CN107739820B - 磁铁矿粉球团矿及其生产方法 - Google Patents

磁铁矿粉球团矿及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种磁铁矿粉球团矿的生产方法，包括：(1)配料：按照赤铁矿粉8‑20重量份、磁铁矿粉78‑90重量份和膨润土1‑2重量份进行配料；(2)混匀造球：步骤(1)的原料经混料机混匀之后，加入圆盘造球机中补充水分，造球制备生球团；(3)焙烧：将步骤(2)制备的生球团在链篦机‑回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团。本发明还提供了前述方法制备的磁铁矿粉球团矿。本发明的方法提高了磁铁矿粉球团预热焙烧球团矿强度，同时还能改善其冶金性能的方法，对于高效利用磁铁矿粉具有重要意义。

Description

磁铁矿粉球团矿及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体地，本发明涉及一种磁铁矿粉球团矿的生产方法以及由该方法生产的磁铁矿粉球团矿。
背景技术
近年来，随着我国钢铁工业的发展，为了改善高炉的原料条件，选矿工序对铁矿石进行了细磨，以提高铁矿粉的铁品位。同时为改善球团矿的质量，还采用了链篦机-回转窑工艺生产球团矿，使球团矿的质量更加均匀。但在生产过程中发现，采用超细粒度磁铁矿粉焙烧球团矿时，球团矿出现大量双层结构，表现为外层球团形成一层致密的外壳。初步分析，其主要原因是磁铁矿粉团的氧化特性与赤铁矿不同，磁铁矿粉在低温下容易氧化，其球团矿的强度可快速提高，特别是磁铁矿粉的粒度变细时，球团矿在高温下其强度可迅速提高，因此球团矿外表面容易形成一层硬壳。球团矿外层形成硬壳后，中层及内层不能得到充分的逐级氧化，造成程度不同的氧化现象，将严重影响成品球团矿的强度。另外，球团矿氧化不完全时，恶化了球团矿的冶金性能，主要表现为还原度降低，而膨胀率升高。目前，对于以超细粒度磁铁矿粉为主要原料的链篦机-回转窑球团矿生产企业，为了避免球团矿形成双层结构，只能采用适当降低链篦机预热段的温度，但降低链篦机预热段的温度后，虽然球团矿形成双层结构的现象减轻，但预热球团矿的强度也出现下降，进入回转窑后，易产生大量粉末，回转窑又容易形成结圈物，影响生产的正常进行。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有超细粒度磁铁矿粉球团矿的生产中易发生程度不同的氧化现象，严重影响了成品球团矿的强度并恶化了球团矿的冶金性能。
一方面，本发明提供了一种磁铁矿粉球团矿的生产方法，包括如下步骤：
(1)配料：按照赤铁矿粉8-20重量份、磁铁矿粉78-90重量份和膨润土1-2重量份进行配料；
(2)混匀造球：步骤(1)的原料经混料机混匀之后，加入圆盘造球机中补充水分，造球制备生球团；
(3)焙烧：将步骤(2)制备的生球团在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团。
前述的生产方法，所述赤铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于95％；所述赤铁矿粉的比表面积≥2500cm2/g；所述赤铁矿粉中FeO的质量含量小于2.0％。
前述的生产方法，所述磁铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于85％。
前述的生产方法，在步骤(1)中，按照赤铁矿粉10-18重量份、磁铁矿粉80-88重量份和膨润土2重量份进行配料。
前述的生产方法，在步骤(2)中，所述生球团的含水率是9.0％-10.0％，平均粒径是9mm-15mm。
前述的生产方法，在步骤(3)中，所述链篦机的预热温度为670-1050℃。
前述的生产方法，在步骤(3)中，所述链篦机的预热Ⅰ段温度为600-800℃，预热Ⅱ段温度为880-980℃。
前述的生产方法，在步骤(3)中，所述回转窑窑头焙烧温度为1050-1080℃。
另一方面，本发明提供了一种磁铁矿粉球团矿，采用前述的生产方法得到。
本发明的方法减少了超细粒度磁铁矿粉球团在高温下焙烧时形成外壳，有利于预热及焙烧球团矿强度的提高，也有利于球团矿冶金性能改善。
具体实施方式
为了充分了解本发明的目的、特征及功效，通过下述具体实施方式，对本发明作详细说明。本发明的工艺方法除下述内容外，其余均采用本领域的常规方法或装置，或者可以由本领域技术人员根据实际生产情况来确定。本发明中涉及的技术术语，如无特殊说明，均具有本领域技术人员通常理解的含义。
目前，采用超细粒度磁铁矿粉焙烧球团矿时，球团矿外层易形成硬壳而使中层及内层不能得到充分的逐级氧化，从而造成程度不同的氧化现象，严重影响成品球团矿的强度。另外，球团矿氧化不完全时，恶化了球团矿的冶金性能，主要表现为还原度降低，而膨胀率升高。如果通过降低链篦机预热段的温度来减轻该现象，容易造成预热球团矿的强度下降，且易产生大量粉末而造成回转窑容易形成结圈物。
针对上述问题，本发明的第一方面提供了一种磁铁矿粉球团矿的生产方法，通过对配料进行改进并优化工艺条件，从而改善了超细粒度磁铁矿粉球团矿质量，提高了球团的抗压强度并优化了其冶金性能。
具体地，本发明的磁铁矿粉球团矿的生产方法，包括：(1)配料：按照赤铁矿粉8-20重量份、磁铁矿粉78-90重量份和膨润土1-2重量份进行配料；(2)混匀造球：步骤(1)的原料经混料机混匀之后，加入圆盘造球机中补充水分，造球制备生球团；(3)焙烧：将步骤(2)制备的生球团在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团。
赤铁矿是氧化铁的主要矿物形式，化学成分主要是Fe2O3，晶体属六方晶系的氧化物矿物。本发明采用的赤铁矿粉是细粒度赤铁矿粉，该赤铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于95％(重量)(优选大于等于98％)；该赤铁矿粉的比表面积≥2500cm2/g；并且，该赤铁矿粉中FeO的质量含量小于2.0％(优选小于等于1.8％)。
磁铁矿是指氧化物类矿物磁铁矿的矿石，主要成分为Fe3O4，其晶体属等轴晶系的氧化物矿物。本发明的方法针对的磁铁矿是超细磁铁矿粉，其中，磁铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于85％(重量)。
在进行配料时，将赤铁矿粉、磁铁矿粉和膨润土按照赤铁矿粉8-20重量份、磁铁矿粉78-90重量份和膨润土1-2重量份进行配料，通过这种配比，可以保证磁铁矿粉颗粒不会快速氧化，表层不会快速结成外壳，不会阻碍球团矿内部的进一步氧化，但如果赤铁矿粉配比太高(例如，超过20％)，因为赤铁矿粉的预热氧化温度远高于磁铁矿粉，此时预热球强度就要下降，还需进一步提高预热段温度，否则预热球强度要大幅度下降。因此，赤铁矿粉的配比需控制在一定范围内，即本发明的范围内。优选地，赤铁矿粉、磁铁矿粉和膨润土按照赤铁矿粉10-18重量份、磁铁矿粉80-88重量份和膨润土2重量份进行配料。
在造球步骤中，制备的生球团的含水率是9.0％-10.0％，优选9.7％-9.8％，平均粒径是9mm-15mm。
在预热焙烧步骤中，采用链篦机对生球团进行预热，链篦机的预热温度为670-1050℃。优选地，链篦机分两段预热，预热Ⅰ段温度为600-800℃，预热Ⅱ段温度为880-980℃。经预热之后的球团进入回转窑进行焙烧，回转窑窑头焙烧温度为1040-1080℃。
本发明的方法减少了磁铁矿粉球团在高温下焙烧时形成外壳，有利于预热及焙烧球团矿强度的提高，也有利于球团矿冶金性能改善。因此，本发明的第二方面提供了一种磁铁矿粉球团矿，采用上述方法制备而成。该磁铁矿粉球团矿的强度是2583-2688牛顿/个球，900℃还原度大于等于71.7，膨胀率小于等于17.8％。相比于现有方法制备的磁铁矿粉球团矿，本发明的磁铁矿粉球团矿的成品球团强度至少提高了127牛顿/个球，900℃还原度至少提高了4.4％，膨胀率至少降低了1.5％。
实施例
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
首先，对本发明采用的原料的来源说明如下：
赤铁矿粉：山西岚县赤铁矿粉，粒度小于0.044mm的比例为98％(重量)，比表面积为2731cm2/g，FeO含量为1.5％(重量)。
磁铁矿粉：山西代县磁铁矿粉，-0.074mm的比例为88％(重量)，TFe为65.8％(重量)，FeO为27.3％(重量)。
实施例1
(1)配料：按照赤铁矿粉10重量份、磁铁矿粉88重量份和膨润土2重量份进行配料；
(2)混匀造球：上述混合料经混料机混匀，然后加入圆盘造球机中补充水分，造球生产出球团，得到含水率为9.7％(按重量百分比计)的球团，平均粒径为9mm-15mm；
(3)焙烧：在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团；其中链篦机预热Ⅰ段温度为600-800℃；预热Ⅱ段温度为880-980℃；回转窑窑头焙烧温度为1040-1080℃。预热焙烧工艺参数具体如表1所示：
表1链篦机-回转窑焙烧温度
不同部位 预热Ⅰ段 预热Ⅱ段 回转窑窑头焙烧
风温 600-800℃ 880-980℃ 1040-1080℃
实施例2
(1)配料：按照赤铁矿粉14重量份、磁铁矿粉84重量份和膨润土2重量份进行配料；
(2)混匀造球：上述混合料经混料机混匀，然后加入圆盘造球机中补充水分，造球生产出球团，得到含水率为9.7％(按重量百分比计)的球团，平均粒径为9mm-15mm；
(3)焙烧：在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团；其中链篦机预热Ⅰ段温度为600-800℃；预热Ⅱ段温度为880-980℃；回转窑窑头焙烧温度为1040-1080℃。
实施例3
(1)配料：按照赤铁矿粉18重量份、磁铁矿粉80重量份和膨润土2重量份进行配料；
(2)混匀造球：上述混合料经混料机混匀，然后加入圆盘造球机中补充水分，造球生产出球团，得到含水率为9.7％(按重量百分比计)的球团，平均粒径为9mm-15mm；
(3)焙烧：在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团；其中链篦机预热Ⅰ段温度为600-800℃；预热Ⅱ段温度为880-980℃；回转窑窑头焙烧温度为1040-1080℃。
对比例1
(1)配料：按照磁铁矿粉98重量份和膨润土2重量份进行配料；
(2)混匀造球：上述混合料经混料机混匀，然后加入圆盘造球机中补充水分，造球生产出球团，得到含水率为9.8％(按重量百分比计)的球团，平均粒径为9mm-15mm；
(3)焙烧：在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团；其中链篦机预热Ⅰ段温度为600-800℃；预热Ⅱ段温度为880-980℃；回转窑窑头焙烧温度为1040-1080℃。
实施例1-3以及对比例1制备的磁铁矿粉球团矿的质量指标如表2所示
表2磁铁矿粉球团矿的质量指标
实施例1配用了10份赤铁矿粉，与对比例1相比，预热球强度提高了56牛顿/个球，成品球强度提高了127牛顿/个球，900℃还原度提高了4.4％，而膨胀率降低了1.5％。预热及成品球团矿的强度得到提高，同时冶金性能指标也得到改善。
实施例2进一步提高赤铁矿粉比例，配用了14份赤铁矿粉，与对比例1相比，预热球强度提高了95牛顿/个球，成品球强度提高了161牛顿/个球，900℃还原度提高了5.4％，而膨胀率降低了2.9％。预热及成品球团矿的强度得到提高，同时冶金性能指标也得到改善。
实施例3进一步提高赤铁矿粉比例，配用了18份赤铁矿粉，与对比例1相比，预热球强度提高了110牛顿/个球，成品球强度提高了232牛顿/个球，900℃还原度提高了6.0％，而膨胀率降低了3.5％。预热及成品球团矿的强度得到提高，同时冶金性能指标也得到改善。
因此，采用本发明提供的方法生产的球团矿，细粒度磁铁矿粉预热球及成品球团矿的强度得到提高，同时冶金性能指标也得到改善。
本发明在上文中已以优选实施例公开，但是本领域的技术人员应理解的是，这些实施例仅用于描绘本发明，而不应理解为限制本发明的范围。应注意的是，凡是与这些实施例等效的变化与置换，均应设为涵盖于本发明的权利要求范围内。因此，本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种磁铁矿粉球团矿的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)配料：按照赤铁矿粉8-20重量份、磁铁矿粉78-90重量份和膨润土1-2重量份进行配料；
(2)混匀造球：步骤(1)的原料经混料机混匀之后，加入圆盘造球机中补充水分，造球制备生球团；
(3)焙烧：将步骤(2)制备的生球团在链篦机-回转窑上进行布料、焙烧，得到成品球团；
其中，所述赤铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于95％(重量)，所述赤铁矿粉中FeO的质量含量小于2.0％；
其中，所述磁铁矿粉中粒度小于0.044mm的矿粉比例大于85％；
其中，所述赤铁矿粉为山西岚县赤铁矿粉，所述磁铁矿粉为山西代县磁铁矿粉。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述赤铁矿粉的比表面积≥2500cm2/g。
3.根据权利要求1-2任一项所述的生产方法，其特征在于，在步骤(1)中，按照赤铁矿粉10-18重量份、磁铁矿粉80-88重量份和膨润土2重量份进行配料。
4.根据权利要求1-2任一项所述的生产方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述生球团的含水率是9.0％-10.0％，平均粒径是9mm-15mm。
5.根据权利要求1-2任一项所述的生产方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述链篦机的预热温度为670-1050℃。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述链篦机的预热Ⅰ段温度为600-800℃，预热Ⅱ段温度为880-980℃。
7.根据权利要求1-2任一项所述的生产方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述回转窑窑头焙烧温度为1050-1080℃。
8.一种磁铁矿粉球团矿，采用权利要求1-7任一项所述的生产方法得到。
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