CN106544500B

CN106544500B - 一种复合助剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN106544500B
Application number: CN201510594507.9A
Authority: CN
Inventors: 宋柯成; 王怀斌; 杨强; 段晓东; 李阳; 段大福
Original assignee: Pangang Metallurgical Material LLC
Current assignee: Pangang Metallurgical Material LLC
Priority date: 2015-09-17
Filing date: 2015-09-17
Publication date: 2018-07-24
Anticipated expiration: 2035-09-17
Also published as: CN106544500A

Abstract

本发明涉及钒钛磁铁矿生产烧结矿领域，具体提供了一种复合助剂，该复合助剂含有：Ig 1‑5重量％，CaO 70‑90重量％，MgO 0.1‑4重量％，SiO₂0.01‑5重量％，B₂O₃ 0.1‑1重量％；以及一种制备本发明所述的复合助剂的方法，该方法包括：将活性石灰粉、有机结合剂、可选的矿化剂和可选的添加剂混合后进行混炼；和本发明所述的复合助剂在钒钛磁铁矿生产烧结矿中的应用。本发明的复合助剂用于钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，克服了传统采用钒钛磁铁矿作为主要原料生产烧结矿过程中造粒困难和难烧结的现状，增加了造粒过程中合理粒度所占比例，在烧结过程中促进了低温阶段液相的生成，强化烧结，提高烧结矿强度，从而提高烧结矿的成品率。

Description

一种复合助剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种复合助剂，以及一种复合助剂的制备方法及其在钒钛磁铁矿生产烧结矿中的应用。

背景技术

钒钛磁铁精矿具有制粒性能差，TiO₂含量高，烧结熔点高，烧结液相量少的特点。多年的研究与实践表明，钒钛铁精矿烧结透气性差，垂直烧结速度低，产生的液相量少，造成烧结矿强度差，成品率低，返矿率高，能耗高，利用系数低。多年来一直在寻求能显著改善其烧结性能的复合助剂，其中试验了多种助剂，效果不一，有的曾经较长时间地用于生产，但由于其价格昂贵，经济性都不太好。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够改善钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，烧结矿造粒成球率、粒度分布以及能够改善烧结矿料层的透气性，促进烧结效果的复合助剂。

为实现前述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种复合助剂，该复合助剂含有：Ig 1-5重量％，CaO 70-90重量％，MgO 0.1-4重量％，SiO₂ 0.01-5重量％，B₂O₃0.1-1重量％。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种制备本发明所述的复合助剂的方法，该方法包括：将活性石灰粉、有机结合剂、可选的矿化剂和可选的添加剂混合后进行混炼。

根据本发明的第三方面，本发明提供了本发明所述的复合助剂在钒钛磁铁矿生产烧结矿中的应用。

本发明的复合助剂用于钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，克服了传统采用钒钛磁铁矿作为主要原料生产烧结矿过程中造粒困难和难烧结的现状，增加了造粒过程中合理粒度所占比例，在烧结过程中促进了低温阶段液相的生成，强化烧结，提高烧结矿强度，从而提高烧结矿的成品率。

本发明可广泛应用于钒钛磁铁矿为基础原料的烧结矿生产，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如前所述，本发明提供了一种复合助剂，该复合助剂含有：Ig 1-5重量％，CaO 70-90重量％，MgO 0.1-4重量％，SiO₂ 0.01-5重量％，B₂O₃ 0.1-1重量％。

根据本发明的复合助剂，其中，优选该复合助剂含有：Ig 2-5重量％，CaO 72-85重量％，MgO 0.3-0.8重量％，SiO₂ 1-3重量％，B₂O₃ 0.2-0.5重量％。前述组成的复合助剂能够进一步改善钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，烧结矿造粒成球率、粒度分布以及能够改善烧结矿料层的透气性，促进烧结效果的复合助剂。

本发明中，Ig指的是灼减，也可称为烧损。

根据本发明的复合助剂，除了上述成分及含量外，其余为有机质。

根据本发明的复合助剂，其中，优选所述复合助剂的黏度≥10.00MPa·s，优选为12-13MPa·s。

具有本发明前述组成的复合助剂均可以实现本发明的目的，本发明对其制备方法无特殊要求，针对本发明，优选本发明的复合助剂按如下步骤制备：将活性石灰粉、有机结合剂、可选的矿化剂和可选的添加剂混合后进行混炼。

根据本发明的方法，优选混炼按如下步骤进行：依次进行第一混炼和第二混炼，其中，第一混炼和第二混炼交替进行，且以第一混炼结束；其中，第二混炼比第一混炼的速率高100-250r/min。采用本发明的前述方法制备得到的复合助剂，能够进一步改善钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，烧结矿造粒成球率、粒度分布以及能够改善烧结矿料层的透气性，促进烧结效果的复合助剂。

根据本发明的方法，所述第一混炼和第二混炼只要满足前述要求即可实现本发明的目的，针对本发明，优选第二混炼的速率为200-300r/min；第一混炼的速率为50-100r/min。

根据本发明的方法，优选第二混炼的时间为2-3min；第一混炼的时间为3-5min。

根据本发明的一种优选实施方式，混炼按如下步骤进行：

(1)在50-100r/min的速率下，第一混炼3-5min；

(2)然后在200-300r/min的速率下，第二混炼2-3min；

(3)最后在50-100r/min的速率下，第一混炼3-5min。

根据本发明的方法，优选以混合后的原料总重量计，活性石灰粉的用量为75-90重量％，有机结合剂的用量为5-20重量％，矿化剂的用量为0-10重量％，添加剂的用量为0-5重量％，优选为活性石灰粉的用量为78-89重量％，有机结合剂的用量为5-10重量％，矿化剂的用量为5-8重量％，添加剂的用量为1-4重量％。

根据本发明的方法，优选所述的活性石灰粉的指标包括：灼减3-8重量％，CaO含量为90-95重量％，MgO含量为0.1-2.5重量％，SiO₂含量为0.1-0.5重量％，粒度小于0.088mm的颗粒的含量≥90重量％，优选为93-95重量％；活性度≥370ml，优选活性度为380-400ml。

根据本发明的方法，其中，所述有机结合剂指的是SX型粉状水溶性树脂，优选所述SX型粉状水溶性树脂为改性不饱和聚丙烯酸酯树脂。

针对本发明，优选所述的有机结合剂的指标包括：Ig为20-25重量％，SiO₂的含量为25-30重量％，Al₂O₃的含量为30-35重量％，CaO含量为1.5-2.5重量％，粘度值≥25MPa.s，优选为28-32MPa.s；粒度小于0.044mm的颗粒的含量≥90重量％，优选为92-96重量％。

根据本发明，所述有机结合剂除了上述组分外，其余为树脂，例如为不饱和聚丙烯酸酯树脂。

根据本发明的一种优选实施方式，所述有机结合剂为所述SX型粉状水溶性树脂(例如为改性不饱和聚丙烯酸酯树脂，也称水溶性不饱和聚丙烯酸酯树脂，水性紫外光(UV)固化树脂的一种)，指标包括：Ig为20-25重量％，SiO₂的含量为25-30重量％，Al₂O₃的含量为30-35重量％，CaO含量为1.5-2.5重量％，粘度值≥25MPa.s，优选为28-32MPa.s；粒度小于0.044mm的颗粒的含量≥90重量％，优选为92-96重量％，其余为不饱和聚丙烯酸酯树脂，其生产满足：GB/T24147-2009的要求。

根据本发明的方法，其中，所述矿化剂的种类的可选范围较宽，针对本发明，优选所述矿化剂为硼铁精矿、硼泥、硼酸和硼砂中的一种或多种，优选所述矿化剂为硼铁精矿、硼泥、硼酸和硼砂中的至少两种。采用两种矿化剂复合使用，能够进一步改善钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，烧结矿造粒成球率、粒度分布以及能够改善烧结矿料层的透气性，促进烧结效果的复合助剂。

根据本发明的方法，优选硼铁精矿的成分包括：TFe含量为52-54重量％，B₂O₃含量为4-4.5重量％，MgO含量为10-11重量％，SiO₂含量为3-3.5重量％。

根据本发明的方法，优选硼泥的成分包括：TFe含量为5.5-6重量％，B₂O₃含量为4-4.5重量％，MgO含量为35-38重量％，SiO₂含量为25-26.5重量％。

根据本发明的方法，所述添加剂的种类的可选范围较宽，针对本发明，优选所述添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和纯碱中的一种或多种，优选为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和纯碱中的至少两种。采用两种添加剂复合使用，能够进一步改善钒钛磁铁矿生产烧结矿过程中，烧结矿造粒成球率、粒度分布以及能够改善烧结矿料层的透气性，促进烧结效果的复合助剂。

本发明提供了本发明所述的复合助剂在钒钛磁铁矿生产烧结矿中的应用。

本发明的复合助剂用于钒钛磁铁矿生产烧结矿，克服了传统采用钒钛磁铁矿作为主要原料生产烧结矿过程中造粒困难和难烧结的现状，增加了造粒过程中合理粒度所占比例，在烧结过程中促进了低温阶段液相的生成，强化烧结，提高烧结矿强度，从而提高烧结矿的成品率。

以下通过实施例对本发明进行详细说明，但本发明不局限于此。

本发明中，各个理化参数的检测标准或检测方法如下所示：

TFe含量检测标准为：QJ/YC5.064-2007；

SiO₂含量检测标准为：GB/T6900.2-1986；

Al₂O₃含量检测标准为：GB/T6900-2006；

Fe₂O₃含量检测标准为：GB/T6900-2006；

TiO₂含量检测标准为：GB/T6900-2006；

CaO含量检测标准为：GB/T6900-2006；

MgO含量检测标准为：GB/T6900-2006；

灼减指标检测标准为：GB/T6900-2006；

粒度检测标准为：QJ/YC5.061-2007；

粘度检测标准为：QB/HCTT025-2012；

活性度检测标准为：QJ/YC5.064-2008。

实施例1

将含有活性石灰粉89wt％，有机结合剂5wt％，矿化剂5wt％，添加剂1wt％的混合物在混碾机上以50r/min速率低速混练3min后，以200r/min速率高速混练2min，再以50r/min速率低速混练3min出料，得到的复合助剂的理化指标见表1。

所述的活性石灰指标为：灼减4.12wt％，CaO含量为92.34wt％，MgO含量为0.35wt％，SiO₂含量为0.13wt％，粒度小于0.088mm比例为93wt％，活性度385ml。

所述的有机结合剂指标为：灼减24.50wt％，SiO₂含量为28.75wt％，Al₂O₃含量为32.28wt％，CaO含量为1.97wt％，粘度值32MPa.s，粒度小于0.044mm比例94wt％。

所述的矿化剂是：硼酸，其中硼酸满足GB/T 538-2006中相应的指标要求。

所述的添加剂是：六偏磷酸钠，其中六偏磷酸钠满足GB/T1890-2005中相应的指标要求。

实施例2

将含有活性石灰粉85wt％，有机结合剂8wt％，矿化剂7wt％，添加剂2wt％的混合物在混碾机上以75r/min速率低速混练4min后，以250r/min速率高速混练3min，再以75r/min速率低速混练3min出料，得到的复合助剂的理化指标见表1。

所述的活性石灰指标为：灼减5.26wt％，CaO含量为92.61wt％，MgO含量为0.23wt％，SiO₂含量为0.16wt％，粒度小于0.088mm比例94wt％，活性度380ml。

所述的有机结合剂指标为：灼减24.50wt％，SiO₂含量为28.75wt％，Al₂O₃含量为32.28wt％，CaO含量为1.97wt％，粘度值32MPa.s，小于0.044mm比例94wt％。

所述的矿化剂是：硼铁精矿与硼酸的混合物，混合比例为1:1；

其中，硼铁精矿成分为：TFe含量52.32wt％，B₂O₃含量为4.26wt％，MgO含量为10.83wt％，SiO₂含量为3.25wt％；硼酸满足GB/T 538-2006中相应的指标要求。

所述的添加剂是：六偏磷酸钠与纯碱的混合物，混合比例为3:2，六偏磷酸钠满足GB/T1890-2005中相应的指标要求，纯碱满足GB 210.1-2004中相应的指标要求。

实施例3

将含有活性石灰粉78wt％，有机结合剂10wt％，8wt％矿化剂，添加剂4wt％的混合物在混碾机上以100r/min速率低速混练5min后，以300r/min速率高速混练3min，再以75r/min速率低速混练3min出料，得到的复合助剂的主要成分理化指标见表1。

所述的活性石灰指标为：灼减3.15wt％，CaO含量为93.08wt％，MgO含量为0.27wt％，SiO₂含量为0.41wt％，粒度小于0.088mm比例95wt％，活性度390ml。

所述的矿化剂是：硼泥与硼酸的混合物，混合比例为1:1；

其中硼泥成分为TFe含量5.82wt％，B₂O₃含量为4.33wt％，MgO含量为36.88wt％，SiO₂含量为25.14wt％，硼酸满足GB/T 538-2006中相应的指标要求。

所述的添加剂是：三聚磷酸钠与纯碱的混合物，混合比例为3:2，三聚磷酸钠满足GB/T9983-2004中相应的指标要求，纯碱满足GB 210.1-2004中相应的指标要求。

表1

名称	Ig/wt％	CaO/wt％	MgO/wt％	SiO₂/wt％	B₂O₃/wt％	粘度/MPa·s
							实施例1	3.91	80.35	0.56	1.15	0.42	12.10
实施例2	4.98	78.26	0.42	2.13	0.39	12.40
							实施例3	4.15	72.33	0.66	2.41	0.46	12.60

测试例

(1)混料造球：使用实施例1-3的复合助剂制备烧结矿(造粒效果见表3，得到的烧结矿性质见表4和表5)，具体步骤如下：

将称好的各种原料进行一次混料(机械混料)，目的为混匀原料并加水润湿：钒钛磁铁矿54wt％(粒度为0.088mm占比89wt％，TFe含量54.16wt％，FeO含量32.69wt％)、国高22wt％(粒度为：3-5mm，TFe含量59.75wt％，FeO含量21.91wt％)、中赤4wt％(粒度为：0-3mm，TFe含量45.51wt％，FeO含量1.26wt％)、石灰石5.6wt％(粒度为：0-1mm，CaO含量54.96wt％，SiO₂含量0.64wt％)、焦粉5.5wt％(粒度为：0-3mm，Ig为82wt％)、冷返矿65wt％外加(粒度为：0-8mm，TFe含量47.60wt％，FeO含量9.16wt％)置于混料机内，将复合助剂1.5wt％与生石灰4.5wt％(粒度为：0-3mm，CaO含量75.98wt％，SiO₂含量0.96wt％)、活性石灰1.5wt％(粒度为：0.088mm占比92wt％，CaO含量92.86wt％，SiO₂含量0.32wt％)预混匀，加水消化15min后，置于混料机与其余原料干混2min后，加入水，继续混料，混料时间不少于8min；

然后将一次混料送入圆筒造球机内进行二次混料，目的是烧结混合料的制粒，圆筒造球机直径为0.6m，最大长度为1m，转速可调；二次混料的造球参数选择选定为：圆筒造球机转速为17rpm；充填率为12％左右；造球时间为3min。

(2)装料：首先将2.0kg粒度为10-20mm铺底料放入烧结杯内铺匀(约30mm厚)。将造球后的烧结料从混料桶内取出称重并记录为G₁(kg)，用铁铲将烧结料均匀装入烧结杯内，料层高度H＝600mm(不包括铺底料厚)，且勿压实，将剩下的烧结料称量记录为G₂(kg)。装料的同时，取少量烧结料称重，放入烘箱内，烘干后再称重，测量烧结料的水分，烧结杯试验工艺参数见表2。

(3)启动抽风机：打开调节阀，使真空度迅速达到8820Pa，以便烧结料压实。然后调节空气压缩机风量，用煤气罩均匀点火2min，取下煤气罩，结束点火，抽风负压由风机自动调节到10780Pa。

(4)烧结终点控制：烧结过程中，计算机自动记录抽风负压和废气温度等烧结参数。当废气温度达到最高点开始下降时，表明烧结完毕，继续抽风冷却。

(5)烧结产物冷却后将其全部取出并称量记录为G₃(kg)后，置于落下试验台上于2m高度自由落下2次，用40mm、25mm、16mm、10mm、5mm的ISO3271标准筛筛分，将各种粒度的试样分别称量记录，大于5mm粒度的总量记录为G₄(kg)。

(6)在10-25mm及25-40mm的试样中，按其所占比例选取7.5kg，放入Φ1000mm，宽200mm的试验转鼓机，以25r/min的转速转动8min，取出后再用6.3mm和0.5mm的ISO 3271标准筛筛分，并称量记录，其中大于6.3mm的试样记录为G₅(kg)，小于0.5mm的试样记录为G₆(kg)。

(7)整理试验数据，用下列各式计算烧结试验的各项指标。

①垂直烧结速度V(mm/min)：

V＝H/t

式中：H—料层高度，mm；t—烧结时间，min。

③成品率n_np(％)：

④烧结杯利用系数N(t/m²·h)：

式中：A—烧结杯截面积，m²。

⑤转鼓指数DI(％)：

⑥抗磨指数MI(％)：MI＝(G₆/7.5)×100％

表2烧结杯试验工艺参数

料层厚度：700mm	烧结杯直径：Ф200mm
		点火负压：8820Pa	抽风负压：10780Pa
点火温度：1050℃	铺底料厚：30mm
		点火时间：2min	混合料制粒时间：4min

表3造粒效果对比

表3中，基准样指的是未加任何复合助剂的空白样，具体指的是，前述测试例中所示原料及配比，而不加入本发明的复合助剂按照前述方法得到的烧结矿。从表3可以看出，利用钒钛磁铁矿为主原料生产烧结矿在混料造粒过程中，8-3mm粒度的量明显增加，同时＞8mm和3-0mm粒度的占比相应减少，这可以改善烧结过程中的透气性，加速烧结过程，提高利用系数，具体指标见表4。

表4烧结矿物理指标对比

表5烧结矿化学指标对比

由表4和表5的结果可以看出：加入了复合助剂的实施例与未加任何助剂的基准样相比，垂直烧结速度有所加快，利用系数也相应增加，所得产品的转鼓指数值提高，说明加入复合助剂有利于提高其强度，抗磨指数值降低，说明了加入复合助剂生产的烧结矿其耐磨性能增加，成品率增加。从化学成分看，TFe的品味增加，FeO含量合理增加，有利于高炉冶炼工序的顺利进行。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种复合助剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：将活性石灰粉、有机结合剂、矿化剂和添加剂混合后进行混炼，制得复合助剂，该复合助剂含有：Ig 1-5重量％，CaO 70-90重量％，MgO 0.1-4重量％，SiO₂ 0.01-5重量％，B₂O₃ 0.1-1重量％；

其中，以混合后的原料总重量计，活性石灰粉的用量为78-89重量％，有机结合剂的用量为5-10重量％，矿化剂的用量为5-8重量％，添加剂的用量为1-4重量％；

所述矿化剂为硼铁精矿、硼泥、硼酸和硼砂中的一种或多种；

其中，硼铁精矿的成分包括：TFe含量为52-54重量％，B₂O₃含量为4-4.5重量％，MgO含量为10-11重量％，SiO₂含量为3-3.5重量％；

其中，硼泥的成分包括：TFe含量为5.5-6重量％，B₂O₃含量为4-4.5重量％，MgO含量为35-38重量％，SiO₂含量为25-26.5重量％；

所述添加剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和纯碱中的一种或多种；

所述有机结合剂为SX型粉状水溶性树脂结合剂，指标包括：灼减20-25重量％，SiO₂的含量为25-30重量％，Al₂O₃的含量为30-35重量％，CaO的含量为1.5-2.5重量％，粘度值≥25MPa.s，粒度小于0.044mm的颗粒的含量≥90重量％，其中，SX型粉状水溶性树脂结合剂为水溶性不饱和聚丙烯酸酯树脂。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，该复合助剂含有：Ig 2-5重量％，CaO 72-85重量％，MgO 0.3-0.8重量％，SiO₂ 1-3重量％，B₂O₃ 0.2-0.5重量％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述复合助剂的黏度≥10.00MPa·s。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述复合助剂的黏度为12-13MPa·s。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，混炼按如下步骤进行：

依次进行第一混炼和第二混炼，其中，第一混炼和第二混炼交替进行，且以第一混炼结束；其中，第二混炼比第一混炼的速率高100-250r/min。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，第二混炼的速率为200-300r/min；第一混炼的速率为50-100r/min。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，混炼按如下步骤进行：

(1)在50-100r/min的速率下，第一混炼3-5min；

(2)然后在200-300r/min的速率下，第二混炼2-3min；

(3)最后在50-100r/min的速率下，第一混炼3-5min。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述的活性石灰粉的指标包括：灼减3-8重量％，CaO含量为90-95重量％，MgO含量为0.1-2.5重量％，SiO₂含量为0.1-0.5重量％，粒度小于0.088mm的颗粒的含量≥90重量％，活性度≥370ml。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述添加剂为为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠和纯碱中的至少两种。