CN105002352B - 一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，属于冶金球团粘结剂技术领域。本发明按质量比称取膨润土35‑42份、活性石灰5‑8份、聚乙二醇2‑4份和聚酯树脂2‑3份混匀得混合物A；按质量比称取粉煤灰1‑2份、烧结矿筛下料5‑9份和氧化锆1份，与混合物A混匀得混合物B；按质量比称取淀粉4‑7份、食盐1‑3份、聚氨基甲酸酯1‑3份和酚醛树脂2‑4份混匀得混合物C；混合物B与混合物C混匀后即得粘结剂。本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，将钢铁企业的废物资源化利用，且烧残率低，使球团矿的冶金性能得到改善，入炉矿石的品位提高，且减少了高炉炼铁冶炼的渣量，燃耗降低，具有良好的经济效益。

Description

一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法

本发明专利申请是针对申请号为：2013106596235的分案申请，原申请的申请日为：2013-12-09，发明创造名称为：一种高性能的球团矿粘结剂。

技术领域

本发明涉及冶金球团粘结剂技术领域，更具体地说，涉及一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法。

背景技术

球团矿是球团法得到的产品，是将细磨精矿制成能满足钢铁冶炼要求的块状物料，其过程为：用细磨的铁精矿或含铁粉料、添加剂或粘结剂按一定的比例配料、混匀，经造球机滚动造球或压团机压块成生球，然后采用干燥、焙烧或其它方法使之硬化固结。球团矿根据不同方法可得氧化球团矿、冷固球团矿、金属化球团矿等，其中，各种球团矿的成型均离不开粘结剂。

目前，球团矿已经成为钢铁行业的主要入炉原料之一，球团矿质量与球团矿成本也是钢铁企业降低成本的主要瓶颈。冶金球团使用的粘结剂一般分为二大类：一是有机粘合剂，二是无机粘合剂。有机粘结剂，粘结效果好，用量少，但其价格较高，应用不成熟，对精矿粉和造球工艺要求苛刻，而且有机粘结剂在升温预热焙烧过程中，会发生氧化分解等反应，产生应力，破坏预热球团结构，造成预热强度很低，因此我国应用较少。无机粘结剂主要是膨润土，部分使用白灰或其他黏土类粘结剂，膨润土粘结剂应用成熟，且我国膨润土资源丰富，开采加工成本低、适应性强、可控范围广；但是其烧残率高，使用膨润土作为粘结剂必然导致入炉原料的铁品位降低，并增加了硅的含量，使高炉炼铁冶炼的渣量增加，高炉系数下降，燃耗上升。因此，急需寻求既要满足球团生产要求，又能减少膨润土加入量的低残留粘结剂，从而减少带入对炼铁、炼钢有害的成分，提高球团矿的冶金性能，并为后期冶炼提供更好的冶炼基础。

经专利检索，中国专利号：ZL201110021863.3，授权公告日：2012年7月4日，发明创造的名称为：一种粘结剂及制备方法、以及作为冶金球团粘结剂的应用，其由下列组分组成：聚丙烯酰胺，腐殖酸钠，硝酸盐或氯酸盐或高氯酸盐混合物，玉米淀粉混合物、聚丙烯酰胺铝酸钠混合物之一或二者组合，前述粘结剂加入到200目筛通过率不小于70％的造球铁精粉中混匀、造球；该申请案虽然有较高的烧损，但是其生产步骤复杂，用该粘结剂所生产的生球的抗压性能较差，该粘结剂的性能有待提高，且没有将冶金废物资源化应用。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中，冶金废弃物难以综合利用，现有粘结剂的烧残率高，严重影响入炉铁矿石的品位，且生产的球团矿的冶金性能较差的不足，提供了一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，该制备方法不但资源化利用了冶金废弃物，且生产的粘结剂的粘结性强，使得粘结剂的用量降低，入炉铁矿石的品位得到提高，减少带入对炼铁、炼钢有害的成分，提高球团矿的综合冶金性能。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种高性能的球团矿粘结剂，各组分按如下质量份组成：

更进一步地，所述的粉煤灰和烧结矿筛下料的平均粒径为42-74微米。

更进一步地，各组分按如下质量份组成：

更进一步地，所述的聚酯树脂为饱和聚酯树脂。

本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其步骤为：

(1)按质量比称取膨润土35-42份、活性石灰5-8份、聚乙二醇2-4份和聚酯树脂2-3份，在搅拌机中混合搅拌25-30分钟，搅拌速度为250r/min，混合均匀得混合物A；

(2)按质量比称取粉煤灰1-2份、烧结矿筛下料5-9份和氧化锆1份，并将粉煤灰和烧结矿筛下料分别在研磨机中研磨成平均粒径为42-74微米的粉末，而后将粉煤灰粉末、烧结矿筛下料粉末、氧化锆与步骤(1)得到的混合物A混合，在搅拌机中混合搅拌35-45分钟，搅拌速度为180r/min，混匀得混合物B；

(3)按质量比称取淀粉4-7份、食盐1-3份、聚氨基甲酸酯1-3份和酚醛树脂2-4份，在搅拌机中混合搅拌20-25分钟，搅拌速度为150r/min，混匀得混合物C；

(4)将步骤(2)得到的混合物B与步骤(3)得到的混合物C混合，混合均匀后即得粘结剂。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，该制备方法生产的粘结剂具有较强的粘结性，使得粘结剂的用量减少，减少了膨润土的使用，同时，烧残率低，使得入炉铁矿石的品位得到提高，减少了高炉炼铁冶炼的渣量，燃耗降低；

(2)本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，该制备方法生产的粘结剂可直接应用于现有的圆盘造球机，不需要对现有的造球设备进行工艺上的改进，节约成本；

(3)本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，该粘结剂通过特定组分配比，不但克服了无机粘结剂使球团矿的品位降低的缺点，且减少了带入的有害杂质，使球团矿的冶金性能得到改善；

(4)本发明的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，该制备方法简单方便，并将冶金废弃的粉煤灰和烧结矿筛下料作为粘结剂的组分使用，资源化利用了冶金废弃物。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

实施例1

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂，其组分和含量如下：膨润土38kg，活性石灰7kg，聚乙二醇3kg，聚酯树脂3kg，粉煤灰1kg，烧结矿筛下料8kg，氧化锆1kg，淀粉5kg，食盐2kg，聚氨基甲酸酯2kg，酚醛树脂3kg。

值得说明的是，上述的活性石灰又称为软烧石灰，是在煅烧温度1100℃左右而获得的晶粒小、孔隙率高、体积密度小的石灰，且本实施例所采用的活性石灰的活性度在330ml/4N-HCl以上。

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂所采用的聚乙二醇为PEG-3000，分子量在2700至3300之间，熔点为51-53℃，常温下为乳白色固体粉末。上述的聚酯树脂可根据合成原料中是否含有除苯环外的不饱和键，分为不饱和聚酯和饱和聚酯，本实施例的聚酯树脂为312C无油醇酸树脂，该312C无油醇酸树脂为高分子量线型饱和聚酯树脂。

上述的粉煤灰是引风机将燃煤烟气排入大气之前，急冷呈玻璃体状态的细粒，经过除尘器，被分离、收集得到的细粒，该粉煤灰成分的质量百分含量为：SiO₂：45.5％，Al₂O₃：29.6％，Fe₂O₃：9.2％，CaO：6.5％，MgO：3.6％，Na₂O+K₂O：2.5％，其余杂质：3.1％；此外，高炉生产过程中，如果入炉料物粒度太细，则阻力大，料柱透气性差，影响高炉顺行，因此必须通过筛分来控制入炉物料的粒度，本发明所采用的烧结矿筛下料，即为烧结矿入炉之前的筛下细料。

上述的淀粉为马铃薯淀粉、酯化淀粉和小麦淀粉的混合物，其中各组分的质量百分含量为：马铃薯淀粉：38.5％，酯化淀粉：24％，小麦淀粉：37.5％，且马铃薯淀粉、酯化淀粉和小麦淀粉加入到200目筛的通过率为75％。

上述的酚醛树脂为线型酚醛树脂，其是在酸性催化剂存在下，由过量苯酚与甲醛缩聚制得的一种热塑性酚醛树脂。

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其步骤如下：

(1)按质量比称取膨润土38kg、活性石灰7kg、聚乙二醇3kg和聚酯树脂3kg，在搅拌机中混合搅拌28分钟，搅拌速度为250r/min，混合均匀得混合物A；

(2)按质量比称取粉煤灰1kg、烧结矿筛下料8kg和氧化锆1kg，并将粉煤灰和烧结矿筛下料分别在研磨机中研磨成平均粒径为42-74微米的粉末，而后将粉煤灰粉末、烧结矿筛下料粉末、氧化锆与步骤(1)得到的混合物A混合，在搅拌机中混合搅拌40分钟，搅拌速度为180r/min，混匀得混合物B；

(3)按质量比称取淀粉5kg、食盐2kg、聚氨基甲酸酯2kg和酚醛树脂3kg，在搅拌机中混合搅拌22分钟，搅拌速度为150r/min，混匀得混合物C；

(4)将步骤(2)得到的混合物B与步骤(3)得到的混合物C混合，混合均匀后即得粘结剂。

实施例2

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂，其基本内容同实施例1，不同之处在于：各组分和含量如下：膨润土35kg，活性石灰5kg，聚乙二醇2kg，聚酯树脂2kg，粉煤灰1kg，烧结矿筛下料5kg，氧化锆1kg，淀粉4kg，食盐1kg，聚氨基甲酸酯1kg，酚醛树脂2kg。

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其步骤如下：

(1)按质量比称取膨润土35kg、活性石灰5kg、聚乙二醇2kg和聚酯树脂2kg，在搅拌机中混合搅拌25分钟，搅拌速度为250r/min，混合均匀得混合物A；

(2)按质量比称取粉煤灰1kg、烧结矿筛下料5kg和氧化锆1kg，并将粉煤灰和烧结矿筛下料分别在研磨机中研磨成平均粒径为42-74微米的粉末，而后将粉煤灰粉末、烧结矿筛下料粉末、氧化锆与步骤(1)得到的混合物A混合，在搅拌机中混合搅拌35分钟，搅拌速度为180r/min，混匀得混合物B；

(3)按质量比称取淀粉4kg、食盐1kg、聚氨基甲酸酯1kg和酚醛树脂2kg，在搅拌机中混合搅拌20分钟，搅拌速度为150r/min，混匀得混合物C；

(4)将步骤(2)得到的混合物B与步骤(3)得到的混合物C混合，混合均匀后即得粘结剂。

实施例3

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂，其基本内容同实施例1，不同之处在于：各组分和含量如下：膨润土42kg，活性石灰8kg，聚乙二醇4kg，聚酯树脂3kg，粉煤灰2kg，烧结矿筛下料9kg，氧化锆1kg，淀粉7kg，食盐3kg，聚氨基甲酸酯3kg，酚醛树脂4kg。

本实施例的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其步骤如下：

(1)按质量比称取膨润土42kg、活性石灰8kg、聚乙二醇4kg和聚酯树脂3kg，在搅拌机中混合搅拌30分钟，搅拌速度为250r/min，混合均匀得混合物A；

(2)按质量比称取粉煤灰2kg、烧结矿筛下料9kg和氧化锆1kg，并将粉煤灰和烧结矿筛下料分别在研磨机中研磨成平均粒径为42-74微米的粉末，而后将粉煤灰粉末、烧结矿筛下料粉末、氧化锆与步骤(1)得到的混合物A混合，在搅拌机中混合搅拌45分钟，搅拌速度为180r/min，混匀得混合物B；

(3)按质量比称取淀粉7kg、食盐3kg、聚氨基甲酸酯3kg和酚醛树脂4kg，在搅拌机中混合搅拌25分钟，搅拌速度为150r/min，混匀得混合物C；

(4)将步骤(2)得到的混合物B与步骤(3)得到的混合物C混合，混合均匀后即得粘结剂。

实施例1～3中，通过上述制备方法所制得的球团矿粘结剂应保持密封，否则，应在48小时内使用。使用时，粘结剂的加入量为精矿粉质量的1.1％，用混料设备将其混合均匀成混合料，而后加入圆盘造球机中，在圆盘造球机上向精矿粉和粘结剂的混合物中喷水，粘结剂吸水后成为胶泥，在圆盘造球机滚动机械力的作用下，团块中的“胶泥”从内向外挤排，到球团表面后粘合精矿粉和粘结剂的混合粉料，如此反复多次使球长大，直至形成合格球团排出圆盘造球机，就得到生球团。将成型生球团输送到竖炉进行高温焙烧，得到合格的熟球团。

分别对实施例1～3中的粘结剂生产的生球团和熟球团进行性能检测，表1为应用实施例1～3中的粘结剂生产的球团与应用膨润土生产的球团的性能指标对比。

表1实施例1～3中的粘结剂生产的球团与应用膨润土生产的球团的性能指标对比

通过对表1的性能指标对比，可以发现，应用本发明的粘结剂生产的球团矿的生球落下强度、抗压强度、爆裂温度和成品熟球抗压强度均超过普通膨润土粘结剂所生产的球团矿的性能指标。

本实发明的粘结剂具有较强的粘结性，使得粘结剂的用量减少，本实施例的粘结剂的加入量为精矿粉质量的1.1％，而利用膨润土做粘结剂时，膨润土的加入量为精矿粉质量的2％左右，减少了粘结剂的用量；同时，本实施例的粘结剂烧残率低，使得入炉铁矿石的品位得到提高，减少了高炉炼铁冶炼的渣量，燃耗降低。另外，本发明的粘结剂可直接应用于现有的圆盘造球机，不需要对现在有的圆盘造球机进行工艺上的改进，节约成本，具有广阔的应用前景。

Claims (2)

1.一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其步骤为：

(1)按质量比称取膨润土35-42份、活性石灰5-8份、聚乙二醇2-4份和聚酯树脂2-3份，在搅拌机中混合搅拌25-30分钟，搅拌速度为250r/min，混合均匀得混合物A；

(2)按质量比称取粉煤灰1-2份、烧结矿筛下料5-9份和氧化锆1份，并将粉煤灰和烧结矿筛下料分别在研磨机中研磨成平均粒径为42-74微米的粉末，而后将粉煤灰粉末、烧结矿筛下料粉末、氧化锆与步骤(1)得到的混合物A混合，在搅拌机中混合搅拌35-45分钟，搅拌速度为180r/min，混匀得混合物B；

(3)按质量比称取淀粉4-7份、食盐1-3份、聚氨基甲酸酯1-3份和酚醛树脂2-4份，所述的淀粉由马铃薯淀粉、酯化淀粉和小麦淀粉组成，其中各组分的质量百分含量为：马铃薯淀粉：38.5％，酯化淀粉：24％，小麦淀粉：37.5％，在搅拌机中混合搅拌20-25分钟，搅拌速度为150r/min，混匀得混合物C；

(4)将步骤(2)得到的混合物B与步骤(3)得到的混合物C混合，混合均匀后即得粘结剂。

2.根据权利要求1所述的一种高性能的球团矿粘结剂的制备方法，其特征在于：所述的聚酯树脂为饱和聚酯树脂。