CN106591569A - 一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法与系统。本发明首先公开了一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法，包括以下步骤：(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉；(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；(3)将混合料进行造球，得到生球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得磷铁矿球团矿。本发明还公开了一种实施所述方法的系统，包括：磨细装置、混料装置、造球装置和焙烧装置。本发明利用球团矿生产造球工序中的加水环节，在造球过程中将硼酸水溶液喷洒到生球中，完成球团造球，所制备磷铁矿球团矿的还原粉化率显著降低，提高了球团矿冶炼还原过程中的冶金性能。

Description

一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法与系统
技术领域
本发明涉及一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法与系统，属于磷矿球团冶金生产领域。
背景技术
磷矿石中含有游离水、结晶水和碳酸盐等杂质，受热时碎裂粉化，低温还原粉化指数高，RDI只有50％左右，严重影响冶炼的技术经济指标。
中国专利申请公布号CN 103663396 A公开了一种利用中低品位磷矿或磷矿粉的成球方法，其主要技术特征在于：将一定比例的磷矿粉、水、焦炭粉及熔剂均匀混合，再压制成球，解决了不加粘结剂成球的问题。该工艺不足之处在于：对于冶炼还原过程出现的严重粉化问题没有预防措施。
中国专利申请公布号CN 103964404 A公开了一种利用磷矿粉生产磷矿粉球方法，其主要技术特征在于：利用企业筛分下来的磷矿粉或者矿山生产的矿粉来生产磷矿粉球的方法，包括筛分、配料、混料、压球、烘干和冷却，采用磷酸粘合剂，提高了磷矿石品位。该工艺不足之处在于：虽然在成球中加入一定量的粘合剂，只是解决了磷矿球团矿在冶炼还原过程中的热稳定性和强度，没有抑制还原粉化的措施。
中国专利申请公布号CN 103539091 A公开了一种中低品位磷矿催化还原准备磷酸的方法，其主要技术特征在于：将磷矿、硅石、和碳质还原剂磨至150目后混匀制取混合物料，再加入催化剂和粘合剂挤压成型，通过热解还原生产磷酸的方法，以达到主反应温度，从而达到降低能耗的目的。该工艺不足之处在于：加入的催化剂和粘合剂只是解决了还原、催化和助熔的作用，没有解决还原粉化、造成炉况波动的问题。
因此，开发一种新的磷矿球团矿制造方法，抑制在还原过程中出现严重粉化现象，对磷矿球团矿的生产及利用低品位矿产资源具有现实意义。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法，该方法将硼酸与造球用水混合配置成所需浓度的硼酸水溶液，由于球团矿生产造球工序中的加水环节，在造球过程中将硼酸水溶液加入生球中，有效降低所制备磷铁矿球团矿的还原粉化率，改善磷铁矿球团矿还原过程中的冶金性能。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实施所述抑制磷铁矿球团矿还原粉化方法的系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
本发明首先公开了一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法，包括以下步骤：(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉；(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；(3)将混合料进行造球，得到生球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得磷铁矿球团矿。
其中，按照质量百分比计，步骤(3)所述硼酸水溶液的浓度为0.2-0.8％。
进一步，以磷铁矿粉与膨润土的总质量为100％计，步骤(3)所述硼酸水溶液的加入量为1-2％。
进一步，步骤(1)所述磨细为磨细至磷铁矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒占60％-80％。
进一步，步骤(2)所述磷铁矿粉与膨润土的比例为：按照重量份计，磷铁矿粉95-99份、膨润土1-5份。
进一步，步骤(3)所述生球是直径10-18mm的圆球。步骤(4)所述焙烧的温度为1150-1350℃。
本发明按照一定比例将硼酸与水混合制备成硼酸水溶液，利用球团矿生产造球工序中的加水环节，将硼酸水溶液加入到球团生球中，完成球团造球。本发明方法抑制磷矿球团矿还原粉化的理论基础是：利用硼低熔点的特性，在球团矿加热过程中，硼离子进入团粒玻璃相中，改善了玻璃相的力学和动力学性能，可增加球团矿的强度；同时，在球团矿加热过程中，含硼化合物增加了球团矿中的流动相，使球团矿表面气孔率减少，因而降低了低温粉化反应的速度，提高了球团矿冶炼还原过程中的冶金性能。
本发明方法所制备的磷铁矿球团矿，按照国家标准《铁矿石低温粉化实验静态还原后使用冷转鼓的方法》GB/T13242-1991测定还原粉化率指标。测定结果表明：本发明处理后的>6.3mm部分比处理前高出3.7-12.1％；>3.15mm部分提高4.5-13.5％；<0.5mm部分减少3.1-5.1％。证明本发明所制备磷铁矿球团矿的还原粉化率显著降低。
本发明进一步公开了一种实施所述方法的系统，包括：磨细装置、混料装置、造球装置和焙烧装置。
所述磨细装置设有磷铁矿进料口和磷铁矿粉出料口；所述混料装置设有磷铁矿粉进料口、膨润土进料口和混合料出料口；所述造球装置设有混合料进料口和生球出料口，所述造球装置还设有硼酸水溶液进水口，用于加入硼酸水溶液；所述焙烧装置设有生球进料口和磷铁矿球团矿出料口。
其中，所述磨细装置的磷铁矿粉出料口与所述混料装置的磷铁矿粉进料口相连，所述混料装置的混合料出料口与所述造球装置的混合料进料口相连，所述造球装置的生球出料口与所述焙烧装置的生球进料口相连。
本发明所述造球装置为圆盘造球机或圆筒造球机；所述硼酸水溶液进水口为圆盘造球机或圆筒造球机的加水箱的进水口。
所述焙烧装置为链篦机回转窑、带式焙烧机或竖炉中的任意一种。
本发明所述系统，磷铁矿经磨细装置的磷铁矿进料口进入磨细装置，将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉；磷铁矿粉经混料装置的磷铁矿粉进料口进入混料装置，膨润土经混料装置的膨润土进料口进入混料装置，磷铁矿粉与膨润土在混料装置中混匀，得到混合料；混合料经造球装置的混合料进料口进入造球装置，进行造球，得到生球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；具体的，先将硼酸与造球用水按照一定比例混合，配置成所需浓度的硼酸水溶液，放入到造球用水的加水箱中，利用球团矿生产造球工序加水环节，将硼酸水溶液作为球团造球用水，随着生球长大加水的过程，均匀地将硼酸水溶液喷洒到生球中；生球经焙烧装置的生球进料口进入焙烧装置进行焙烧，即得磷铁矿球团矿。
本发明所述“相连”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。
本发明技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明利用球团矿生产造球工序加水环节，将一定比例的硼酸与造球用水混合，在生球长大过程中，均匀地将硼酸水溶液喷洒到生球中，完成球团造球。本发明利用硼酸低熔点的特性，降低液相形成温度，增加球团矿中铁酸钙含量，可大幅降低磷铁矿球团还原温度，从而改善磷铁矿球团还原过程中的冶金性能，抑制高温条件下严重粉化。本发明方法能够很好的解决磷矿还原粉化的问题，大幅度降低能耗，改善炉况，提高经济效益。
附图说明
图1为本发明实施抑制磷铁矿球团矿还原粉化方法的系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。
如图1所示，本发明提供了一种实施抑制磷铁矿球团矿还原粉化方法的系统，包括：磨细装置1、混料装置2、造球装置3和焙烧装置4。
磨细装置1设有磷铁矿进料口和磷铁矿粉出料口；混料装置2设有磷铁矿粉进料口、膨润土进料口和混合料出料口；造球装置3设有混合料进料口和生球出料口，造球装置3还设有硼酸水溶液进水口，用于加入硼酸水溶液；焙烧装置4设有生球进料口和磷铁矿球团矿出料口。
其中，磨细装置1的磷铁矿粉出料口与混料装置2的磷铁矿粉进料口相连，混料装置2的混合料出料口与造球装置3的混合料进料口相连，造球装置3的生球出料口与焙烧装置4的生球进料口相连。
作为本发明的具体实施方式，造球装置3为圆盘造球机或圆筒造球机；所述硼酸水溶液进水口为圆盘造球机或圆筒造球机的加水箱的进水口。焙烧装置4为链篦机回转窑、带式焙烧机或竖炉中的任意一种。
本发明所述系统，磷铁矿经磨细装置1的磷铁矿进料口进入磨细装置1，将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉；磷铁矿粉经混料装置2的磷铁矿粉进料口进入混料装置2，膨润土经混料装置2的膨润土进料口进入混料装置2，磷铁矿粉与膨润土在混料装置2中混匀，得到混合料；混合料经造球装置3的混合料进料口进入造球装置3，进行造球，得到生球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；具体的，先将硼酸与造球用水按照一定比例混合，配置成所需浓度的硼酸水溶液，放入到造球用水的加水箱中，利用球团矿生产造球工序加水环节，将硼酸水溶液作为球团造球用水，随着生球长大加水的过程，均匀地将硼酸水溶液喷洒到生球中；生球经焙烧装置4的生球进料口进入焙烧装置4进行焙烧，即得磷铁矿球团矿。
本发明所述“相连”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连。
本发明所制备的磷铁矿球团矿还原粉化率的测定通用试验方法
1、供试材料
如下所述的实施例1-3所制备的磷铁矿球团矿。
2、试验方法
所述球团矿还原粉化率的测定：按国家标准《铁矿石低温粉化实验静态还原后使用冷转鼓的方法》GB/T13242-1991进行。将被测定试样放入反应管内，把反应管置入加热炉内进行升温，至200℃时通入N2进行保护。当温度升到500℃并稳定时，通入由CO、CO2、N2组成的还原气体进行静态还原。还原气体中三种气体的组成为CO 20％、CO2 20％、N2 60％，三种还原气体总流量为0.9m3/h，还原时间为1h，然后改通N2保护，将还原管从炉内取出冷却至常温。将试样从还原管内倒出，放入小转鼓机内转300转，时间为10min，然后用6.3mm、3.15mm、0.5mm方孔筛进行筛分，筛分后得到大于6.3mm、3.15mm和小于0.5mm的物料，还原筛分后物料质量和转鼓前试样总质量之比的百分数即为球团矿还原粉化率。
实施例1
(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉，要求磷铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在60％～80％之间；
(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；具体的配比为，磷铁矿粉95kg、膨润土5kg；
(3)将混合料在造球机上(圆盘造球机)进行造球，制成生球，所述生球是直径10-18mm的圆球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；硼酸水溶液的浓度为0.2％(质量百分比)，以磷铁矿粉与膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为1％。硼酸水溶液的加入点为造球机的加水点，先将硼酸与造球用水混合配置成所需浓度的硼酸水溶液，再将其加入到造球机的加水箱中，在生球长大过程中，均匀地将硼酸水溶液加入生球中。
(4)将生球在烧焙设备(链篦机回转窑)上进行焙烧，焙烧的温度为1150℃，即得磷铁矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准测定还原粉化率指标。测定结果表明：与以水为磷铁矿球团矿造球用水相比，在本实施例中，以硼酸水溶液为磷铁矿球团矿的造球用水，其检测结果显示：大于6.3mm磷铁矿球团矿还原粉化率提高3.7％；大于3.15mm磷铁矿球团矿提高还原粉化率4.5％；小于0.5mm磷铁矿球团矿还原粉化率减少3.1％。
实施例2
(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉，要求磷铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在60％～80％之间；
(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；具体的配比为，磷铁矿粉99kg、膨润土1kg；
(3)将混合料在造球机上(圆筒造球机)进行造球，制成生球，所述生球是直径10-18mm的圆球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；硼酸水溶液的浓度为0.5％(质量百分比)，以磷铁矿粉与膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为2％。硼酸水溶液的加入点为造球机的加水点，先将硼酸与造球用水混合配置成所需浓度的硼酸水溶液，再将其加入到造球机的加水箱中，在生球长大过程中，均匀地将硼酸水溶液喷洒到生球中。
(4)将生球在烧焙设备(带式焙烧机)上进行焙烧，焙烧的温度为1350℃，即得磷铁矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准测定还原粉化率指标。测定结果表明：与以水为磷铁矿球团矿造球用水相比，在本实施例中，以硼酸水溶液为磷铁矿球团矿的造球用水，其检测结果显示：大于6.3mm磷铁矿球团矿还原粉化率提高7.5％；大于3.15mm磷铁矿球团矿提高还原粉化率8.1％；小于0.5mm磷铁矿球团矿还原粉化率减少4.3％。
实施例3
(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉，要求磷铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在60％～80％之间；
(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；具体的配比为，磷铁矿粉97kg、膨润土3kg；
(3)将混合料在造球机上(圆盘造球机)进行造球，制成生球，所述生球是直径10-18mm的圆球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；硼酸水溶液的浓度为0.8％(质量百分比)，以磷铁矿粉与膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为1.5％。硼酸水溶液的加入点为造球机的加水点，先将硼酸与造球用水混合配置成所需浓度的硼酸水溶液，再将其加入到造球机的加水箱中，在生球长大过程中，均匀地将硼酸水溶液加入生球中。
(4)将生球在烧焙设备(竖炉)上进行焙烧，焙烧的温度为1250℃，即得磷铁矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准测定还原粉化率指标。测定结果表明：与以水为磷铁矿球团矿造球用水相比，在本实施例中，以硼酸水溶液为磷铁矿球团矿的造球用水，其检测结果显示：大于6.3mm磷铁矿球团矿还原粉化率提高12.1％；大于3.15mm磷铁矿球团矿提高还原粉化率13.5％；小于0.5mm磷铁矿球团矿还原粉化率减少5.1％。
对比例
使用氯化钙代替硼酸：在磷铁矿球团矿表面喷洒浓度3％的氯化钙水溶液，其中氯化钙水溶液的加入量占磷铁矿球团矿总重量的4％，按照国家标准GB/T13242-1991测定还原粉化率指标；与以水为磷铁矿球团矿造球用水相比，在本实施例中，以氯化钙水溶液为磷铁矿球团矿的造球用水，其检测结果显示：大于3.15mm磷铁矿球团矿还原粉化率提高3.9％。

Claims (9)

1.一种抑制磷铁矿球团矿还原粉化的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将磷铁矿磨细，得到磷铁矿粉；(2)将磷铁矿粉与膨润土混匀，得到混合料；(3)将混合料进行造球，得到生球；其中在造球过程中加入硼酸水溶液作为造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得磷铁矿球团矿；其中，按照质量百分比计，所述硼酸水溶液的浓度为0.2-0.8％。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以磷铁矿粉与膨润土的质量为100％计，步骤(3)所述硼酸水溶液的加入量为1-2％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述磷铁矿粉与膨润土的比例为：按照重量份计，磷铁矿粉95-99份、膨润土1-5份。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述磨细为磨细至磷铁矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒占60％-80％。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述生球是直径10-18mm的圆球。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(4)所述焙烧的温度为1150-1350℃。
7.一种实施权利要求1至6任何一项所述方法的系统，其特征在于，包括：磨细装置、混料装置、造球装置和焙烧装置；
所述磨细装置设有磷铁矿进料口和磷铁矿粉出料口；所述混料装置设有磷铁矿粉进料口、膨润土进料口和混合料出料口；所述造球装置设有混合料进料口和生球出料口；所述焙烧装置设有生球进料口和磷铁矿球团矿出料口；
其中，所述磨细装置的磷铁矿粉出料口与所述混料装置的磷铁矿粉进料口相连，所述混料装置的混合料出料口与所述造球装置的混合料进料口相连，所述造球装置的生球出料口与所述焙烧装置的生球进料口相连。
8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于：所述造球装置为圆盘造球机或圆筒造球机。
9.按照权利要求7所述的系统，其特征在于：所述焙烧装置为链篦机回转窑、带式焙烧机或竖炉的任意一种。
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