CN106755978A - 一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法与系统。本发明控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法包括以下步骤：(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，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球团造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得红土镍矿球团矿。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。本发明在球团生产过程中加入硼酸，所制备的红土镍矿球团矿的还原膨胀率显著降低，冶炼强度显著提高。

Description

一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法与系统
技术领域
本发明涉及一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法与系统，属于红土镍矿冶金球团生产领域。
背景技术
球团矿还原膨胀是影响冶炼过程中炉况顺行的重要因素之一，特别是在冶炼镍铁过程中，由于红土镍矿球团矿还原膨胀严重，造成炉内透气性变坏，大幅度降低冶炼效率。
中国专利申请公布号CN 103882223 A公开了一种提高红土镍矿球团矿爆裂温度的方法，其主要技术特征在于：在红土镍矿中加入细磨后的镍闪速熔炼渣，然后再造球、焙烧，生产红土镍矿球团矿。该工艺不足之处在于，通过配料加入熔炼渣细磨，提高了球团焙烧过程中的爆裂温度，解决了球团生产中的问题，但没有解决球团矿在还原时出现的膨胀问题。
中国专利申请公布号CN 104152676 A公开了一种红土镍矿的烧结配矿方法，其主要技术特征在于：将组分相同、质量配比不同的多种红土镍矿进行配矿；同时，配加碱性熔剂及固体燃料来调控化学成分，使红土镍矿在烧结过程中生成适宜的粘结相，强化烧结过程的液相生成，从而提高烧结矿质量及冶金性能。该工艺不足之处在于，只是提供了一种红土镍矿生产烧结矿的使用方法，通过配加碱性熔剂增加烧结矿中液相量，达到提高烧结矿质量的目的，但与生产球团矿的工艺不同，互补性低。
中国专利申请公布号CN 103667742 A公开了一种红土镍矿处理方法，其主要技术特征在于：将红土镍矿、炭黑、添加剂制成球团，将红土镍矿球团在蓄热式转底炉中进行还原焙烧，以便得到金属化球团；将金属化球团进行渣铁分离，以便得到镍铁和尾渣。该工艺不足之处在于：该工艺涉及到红土镍矿生产球团矿的技术，并且要进入转底炉还原焙烧，存在还原膨胀的问题，但其中没有提及抑制和降低还原膨胀的措施。
因此，开发一种新的红土镍矿球团矿制造方法，达到控制和抑制还原过程中出现的膨胀现象，提高红土镍矿高温冶金性能，对红土镍矿的广泛使用以及红土镍矿球团矿的生产均具有现实意义。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法，该方法将硼酸与水混合配置成所需浓度的硼酸水溶液，作为球团生产过程中所需的造球用水，在造球过程中将硼酸水溶液加入到生球中，有效降低红土镍矿球团矿制备过程中的还原膨胀率。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实施所述控制红土镍矿球团矿还原膨胀方法的系统。
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控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法，包括以下步骤：(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，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球团造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得红土镍矿球团矿。
其中，按照质量百分比计，步骤(3)所述硼酸水溶液的浓度为0.5-1.0％。
进一步,以红土镍矿粉和膨润土的总质量为100％计，步骤(3)所述硼酸水溶液的加入量为1-2％。
其中，本发明方法步骤(1)所述磨细为磨细至红土镍矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒占60％-80％。
进一步，步骤(2)所述红土镍矿粉与膨润土的比例为：按照重量份计，红土镍矿粉95-99份、膨润土1-5份。
进一步，步骤(3)所述生球为直径8-16mm的圆球。
进一步，步骤(4)所述焙烧的温度为1150-1350℃。
本发明将硼酸与水混合，配置成所需浓度的硼酸水溶液，在红土镍矿粉造球加水环节，将硼酸水溶液喷洒到球团生球中，实现球团造球。本发明方法抑制还原膨胀的理论基础是：球团生产加入硼酸后，由于硼酸的熔点为185℃，并且在熔点附近会分解为氧化硼，二氧化硼的熔点为450℃，这样硼酸的加入在500℃的时候，就会形成液相，降低了液相形成的温度，增加了球团矿中铁酸钙的含量，而铁酸钙是冶炼还原过程中冶金性能稳定的有效成分，强度好，还原性能好，从而减缓了球团矿的还原速度，降低了还原膨胀。
本发明方法所制备得到的红土镍矿球团矿，按照国家标准GB/T13240－1991测定还原膨胀率指标。测定结果表明：本发明方法所制备的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为10-28％，而未添加硼酸所制备的球团矿的还原膨胀率为35-37％。可见，本发明所制备的红土镍矿球团矿的还原膨胀率显著降低。
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。其中，所述磨细装置设有红土镍矿进料口和红土镍矿粉出料口；所述混料装置设有红土镍矿粉进料口、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红土镍矿球团矿出料口。
进一步的，所述磨细装置的红土镍矿粉出料口与所述混料装置的红土镍矿粉进料口相连，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，红土镍矿经磨细装置的红土镍矿进料口进入磨细装置，将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；红土镍矿粉经混料装置的红土镍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，红土镍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球团造球用水；具体的，先将硼酸与造球用水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，将硼酸水溶液作为球团造球用水，在生球长大过程中均匀地喷洒硼酸水溶液。生球经焙烧装置的生球进料口进入焙烧装置，进行焙烧，得到红土镍矿球团矿。
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：
本发明在红土镍矿球团生产中加入硼酸作为冶炼还原过程中膨胀抑制剂，利用硼具有低熔点的特性，可以同许多氧化物形成低熔点共溶体，促进液相核的生成，增加球团矿中铁酸钙的含量，达到抑制和控制还原阶段出现的膨胀现象。与固体物料添加相比，本发明方法具有硼酸用量低，在球团中分布均匀的优点，而且操作方便，所制备的球团矿还原膨胀率指标明显改善，冶炼强度显著提高。
附图说明
图1为本发明实施控制红土镍矿球团矿还原膨胀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控制红土镍矿球团矿还原膨胀方法的系统，包括：磨细装置1、混料装置2、造球装置3和焙烧装置4。
其中，磨细装置1设有红土镍矿进料口和红土镍矿粉出料口；混料装置2设有红土镍矿粉进料口、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料口；焙烧装置4设有生球进料口和红土镍矿球团矿出料口。
进一步的，磨细装置1的红土镍矿粉出料口与混料装置2的红土镍矿粉进料口相连，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，红土镍矿经磨细装置1的红土镍矿进料口进入磨细装置1，将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；红土镍矿粉经混料装置2的红土镍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，红土镍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球团造球用水；具体的，先将硼酸与造球用水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，将硼酸水溶液作为球团造球用水，在生球长大过程中均匀地喷洒硼酸水溶液。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，得到红土镍矿球团矿。
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。
本发明所制备的红土镍矿球团矿还原膨胀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所制备的红土镍矿球团矿。
2、试验方法
按照《铁矿球团相对自由膨胀指数的测定方法》GB/T13240－1991，将一定量粒度10.0—12.5mm的球团矿，在900℃下等温还原，球团矿发生体积变化，采用排水法测定还原前后球团矿体积，体积变化的相对值用体积分数表示。
实施例1
(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；所述红土镍矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒的比例在60％～80％％之间。
(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，得到混合料；其中，红土镍矿粉与膨润土的比例为：红土镍矿粉95kg，膨润土5kg。
(3)将混合料在造球机上(圆盘造球机)进行造球，得到生球，所述生球为直径8-16mm的圆球；其中，在造球过程中加入硼酸水溶液作为球团造球用水，在生球长大过程中均匀地喷洒硼酸水溶液；硼酸水溶液浓度为0.5％(质量百分比)；以红土镍矿粉和膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为1％；硼酸水溶液的加入点选为造球机的加水点，先将硼酸与水配制成所需浓度的硼酸水溶液，再加入到球团造球用水的水箱中，在红土镍矿粉造球加水环节，随着造球过程加水一起加入生球中。
(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℃，即得红土镍矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准GB/T13240－1991测定还原膨胀率指标。测定结果表明：以硼酸水溶液为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为28％，以水为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为35％。
实施例2
(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；所述红土镍矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒的比例在60％～80％％之间。
(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，得到混合料；其中，红土镍矿粉与膨润土的比例为：红土镍矿粉99kg，膨润土1kg。
(3)将混合料在造球机上(圆筒造球机)进行造球，得到生球，所述生球为直径8-16mm的圆球；其中，在造球过程中加入硼酸水溶液作为球团造球用水，在生球长大过程中均匀地加入硼酸水溶液；硼酸水溶液浓度为0.75％(质量百分比)；以红土镍矿粉和膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为2％；硼酸水溶液的加入点选为造球机的加水点，先将硼酸与水配制成所需浓度的硼酸水溶液，再加入到球团造球用水的水箱中，在红土镍矿粉造球加水环节，随着造球过程加水一起加入生球中。
(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℃，即得红土镍矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准测定还原膨胀率指标。测定结果表明：以硼酸水溶液为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为19％，以水为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为37％。
实施例3
(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；所述红土镍矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒的比例在60％～80％％之间；
(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，得到混合料；其中，红土镍矿粉与膨润土的比例为：红土镍矿粉97kg，膨润土3kg；
(3)将混合料在造球机上(圆盘造球机)进行造球，得到生球，所述生球为直径8-16mm的圆球；其中，在造球过程中加入硼酸水溶液作为球团造球用水，在生球长大过程中均匀地加入硼酸水溶液；硼酸水溶液浓度为1.0％(质量百分比)；以红土镍矿粉和膨润土的总质量为100％计，硼酸水溶液的加入量为1.5％；硼酸水溶液的加入点选为造球机的加水点，先将硼酸与水配制成所需浓度的硼酸水溶液，再加入到球团造球用水的水箱中，在红土镍矿粉造球加水环节，随着造球过程加水一起加入生球中；
(4)将生球在烧焙设备(竖炉)上进行焙烧，焙烧的温度为1250℃，即得红土镍矿球团矿。
用此方法得到的球团矿，按照国家标准测定还原膨胀率指标。测定结果表明：以硼酸水溶液为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为10％，以水为红土镍矿球团矿的造球用水，所得的红土镍矿球团矿的还原膨胀率为36％。

Claims (9)

1.一种控制红土镍矿球团矿还原膨胀的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将红土镍矿磨细，得到红土镍矿粉；(2)将红土镍矿粉与膨润土混匀，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球团造球用水；(4)将生球进行焙烧，即得红土镍矿球团矿；其中，按照质量百分比计，所述硼酸水溶液的浓度为0.5-1.0％。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：以红土镍矿粉和膨润土的质量为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(1)所述磨细为磨细至红土镍矿粉中粒度＜0.074mm的颗粒占60％-80％。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述生球为直径8-16mm的圆球。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述红土镍矿粉与膨润土的比例为：按照重量份计，红土镍矿粉95-99份、膨润土1-5份。
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；
其中，所述磨细装置设有红土镍矿进料口和红土镍矿粉出料口；所述混料装置设有红土镍矿粉进料口、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红土镍矿球团矿出料口；
所述磨细装置的红土镍矿粉出料口与所述混料装置的红土镍矿粉进料口相连，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、带式焙烧机或竖炉中任意一种。
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