℃，焙烧时间为10-20min。 

本发明中， 

所述轻烧白云石，又称苛性白云石，是由白云石原料在约1000℃煅烧而成，具有洁白、强粘着力、凝固力及良好的耐火、隔热性能，适用于内外墙涂料，在建筑材料工业中可做水泥、玻璃、陶瓷的配料，用于炼钢，可提高钢渣的流动性。 

所述镁砂，MgO质量含量大于90%，其中粒径≤0.074mm的颗粒的质量含量大于90％。 

所述羧甲基改性淀粉是一种水溶性阴离子高分子型化合物，是改性淀粉的主要品种之一，即羧甲基醚化的变性淀粉，其分子式为：[C₆H₇O₂(OH)₂OCH₂COONa]n。 

所述膨润土是指以蒙脱石为主的含水粘土矿，CAS号为1302-78-9。 

所述TFe，即全铁含量（TotalFe），指的是各组分中全部铁元素所占的质量分数。 

所述TC，即全碳含量（TotalC），指的是各组分中全部碳元素所占的质量分数。 

本发明还提供了一种由前述制备方法得到的高还原性球矿，其组成中，TFe≥60%，MgO的重量百分比为1.0%-3.0%，CaO与SiO₂的质量比（即CaO/SiO₂）为0.8-1.4。 

本发明通过添加熔融炼铁污泥降低赤铁矿球团预热和焙烧温度的技术原理在于：①利用熔融炼铁污泥富含的碳，在赤铁矿球团预热焙烧中氧化燃烧释放热量弥补球团内部热量的不足。②使部分原生赤铁矿先被还原成磁铁矿或浮士体，然后再氧化成次生赤铁矿，由于次生赤铁矿活性较高，在较低焙烧温度下颗粒间就能发生再结晶固结，改变赤铁矿球团只能通过原生赤铁矿Fe₂0₃晶粒长大或再结晶的固结过程，降低赤铁矿球团的焙烧温度。 

本发明具有以下有益效果： 

（1）可以回收利用熔融炼铁工艺产生的污泥，避免污泥大量堆积，占用土地，污染环境。 

（2）在回收利用熔融炼铁污泥中的铁份的同时可以降低球团矿生产过程中的预热和焙烧温度，减少能耗。 

（3）使用高还原性球团不仅可以降低燃料比，减少CO₂排放，还可以减少原料消耗和降低铁水成本。 

本发明不但可以在较低的预热焙烧温度下用赤铁精矿生产高还原性球 团，而且可以回收利用熔融炼铁工艺或其他炼铁工艺产生的污泥。在变废为宝的同时降低了球团生产能耗和提高了球团冶金性能，可以为我国炼铁行业带来显著的环保效益、经济效益和社会效益，推广应用前景极其广阔。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述。 

本发明实施例中所采用的熔融炼铁污泥中，TFe35%，TC30%；具体含有下述质量百分比的组分：FeO17.5%，CaO3.5%，MgO1.0%，Al₂O₃2.8，SiO₂6.0%，Zn≤0.02%。本发明实施例中所采用的赤铁精矿中，TFe67.0%，；具体含有下述质量百分比的组分：FeO0.3%，CaO0.05%，MgO0.06%，Al₂O₃1.0%，SiO₂1.2%。 

实施例1 

将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比88%：8%：2.5%：1.5%的比例混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于75％，熔融炼铁污泥粒径≤0.074mm的大于90％，含镁添加剂为100%轻烧白云石+0%镁砂，含镁添加剂中MgO≥35%，粒径≤0.074mm的大于80％。粘结剂中羧甲基改性淀粉高分子化合物与膨润土的比例为1/5。再将混匀后的混合料润磨9min，然后进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度940℃，预热时间15min，焙烧温度1240℃，焙烧时间15min的条件下先后进行预热和焙烧，所得预热球团抗压强度为600N·个^-1，焙烧球团抗压强度为2900N·个^-1，成品高还原性球团矿TFe为61.7％，MgO为1.0%，CaO/SiO₂为0.8，还原度为82.1%。 

实施例2 

将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比90%：5%：4%：1%的比例混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于80％，熔融炼铁污泥粒径≤0.074mm的大于90％，含镁添加剂为80%轻烧白云石 +20%镁砂，含镁添加剂中MgO≥45%，粒径≤0.074mm的大于85％。粘结剂中羧甲基改性淀粉高分子化合物与膨润土的比例为1/3。再将混匀后的混合料润磨6min，然后进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度970℃，预热时间12min，焙烧温度1280℃，焙烧时间10min的条件下先后进行预热和焙烧，所得预热球团抗压强度为620N·个^-1，焙烧球团抗压强度为2800N·个 ^-1，成品高还原性球团矿TFe为62.1％，MgO为1.9%，CaO/SiO₂为1.0，还原度为84.4%。 

实施例3 

将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比91%：3%：5%：1%的比例混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于85％，熔融炼铁污泥粒径≤0.074mm的大于95％，含镁添加剂为75%轻烧白云石+25%镁砂，含镁添加剂中MgO≥45%，粒径≤0.074mm的大于90％。粘结剂中羧甲基改性淀粉高分子化合物与膨润土的比例为1/3。再将混匀后的混合料润磨2min，然后进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度980℃，预热时间12min，焙烧温度1280℃，焙烧时间15min的条件下先后进行预热和焙烧，所得预热球团抗压强度为650N·个^-1，焙烧球团抗压强度为3050N·个^-1，成品高还原性球团矿TFe为62.0％，MgO为2.5%，CaO/SiO₂为1.2，还原度为86.3%。 

实施例4 

将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比92.8%：1%：5.5%：0.7%的比例混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于80％，熔融炼铁污泥粒径≤0.074mm的大于95％，含镁添加剂为68%轻烧白云石+32%镁砂，含镁添加剂中MgO≥50%，粒径≤0.074mm的大于90％。粘结剂中羧甲基改性淀粉高分子化合物与膨润土的比例为1/2。再将混匀后的混合料润磨4min，然后进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度990℃，预热时间10min，焙烧温度1290℃，焙烧时间15min的条件下先后进行预热 和焙烧，所得预热球团抗压强度为600N·个^-1，焙烧球团抗压强度为3100N·个^-1，成品高还原性球团矿TFe为62.5％，MgO为3.0%，CaO/SiO₂为1.4，还原度为86.7%。 

实施例5 

将赤铁精矿与脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比95%：1%：3.3%：0.7%的比例混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于80％，熔融炼铁污泥粒径≤0.074mm的大于95％，含镁添加剂为65%轻烧白云石+35%镁砂，含镁添加剂中MgO≥50%，粒径≤0.074mm的大于90％。粘结剂中羧甲基改性淀粉高分子化合物与膨润土的比例为1/2。再将混匀后的混合料润磨4min，然后进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度990℃，预热时间12min，焙烧温度1290℃，焙烧时间20min的条件下先后进行预热和焙烧，所得预热球团抗压强度为680N·个^-1，焙烧球团抗压强度为3200N·个^-1，成品高还原性球团矿TFe为64.0％，MgO为1.8%，CaO/SiO₂为0.82，还原度为84.1%。 

对比例1 

将赤铁精矿与粘结剂按质量百分比98%：2%混合。所用赤铁精矿粒径≤0.044mm的大于80％，粘结剂为膨润土。将混匀后的混合料进行造球和干燥，生球经干燥后，在预热温度1100℃，预热时间14min，焙烧温度1350℃，焙烧时间15min的条件下先后进行预热和焙烧，所得预热球团抗压强度为527N·个^-1，焙烧球团抗压强度为2805N·个^-1，成品高还原性球团矿TFe为65.8％，MgO为0.07%，CaO/SiO₂为0.03，还原度为74.06%。 

Claims (10)

1.一种高还原性球团的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）将赤铁精矿、脱水后熔融炼铁污泥、含镁添加剂和粘结剂按质量百分比88-95%：1-8%：2.5-5.5%：0.7-1.5%的比例混合，得到混合料；

（2）对混合料进行润磨，润磨后依次经过造球、干燥、预热、焙烧得到高还原性球团矿。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述脱水后熔融炼铁污泥中，TFe30～45%，TC20～35%；具体含有下述质量百分比的组分：FeO15～25%，CaO3～4%，MgO0.5～1.2%，Al₂O₃2～3.5，SiO₂4～7%，0≤Zn≤0.02%，水分含量为10-15%。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述脱水后熔融炼铁污泥中90％以上的颗粒粒径≤0.074mm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述赤铁精矿中，TFe65～68%；具体含有下述质量百分比的组分：FeO0.3～1.0%，CaO0.01～0.1%，MgO0.05～0.1%，Al₂O₃0.5～1.5%，SiO₂0.8～2.5%。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述赤铁精矿中75％以上的颗粒粒径≤0.044mm。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述含镁添加剂的组成包含：轻烧白云石65-100%和镁砂35-0%；粒径≤0.074mm的大于80％。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述粘结剂为羧甲基改性淀粉与膨润土的混合物，羧甲基改性淀粉与膨润土的比例为1：5～1：2。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤（1）得到的混合料中水分的质量百分比为4-9%。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法的步骤（2）中所述润磨的时间为2-9min；所述预热温度为940-990℃，预热时间为10-15min；所述焙烧温度为1240-1290℃，焙烧时间为10-20min。

10.一种由权利要求1-9中任一项所述制备方法得到的高还原性球矿，其组分中TFe≥60%，MgO为1.0%-3.0%，CaO/SiO₂为0.8-1.4。