CN106381383A - 一种防粘结碱性球团及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防粘结碱性球团，其化学成分质量份数为：TFe：59～66份；MgO：0.8～2.0份；SiO₂：0.5～3.5份；CaO：CaO/SiO₂为0.6-1.8。本发明还公开了一种防粘结碱性球团的制造方法，其包括步骤：1)配料：铁精矿中配入粘结剂、含钙的添加剂和含镁的添加剂，使得配合料满足本发明中任意一种的防粘结碱性球团的化学成分配比；2)对配合料进行提高比表面积处理；3)造球；4)烧成得到成品防粘结碱性球团。本发明所述的防粘结碱性球团具有防粘结性能，并且该防粘结碱性球团的软化开始温度高且碱度高。

Description

一种防粘结碱性球团及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于炼铁工艺的球团及其制造方法，尤其涉及一种用于炼铁工艺的碱性球团及其制造方法。

背景技术

一种环境友好型炼铁工艺需要将含铁炉料先在预还原炉中还原到一定程度后再加入到终还原炉进一步地还原、熔化、渗碳并进入炉缸形成炉渣和铁水。目前，这种炼铁工艺所使用的含铁炉料主要为碱度较低的球团矿和天然块矿。这些球团矿和天然块矿在使用过程中存在着亟待解决的技术问题。第一，由于造渣的需求还要额外配加碱性熔剂(例如，生熔剂)，然而生熔剂在还原高温过程中会分解吸热并产生CO₂气体，从而会降低预还原炉的还原煤气利用率，并增加燃料消耗。第二，现有技术中所采用的含铁炉料的软化温度偏低，在生产过程中会提高还原煤气的温度，从而使得预还原炉容易发生炉料粘结现象，造成排料不畅，影响预还原炉的稳定顺行，进而难以通过提高还原煤气的温度来保证更好的还原热力学条件，以提高预还原炉料金属化率和煤气利用率。

公开号为CN1598010A，公开日为2005年3月23日，名称为“碱性球团及其制备方法”的中国专利文献公开了一种碱性球团。该碱性球团由粘结剂5-10份和矿粉90-95份的原料配制而成，其中，粘结剂由石灰粉50-70份和高炉除尘灰30-50份配制而成。在上述专利文献中所记载的技术方案中的粘结剂是采用石灰粉、高炉除尘灰为原料的，石灰粉是一种高碱度原料，配比中将含有50％以上的石灰粉与富含有铁、氧化钙和氧化镁等有益元素高炉除尘灰配制在一起。该技术方案解决了酸性球团硫含量高的问题，但是通过该技术方案获得的球团的粘度不均，并且生产速度慢，生产效率低。

公开号为CN101896627A，公开日为2010年11月24日，名称“高炉用自熔性球团矿及其制造方法”的中国专利文献提出了一种高炉用自熔性球团矿。在该自熔性球团矿中，CaO/SiO₂质量比为0.8以上，MgO/SiO₂质量比为0.4以上，其中，在将铁相对于球团矿的含有率(wt.％)设为％TFe时，％TFe为65％以下，且由下式计算的高温加载还原试验中的压损急上升开始温度Ts(单位:℃)为1290℃以上，式Ts＝110×C/s+100×M/s+25×％TFe-480。

公开号为CN102021318A，公开日为2011年4月20日，名称为“一种镁质自熔性球团矿及其制备方法”的中国专利文献记载了一种镁质自熔性球团矿及其制备方法。在该自熔性球团矿，于含铁原料中外加2～4wt.％的镁砂和1～2wt.％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料中的水分含量为5～10wt.％；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。制备的镁质自熔性球团矿，TFe≥59wt.％，MgO>2wt.％，三元碱度>0.8wt.％；成品球团矿抗压强度≥2500N/P。

上述两篇专利文献所公开的球团矿不能有效地避免炉料粘结的现象发生。

因此，一方面为了适当提高还原煤气温度维持较高金属化率，另一方面为了防止发生炉料粘结现象和减少“生溶剂”的加入量，期望获得一种不容易粘结且软化温度高的碱性球团，从而来解决现有技术中所存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防粘结碱性球团。该碱性球团具有防粘结性能，其软化温度高，能够避免在较高还原煤气温度下发生炉料粘结现象，从而保证预还原炉的正常运行。另外，该碱性球团中加入的生熔剂的含量少，从而提高了预还原炉的还原煤气利用率，减少了燃料的不必要消耗。

为了实现上述目的，本发明提出了一种防粘结碱性球团，其化学成分质量份数为：

Fe：59～66份；

MgO：0.8～2.0份；

SiO₂：0.5～3.5份；

CaO：CaO/SiO₂为0.6～1.8。

基于本发明的技术方案，发明人通过将防粘结碱性球团中的Fe、MgO、SiO₂及CaO控制在一定的质量份数之内，以及控制CaO/SiO₂质量比为0.6～1.8从而实现了在增加球团矿碱度的同时，一方面提高了在设定还原条件下的软化开始温度，另一方面则降低了该碱性球团的粘结指数，从而不仅能够适当地提高还原煤气温度，以维持较高的金属化率，还能够防止发生炉料粘结现象，并且减少“生溶剂”的加入量。

另外，由于在上述球团中添加了MgO和CaO，因此，该球团的碱度高。

进一步地，本发明所述的防粘结碱性球团的软化开始温度T_bs＞950℃，其中软化开始温度T_bs的模型为：

更进一步地，本发明所述的防粘结碱性球团的粘结指数SI₁＜5％，其中粘结指数SI₁的模型为：

式中，m₁为粘结实验后粒度大于16mm的防粘结碱性球团样品的重量，m₀为粘结实验后防粘结碱性球团样品的总重量。

本发明的另一目的在于提供一种防粘结碱性球团的制造方法。通过该制造方法能够获得具有防粘结性能且碱度和软化开设温度较高的碱性球团。

本发明所提供的防粘结碱性球团的制造方法，其包括步骤：

(1)配料：铁精矿中配入粘结剂、含钙的添加剂和含镁的添加剂，使得配合料满足上文所述任意一种防粘结碱性球团的化学成分配比；

(2)对配合料进行提高比表面积处理；

(3)造球；

(4)烧成得到成品防粘结碱性球团。

由于碱性球团中的化学成分SiO₂是由精铁矿提供的，因此，在步骤(1)之前需要对精铁矿进行选矿处理，以确保碱性球团中的化学成分SiO₂的质量份数在0.5～3.5份之间。

进一步地，在本发明所述的防粘结碱性球团的制造方法中，在上述步骤(1)中，粘结剂为膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的混合物；含镁的添加剂为镁橄榄石、轻烧白云石和白云石的至少其中之一；含钙的添加剂为生石灰或者为生石灰与石灰石的混合物。

当然，本领域的技术人员也可以根据生产现场对于步骤(1)中实际添加的粘结剂、含钙的添加剂和含镁的添加剂进行调整和选择。

更进一步地，上述膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的质量比为1：(0.5-1)：(1～3)。

进一步地，在本发明所述的防粘结碱性球团的制造方法中，经过上述步骤(2)，配合料比表面积大于1200cm²·g^-1。

在本技术方案中，提高比表面积的工艺可以采用本技术领域内现有的润磨工艺、高压辊磨工艺、以及上述两种方法的组合工艺，但无论采用哪一种工艺均需要使配合料比表面积提高至大于1200cm²·g^-1。

进一步地，在本发明所述的防粘结碱性球团的制造方法中，经过上述步骤(3)造球得到的生球平均粒度为11-14mm，其中大于16mm的生球含量小于6％，小于8mm的生球含量小于5％。

在本技术方案中，造球工艺可以采用本领域内现有的圆盘造球和/或圆筒造球。

进一步地，在本发明所述的防粘结碱性球团的制造方法中，在上述步骤(4)中，焙烧温度为1200-1300℃。

本发明所述的防粘结碱性球团具有防粘结性能，其能够避免在较高还原煤气温度下发生炉料粘结现象，从而保障预还原炉的正常工作、顺利运行。

对于本技术方案来说，由于含有化学成分MgO和CaO，故本发明所述的防粘结碱性球团的碱度高。

另外，本发明所述的防粘结碱性球团的软化开始温度高。

此外，本发明所述的防粘结碱性球团中可以减少石灰石、白云石等生熔剂的添加，不仅避免生熔剂分解吸热，提高了还原煤气的利用率，降低了燃料的不利消耗，还减少了会对还原过程产生不利影响的CO₂气体的生成，降低了CO₂排放和铁水成本。

本发明所述的防粘结碱性球团的制造方法通过简单经济的工艺步骤获得了具有防粘结性能且具备较高的软化开始温度和碱度的球团。

具体实施方式

下面将采用具体的实施例对本发明所述的防粘结碱性球团及其制造方法做进一步的解释和说明，然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。

实施例A1-A6

按照下列步骤制造本发明实施例A1-A6中的防粘结碱性球团(各实施例中的化学成分质量份数如表1所示，各实施例中的具体工艺参数如表2所示)：

(1)配料：铁精矿中配入粘结剂、含钙的添加剂和含镁的添加剂，其中，配合料满足：Fe：59～66份，MgO：0.8～2.0份，SiO₂：0.5～3.5份且CaO：CaO/SiO₂为0.6-1.8；

(2)对配合料进行提高比表面积处理：提高比表面积处理的配合料比表面积大于1200cm²·g^-1(测定装置为DBT-127型勃氏透气比表面积仪)；

(3)造球：造球得到的生球平均粒度为11-14mm，其中大于16mm的生球含量小于6％，小于8mm的生球含量小于5％；

(4)烧成得到成品防粘结碱性球团，其中，焙烧温度为1200-1300℃。

需要说明的是，在上述步骤(1)中，粘结剂为膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的混合物；含镁的添加剂为镁橄榄石、轻烧白云石和白云石的至少其中之一；含钙的添加剂为生石灰或者为生石灰与石灰石的混合物。其中，膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的质量比为1：(0.5-1)：(1～3)。

表1列出了本案实施例A1-A6的防粘结碱性球团中的各化学成分质量份数。

表1.

序号	Fe	MgO	SiO2	CaO/SiO2
					A1	63	0.8	3.5	0.6
A2	59	2.0	3.0	1.8
					A3	65	1.5	2.0	0.8
A4	65	1.8	1.5	1.0
					A5	66	1.0	1.0	1.0
A6	66	0.8	0.5	1.2

表2列出了实施例A1-A6的制造方法中的各步骤的具体工艺参数。

表2.

软化开始温度T_bs的检测方法为：在的带孔石墨坩埚中进行，样品填充高度为70mm，样品粒度10-12.5mm，温度＜450℃，氮气保护，温度大于450℃的还原气CO/N₂(30/70)通入，流量为15L/min，载荷为9.8N/cm²，当温度从1000上升至1600℃时，升温速度为6℃/min，当防粘结碱性球团的位移达到10％时定义为软化开始温度(T_bs)。

粘结指数SI₁的检测方法(即粘结实验)为：取样品量2kg，粒度为10-12.5mm及粒度为12.5-16mm各50％。样品荷重载荷为14N/cm²，升温制度为60min将样品从室温加热到800℃，保温300min后停止加热，实验气体成分在0-45min时为35％CO+15％H₂+50％CO₂，46-90min时逐渐过渡到68％CO+23％H₂+9％CO₂，维持270min后改为N₂，还原气体和冷却N₂流量为800NL/h，在结束试验后对样品进行称重和筛分，将粒度大于16mm的样品重量记为m₁，经还原后的样品总重量记为m₀，再由模型公式计算获得粘结指数SI₁。

表3列出了本案实施例A1-A6中的各防粘结碱性球团的综合性能。

表3.

序号	软化开始温度Tbs(℃)	粘结指数SI1(％)	抗压强度(N/个)
				A1	957	2.5	2580
A2	986	2.2	2650
				A3	1065	1.9	2960
A4	1094	0.5	3100
				A5	1079	1.5	2700
A6	1086	1.0	3000

由表3可以看出，在实施例A1-A6中软化开始温度T_bs最小值为957℃，最大值为1094℃，粘结指数SI₁最小值为0.5％，最大值为2.5％，抗压强度均大于2500N/个，这说明本技术方案涉及的防粘结碱性球团完全满足生产要求。

由此可知，本发明的技术方案通过合理成分设计+合理制造工艺，获得了具有防粘结性能、软化开始温度高且碱度高的防粘结碱性球团。

需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种防粘结碱性球团，其特征在于，其化学成分质量份数为：

Fe：59～66份；

MgO：0.8～2.0份；

SiO₂：0.5～3.5份；

CaO：CaO/SiO₂为0.6-1.8。

2.如权利要求1所述的防粘结碱性球团，其特征在于，其软化开始温度T_bs＞950℃，其中软化开始温度T_bs的模型为：

$T_{bs}=98.7\×\frac{CaO}{{\mathrm{SiO}}_2}+36.8\×TFe+15.8\×{\mathrm{SiO}}_2+54.1\×MgO-1518.$

3.如权利要求2所述的防粘结碱性球团，其特征在于，其粘结指数SI₁＜5％，其中粘结指数SI₁的模型为：

${\mathrm{SI}}_1=\frac{m_1}{m_0}\×100$

式中，m₁为粘结实验后粒度大于16mm的防粘结碱性球团样品的重量，m₀为粘结实验后防粘结碱性球团样品的总重量。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的防粘结碱性球团的制造方法，其特征在于，包括步骤：

(1)配料：铁精矿中配入粘结剂、含钙的添加剂和含镁的添加剂，使得配合料满足权利要求1-3中任意一项防粘结碱性球团的化学成分配比；

(2)对配合料进行提高比表面积处理；

(3)造球；

(4)烧成得到成品防粘结碱性球团。

5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述粘结剂为膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的混合物；所述含镁的添加剂为镁橄榄石、轻烧白云石和白云石的至少其中之一；所述含钙的添加剂为生石灰或者为生石灰与石灰石的混合物。

6.如权利要求5所述的制造方法，其特征在于：所述膨润土、羧甲基改性淀粉和生石灰的质量比为1：(0.5-1)：(1～3)。

7.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：经过所述步骤(2)，配合料比表面积大于1200cm²·g^-1。

8.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：经过所述步骤(3)造球得到的生球平均粒度为11-14mm，其中大于16mm的生球含量小于6％，小于8mm的生球含量小于5％。

9.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于：在所述步骤(4)中，焙烧温度为1200-1300℃。