CN107541598B - 一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，主要解决现有超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度低、制造成本高的技术问题。本发明方法包括：原料配制，原料各组成成分的重量百分比为：球团矿内层料30％‑40％，球团矿外层料60％‑70％，球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿30.0‑35.0％，澳精矿15.0‑20.0％，梅山精矿44.0‑54.0％，膨润土0.75‑1.25％；球团矿制备，将球团矿内层料加入圆盘造球机中生产出球团内层，将球团矿外层料加入圆盘造球机，在球团内层外部形成球团外层，控制球团矿的粒径为9‑15mm。本发明制备分层结构球团矿，提高了球团矿爆裂温度。

Description

一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法

技术领域

本发明涉及炼铁原料球团矿，特别涉及一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，更具体地说，涉及一种通过控制原料成球顺序改善超细铁精矿球团爆裂温度的方法，属于炼铁原料球团矿生产领域。

背景技术

球团矿具有含铁品位高，有害元素含量低，粒度均匀，冷强度高等优点。随着现代高炉炼铁向着高产、低耗、长寿的目标发展和钢铁冶炼新流程的迅速兴起，球团矿作为一种优质的冶金炉料，已经成为高炉炼铁的主要入炉原料之一。

球团矿是球团法造块得到的产品，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团，然后采用干燥、焙烧或其它方法使之硬化固结。由于，精矿粉粒度细，相对应的表面积就大，容易成球，因此在球团矿生产工序中，希望精矿粉粒度尽量细一点。但随着选矿技术的进步，为进一步提高精矿粉品位，有些铁精矿小于0.037mm(400目)的比例已超过了90％，由于铁精矿特别细，制备的球团比较致密，干燥时球团中的水分迁移缓慢，易产生爆裂，爆裂温度往往低于300℃。造成干燥过程中料层的透气性变差，给球团预热、焙烧带来困难，并导致生产率下降、成品球团矿质量不均、成品球团矿强度降低和增加返料率等。

为获得优质球团矿，技术人员进行了一系列研究，中国专利申请201010574920.6公开的一种球团焙烧防爆方法；中国专利申请201010512280.6公开的一种提高超细粒度铁精矿粉球团矿爆裂温度的方法；中国专利申请201210191221.2公开的一种提高球团矿爆裂温度和品质的添加剂制备方法及产品等，通过在球团中添加镁质添加剂以提高球团爆裂温度；中国专利申请200810041088.6公开的一种高爆裂温度的含碳球团通过改善球团的粘结剂以提高球团爆裂温度。上述已公开的技术文件中，主要提出几种提高球团爆裂温度的方法：1)提高膨润土等粘结剂的配比；2)优化造球参数，如：降低生球团水分，减少造球时间等；3)添加表面改性剂或防爆剂等；4)改善原料配比，提高铁精矿的精矿粒度等。

通过深入研究发现现有方法存在以下不足：1)提高膨润土等粘结剂的配比不仅会增加成本，而且造成球团铁品位降低，每配加球团重量1.0％的膨润土，球团矿品位就会下降约0.7％；2)优化造球参数使得球团爆裂温度提高程度有限，而且生产现场造球参数难以有效准确控制；3)添加表面改性剂或防爆剂会增加生产成本；4)随着矿石资源的日趋紧张，球团用铁精矿粉质量进一步劣化，若要通过改善原料以提高爆裂温度，势必增加钢铁企业的原料成本，通过改善原料性质提高球团爆裂温度难以满足企业经济生产的需求。因此，保证球团对原料适应性的同时，提高超细粒度铁精矿球团的爆裂温度，是目前钢铁企业亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，主要解决现有超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度低、制造成本高的技术问题。

本发明采用的技术方案是：一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，包括以下步骤：

1)原料配制，原料各组成成分的重量百分比为：球团矿内层料30％-40％，球团矿外层料60％-70％，各组份重量百分比之和为100％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿30.0-35.0％，澳精矿15.0-20.0％，梅山精矿44.0-54.0％，膨润土0.75-1.25％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿内层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿内层料，控制球团矿内层料中粒径≥0.037mm的料为球团矿内层料总质量36％-100％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿64.0-69.0％，澳精矿30.0-35.0％，膨润土1.0-1.5％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿外层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿外层料，控制球团矿外层料中粒径≥0.037mm的料不超过球团矿外层料总质量10％；

2)球团矿制备，将球团矿内层料加入圆盘造球机中生产出球团内层，控制球团内层的粒径为6-10mm；将球团矿外层料加入圆盘造球机，在球团内层外部形成球团外层，得到按重量百分比计的含水率为6.5％-7.5％的分层结构的半成品球团矿，控制球团矿的粒径为9-15mm。

将上述半成品球团矿在竖炉上进行布料、焙烧，得到球团矿；其爆裂温度为350℃-450℃；化学成份如下：TFe≥63％、FeO为0.6％-1.3％、SiO2为3.5％-4.5％、MgO为0.1％-0.90％。

本发明基于如下研究，含有内、外层结构的分层球团矿，分层结构球团增大了球团内层的原料中的孔隙率，从而促进了球团内层蒸汽向外部扩散，改善了水分在球团内层中的扩散条件，从而抑制了生球团干燥前沿向球团内部的转移。此外，由于球团内层的粒度增大，增大了球团内层的孔隙率，从而减弱了干燥前沿在内部球团中产生的过剩蒸汽压，使得过剩蒸汽压小于生球团和干燥外壳的张力强度，以提高球团的爆裂温度。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过制备分层结构球团，从而在保证对球团原料适应性的同时，提高超细粒度铁精矿球团的爆裂温度。2、本发明创造性地提出了将一定比例的梅山精矿集中添加到内层原料中，以改善球团内层的粒度分布，通过制备分层结构球团，大大提高了生球团的爆裂温度。

附图说明

图1为本发明球团结构示意图。

图中的标号说明：1-球团内层，2-球团外层。

具体实施方式

参照图1，一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，包括以下步骤：

1)原料配制，原料各组成成分的重量百分比为：球团矿内层料30％-40％，球团矿外层料60％-70％，各组份重量百分比之和为100％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿30.0-35.0％，澳精矿15.0-20.0％，梅山精矿44.0-54.0％，膨润土0.75-1.25％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿内层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿内层料，控制球团矿内层料中粒径≥0.037mm的球团矿内层料占其总质量36％-100％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿64.0-69.0％，澳精矿30.0-35.0％，膨润土1.0-1.5％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿外层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿外层料；

2)球团矿制备，将球团矿内层料加入圆盘造球机中生产出球团内层1，控制球团内层的粒径为6-10mm；将球团矿外层料加入圆盘造球机，在球团内层1外部形成球团外层2，得到按重量百分比计的含水率为6.5％-7.5％的分层结构的半成品球团矿，控制球团矿的粒径为9-15mm。

本发明所述原料中的澳原矿为澳大利亚精矿粉，澳精矿是由澳原矿进一步细磨磁选得到的品位更高、粒度更细的精矿粉，梅山精矿为梅山精矿粉，本发明原料物化性能参数见表1。

表1本发明实施例原料化学成分，单位：重量百分比

实施例1，球团矿内层料30％，球团矿外层料70％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿32.4％，澳精矿17.6％，梅山精矿49.0％，膨润土1.0％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿63.7％，澳精矿35.3％，膨润土1.0％；澳原矿、澳精矿和梅山精矿中不同粒度成分的重量百分比见表2，

表2实施例1原料中不同粒度成分的重量百分比，％

类别	>0.074mm	0.074-0.043mm	0.043-0.037mm	<0.037mm
					澳原矿	0.60	3.40	4.90	91.10
澳精矿	0.05	5.45	5.50	89.00
					梅山精矿	36.00	19.20	10.90	33.90

球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比见表3，

表3实施例1球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比，％

类别	>0.074mm	0.074-0.043mm	0.043-0.037mm	<0.037mm
					内层料	18.20	11.66	8.01	62.13
外层料	0.41	4.12	5.11	90.36

球团制备完成后，选择合格生球团检测其爆裂温度，生球团爆裂温度测定是参照美国AC公司的动态测定法，在Φ650×1000mm的竖式管炉中进行的，从叶氏鼓风机出来的室温空气，经转子流量计控制风速进入管炉中，管炉是通过电阻丝加热的，由可控硅温度自动控制仪表控制温度，该装置中间有一根Φ80×1200mm的不锈钢热风管，该管内装有高度为1000mm的Φ15mm的氧化铝瓷球，电炉加热瓷球，使鼓入的空气迅速被加热成为温度恒定的热气流，反映热风温度的热电偶装在生球团干燥杯的底部。试验用来装生球团的干燥杯内径为50mm，高度为150mm，底部均匀排列有Φ3mm的圆孔，以便气流进入干燥杯中进行干燥。

测定生球团爆裂温度时，每次取50个合格生球团装入干燥杯中，将干燥杯放在风速为1.8m/s(冷态)的竖式管中，生球团在炉膛内停留5min后取出，以生球团破裂4％所能承受的最高温度为爆裂温度；测试结果记录如表3所示。

对比例1，对比例1的基本内容如实施例1，其不同之处在于：生球团为普通球团，不分层制备，即只采用一种原料配比一次性制备生球团，所述的球团的原料各组成成分的重量百分比为：澳原矿63.7％，澳精矿35.3％，膨润土1.0％，将原料加入圆盘造球机中，并在圆盘造球机上向内层原料上喷水，制备得到生球团，并选择粒径为9-15mm的球团为合格生球团。选择合格生球团检测其爆裂温度；测试结果记录如表3所示。

对比例2，本对比例2的基本内容如实施例1，其不同之处在于：生球团为普通球团，不分层制备，即只采用一种原料配比一次性制备生球团，对比例2生球团的原料各组成成分的重量百分比为：澳原矿54.1％，澳精矿29.9％，梅山精矿15.0％，膨润土1.0％；将原料加入圆盘造球机中，并在圆盘造球机上向内层原料上喷水，制备得到生球团，并选择粒径为9-15mm的球团为合格生球团；选择合格生球团检测其爆裂温度；测试结果记录见表4。

表4球团矿的爆裂温度和原料平均铁品位

类别	实施例1	对比例1	对比例2
				爆裂温度/℃	357	261	288
原料平均铁品位(TFe)/％	63.35	64.72	63.35

由表4的数据分析得出，对比例2与对比例1相比，发现在造球原料中添加15.0％的梅山精矿，球团爆裂温度由261℃提高到了288℃，这是由于梅山精矿粒度较粗，改善了球团的整体粒度组成，使得整体原料的粒度增大，生球结构变得相对疏松，球团孔隙增大，促进了球内蒸汽向外部扩散，因此提高了生球爆裂温度。但是，由于将15.0％的梅山精矿分散加入在整体的原料中，使得整体的原料粒度并没有得到显著的改善，因此爆裂温度仅仅提高了27℃，仍然难以满足生产需求，与此同时，原料的铁品位由64.72％降低到63.35％，若进一步提高梅山精矿的配比，势必会降低铁品位，并严重恶化球团质量。而且，随着矿石资源的日趋紧张，球团用铁精矿粉质量进一步劣化，若要通过改善原料以提高爆裂温度，势必增加钢铁企业的原料成本，处于寒冬期中国钢铁企业对原料已经没有了过多的选择空间，因此仅仅通过调节原料配比，提高爆裂温度并不现实，而且效果也并不明显。

实施例1与对比例1相比，将原料总质量14.7％的梅山精矿集中添加在球团内层的内层原料中，制备得到的分层结构球团，爆裂温度由261℃提高到了357℃，通过将梅山精矿集中添加到球团内层中，爆裂温度显著提高；实施例1与对比例2对比发现，实施例1与对比例2的整体的原料成分相同，仅仅是球团的制备方法不同，原料总体配比不变的情况下，将梅山精矿集中添加到球团内层制备的分层结构球团与将梅山精矿混匀添加在原料中制备的普通球团相比，其爆裂温度由288℃提高到了357℃，爆裂温度显著提高，取得显著的效果，具有非显而易见性。

因此，在梅山精矿的添加量不变的情况下，仅将梅山精矿添加在内层原料中，以改善球团内层的粒度组成时，可使得球团的爆裂温度显著的提高。其原因在于：而且，内层原料与外层原料质量之比为3:7，内层原料占原料总质量的30％，由于都为铁精矿，内层原料和外层原料的密度基本相同，因此可以根据公式一计算出球团内层1的理论半径和球团外层2的理论厚度；公式1中，球团内层1的理论半径为R，球团外层2的理论厚度为δ，因此，根据公式一可以计算出球团内层的理论半径R与球团外层的理论厚度δ之间的关系，即为δ≈0.494R，制备的成品分层结构球团的直径为9-15mm，即9mm≤R+δ≤15mm，因此该球团内层1的半径R约为3.01-5.02mm，球团外层2的表层厚度δ约为1.49-2.48mm。

生球团的干燥过程可以认为是生球团中的水分受热气流作用而蒸发的过程，在这个过程中；首先，生球团表层部分的水分开始均匀蒸发，在毛细力作用下球团内层的水分向表层扩散；此时，球团外层的外层原料粒度虽然较细，但是由于球团外层的表层厚度δ仅仅1.49-2.48mm，在球团干燥过程中，球团外层的水分会迅速受热蒸发，干燥过程中不易在球团外层处形成内压力而造成球团破裂，因此，球团爆裂的原因主要来自于球团内部的球团内层。

其次，随着生球团中球团外层的快速干燥，水分从球团内层向球团外层扩散，本发明通过在球团内层的内层原料中集中添加梅山精矿，且由表3可知，内层原料精矿粉中小于0.074mm为81.20％，大大改善了球团内层的粒度组成，增大了球团内层的原料中的孔隙率，从而促进了球团内层蒸汽向外部扩散，改善了水分在球团内层中的扩散条件，从而抑制了生球团干燥前沿向球团内部的转移。而且，由于球团内层的粒度增大，提高了球团内层的孔隙率，减弱了干燥前沿在内部球团中产生的过剩蒸汽压，使得过剩蒸汽压小于生球团和干燥外壳的张力强度，从而提高球团的爆裂温度。

因此，本发明在保证梅山精矿在总体原料配比为15.0％的同时，创新的提出将梅山精矿集中配在球团内层中，并在球团内层外部包裹细颗粒的铁精矿，通过控制原料成球顺序制备分层结构球团，从而显著的改善超细铁精矿球团爆裂温度，从而保证整体原料成分基本不变的前提下，显著提高铁精矿氧化球团的爆裂温度，达到了非显而易见性的技术效果。

实施例2，实施例2的基本内容如实施例1，其不同之处在于：球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿63.5％，澳精矿35.3％，膨润土1.2％。实施例2获得的球团矿的爆裂温度为375℃。

相对于实施例1，虽然实施例2的球团外层的膨润土仅由1.0％提高到1.2％，却使得球团爆裂温度显著提高，其原因在于：增加了球团外层的膨润土配比，从而增大了生球团的强度和干燥外壳的张力强度，从而使得干燥前沿在内部球团中产生的过剩蒸汽压小于生球团和干燥外壳的张力强度，从而显著提高了铁精矿氧化球团的爆裂温度。

实施例3，实施例3的基本内容如实施例1，其不同之处在于：球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿30.0％，澳精矿15.0％，梅山精矿54.25％，膨润土0.75％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿58.5％，澳精矿40.0％，膨润土1.5％，实施例3获得的球团矿的爆裂温度362℃。实施例3球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比见表5。

表5实施例3球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比，％

类别	>0.074mm	0.074-0.043mm	0.043-0.037mm	<0.037mm
					内层料	19.91	11.98	7.68	48.03
外层料	0.38	4.22	5.14	90.26

实施例4，实施例4的基本内容如实施例1，其不同之处在于：球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿35.0％，澳精矿20.0％，梅山精矿43.75％，膨润土1.25％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿68.75％，澳精矿30.0％，膨润土1.25％，实施例4获得的球团矿的爆裂温度349℃。实施例4球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比见表6。

表6实施例4球团矿内层料和外层料中不同粒度成分的重量百分比，％

类别	>0.074mm	0.074-0.043mm	0.043-0.037mm	<0.037mm
					内层料	16.42	10.92	7.72	64.94
外层料	0.44	4.02	5.08	90.47

实施例5，实施例5的的基本内容如实施例1，其不同之处在于：球团矿内层料40％，球团矿外层料60％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿35.0％，澳精矿20.0％，梅山精矿43.75％，膨润土1.25％；，实施例5获得的球团矿的爆裂温度358℃。

实施例6，实施例6的基本内容如实施例1，其不同之处在于：球团矿内层料35％，球团矿外层料65％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿35.0％，澳精矿20.0％，梅山精矿43.75％，膨润土1.25％；，实施例6获得的球团矿的爆裂温度361℃。

本发明方法，在保证梅山精矿约为总体原料配比15.0％的同时(梅精配比≤18％)，创新的提出将梅山精矿集中配在球团内层的内层原料中，并在球团内层外部包裹细颗粒的精矿粉，制备分层结构球团，其改善了球团内层的粒度组成，提高了球团内层的原料中的孔隙率，从而促进了球团内层中的蒸汽向外部扩散，改善了水分在球团内层中的扩散条件，从而抑制了生球团干燥前沿向球团内部的转移。而且，由于球团内层的粒度增大，提高了球团内层的孔隙率，从而减弱了干燥前沿在内部球团中产生的过剩蒸汽压，使得过剩蒸汽压小于生球团和干燥外壳的张力强度，以提高球团的爆裂温度。从而保证原料成分基本不变的前提下，显著提高了球团的爆裂温度。

当然，内层原料与外层原料同时采用粒度较大的原料，也可以获得较高的爆裂温度，但是如果外层原料配入较多的梅山精矿，从而提高大颗粒的粒度组成，势必会降低铁品位，并严重恶化球团质量。而且，随着矿石资源的日趋紧张，球团用铁精矿粉质量进一步劣化，若要通过改善原料以提高爆裂温度，势必增加钢铁企业的原料成本，因此仅仅通过调节原料配比，提高爆裂温度并不现实，而且效果也并不明显。因此，本发明创造性的提出了通过制备分层结构球团，在球团内层的内层原料中集中添加梅山精矿以改善球团内层的粒度，从而在保证原有梅山精矿总配比为15.0％的条件下，通过制备分层结构球团，提高了超细粒度铁精矿氧化球团的爆裂温度。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (1)

1.一种提高超细粒度铁精矿制成的球团矿爆裂温度的方法，其特征是，所述的方法包括以下步骤：

1)原料配制，原料各组成成分的重量百分比为：球团矿内层料30％-40％，球团矿外层料60％-70％，各组份重量百分比之和为100％；球团矿内层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿30.0-35.0％，澳精矿15.0-20.0％，梅山精矿44.0-54.0％，膨润土0.75-1.25％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿内层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿内层料，控制球团矿内层料中粒径≥0.037mm的球团矿内层料占其总质量36％-100％；球团矿外层料各组成成分的重量百分比为：澳原矿64.0-69.0％，澳精矿30.0-35.0％，膨润土1.0-1.5％，各组份重量百分比之和为100％，按配比分别称量球团矿外层料各组分加水润湿后混匀，用1.0mm的方孔筛筛分球团矿外层料，控制球团矿外层料中粒径≥0.037mm的料不超过球团矿外层料总质量10％；

2)球团矿制备，将球团矿内层料加入圆盘造球机中生产出球团内层，控制球团内层的粒径为6-10mm；将球团矿外层料加入圆盘造球机，在球团内层外部形成球团外层，得到按重量百分比计的含水率为6.5％-7.5％的分层结构的半成品球团矿，控制球团矿的粒径为9-15mm。