CN107881334A - 一种铬铁球团生产方法及系统 - Google Patents

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郑常乐
任中山
陈佩仙
李永卿
闫方兴
徐刚
曹志成
吴道洪
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Abstract

本发明公开了一种铬铁球团生产方法，包含以下步骤：步骤一：将铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂按照100：20‑40：3‑6的质量比混合送入球磨装置中制成混合料；步骤二：将微硅粉送入加湿装置中加湿至含水量为8％‑15％；步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：8‑15的质量比送入混料装置中混合均匀；步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置中进行造球，制得粒径为8‑20mm的铬铁湿球团，并进一步烘干得到含水量低于2％的铬铁干球团。该方法通不但达到了冶金粉尘资源综合利用的目的，还改善了铬铁矿造球成型条件，使铬铁矿干球团强度明显提高。本发明同时提供一种使用该方法生产铬铁球团的系统。

Description

一种铬铁球团生产方法及系统
技术领域
本发明涉及铁合金冶炼技术领域，尤其涉及一种用于直接还原的铬铁球团生产方法及系统。
背景技术
铬铁矿冶炼一般在矿热炉中进行，传统的冶炼方法是将铬铁块矿与硅石、石灰石、焦炭直接加入矿热炉进行冶炼，但电耗大、成本高等问题较为突出。为了降低冶炼成本，铬铁生产企业会以部分廉价的粉矿代替块矿作为原料进行生产，然而，在冶炼铬铁过程中粉矿过多会使炉料透气性变差，炉况恶化、翻渣，严重影响各项技术经济指标。近年来，为了降低铬铁合金生产成本，国内外开展了大量的研究工作，研发了将铬铁矿粉、硅石、焦炭及粘结剂混合制成球团进行预还原，而后再用矿热炉冶炼铬铁或电炉直接合金化的生产工艺。然而，铬铁矿具有铬铁尖晶石结构，其结构致密，润湿性差，制成球团的干球强度低，易粉碎，容易给生产环节造成不良影响，导致生产效率降低。
微硅粉是在冶炼硅铁或工业硅时，矿热炉内产生大量挥发性很强的SiO2和Si气体，排放后遇空气迅速氧化冷凝沉淀而成，主要成分为SiO2。微硅粉中二氧化硅含量大于95％，其余不足的5％主要为碳以及其他微量杂质。微硅粉平均粒径在0.15-0.20μm，比表面积为20000-28000m2/kg，由于其粒度小、质量轻，回收利用难度极大。因此，每年都会有大量的微硅粉堆积，造成资源浪费。遇刮风下雨，该粉尘就会经风力飘到空中形成雾霾，或经雨水冲刷进入地下直接影响水质质量，对环境造成严重污染，需要后期花费大量的资金去维持微硅粉的管理。
因此，如何提高球团强度以及合理利用微硅粉成为铬铁合金冶炼领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种用于直接还原的铬铁球团生产方法。该方法在制备铬铁球团的过程中以适量微硅粉代替硅石，同时达到粉尘资源综合利用和改善铬铁干球团强度的目的。本发明同时提供一种使用该方法生产铬铁球团的系统。
依据本发明的一种铬铁球团生产方法，包含以下步骤：
步骤一：将铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂按照100：20-40：3-6的质量比混合送入球磨装置中制成混合料；
步骤二：将微硅粉送入加湿装置中加湿至含水量为8％-15％；
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：8-15的质量比送入混料装置中混合均匀；
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置中进行造球，制得粒径为8-20mm的铬铁湿球团，并进一步烘干得到含水量低于2％的铬铁干球团。
进一步地，步骤一中铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂的质量比为100：25-35：4-5。
进一步地，含碳还原剂为焦炭或半焦。
进一步地，粘结剂为膨润土或淀粉。
进一步地，含碳还原剂的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.2-1.8。
进一步地，微硅粉中SiO2含量大于90％。
进一步地，混合料满足至少80％的颗粒的粒度小于74μm。
进一步地，步骤二包含将微硅粉加湿至含水量为10％-12％
依据本发明的一种铬铁球团生产系统，包含第一入料装置、第二入料装置、加湿装置、球磨装置、混料装置以及造球装置，其中，
第一入料装置包含铬铁矿储料仓、含碳还原剂储料仓和粘结剂储料仓，并且第一入料装置的出料口与球磨装置的入料口连接；
第二出料装置包含微硅粉储料仓，并且第二出料装置的出料口与加湿装置的入料口连接；
加湿装置的出料口与混料装置的入料口连接；
球磨装置的出料口与混料装置的入料口连接；
混料装置的出料口与造球装置的入料口连接。
进一步地，包含连接第一入料装置的出料口与球磨装置的入料口的第一皮带称重装置，连接球磨装置的出料口与混料装置的入料口的第二皮带称重装置，以及连接加湿装置的出料口与混料装置的入料口的第三皮带称重装置。
采用于上技术方案，本发明在铬铁矿造球过程中配加微硅粉，不但达到了冶金粉尘资源综合利用的目的，还改善了铬铁矿造球成型条件，使铬铁矿干球团强度明显提高，改善了球团在生产环节的粉碎现象，并且由于不需要添加硅石，减少了硅石破碎磨粉工艺过程，因而降低了生产能耗。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得显而易见和容易理解，其中：
图1是依据本发明的示例性铬铁球团生产系统的示意图；
图2是依据本发明的示例性铬铁球团生产方法的流程图。
附图标记说明：
1第一入料装置，2第二入料装置，3加湿装置，4球磨装置，5混料装置，6造球装置，7第一皮带称重装置，8第二皮带称重装置，9第三皮带称重装置。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
依据本发明的铬铁球团生产方法基于微硅粉粒径小(0.15μm-0.20μm)、比表面积大(20000m2/kg-28000m2/kg)、表面活性大的特点，改善了铬铁矿的成球性能，得到了较好强度的铬铁干球团，减少了生产过程球团的粉碎率，达到提高生产效率的效果；用微硅粉代替硅石，减少了硅石破碎磨粉的工艺环节，达到了节能降耗的有益效果。
铬铁球团生产方法使用图1所示的铬铁球团生产系统来实施。该铬铁球团生产系统总体包含第一入料装置1，第二入料装置2，加湿装置3，球磨装置4，混料装置5，造球装置6，第一皮带称重装置7，第二皮带称重装置8以及第三皮带称重装置9。
第一入料装置1包含铬铁矿储料仓、含碳还原剂储料仓和粘结剂储料仓，分别用于储存并释放铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂，该第一入料装置1的出料口通过第一皮带称重装置7与球磨装置4的入料口连接，以便将规定重量比的铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂送入球磨装置4中制备混合料。
第二出料装置2包含微硅粉储料仓，用于储存并释放微硅粉，该第二出料装置2的出料口与加湿装置3的入料口连接，以便对干燥的微硅粉进行加湿处理，避免其产生扬尘污染。
球磨装置4的出料口和加湿装置3的出料口分别通过第二皮带称重装置8和第三皮带称重装置9与混料装置5的入料口连接，以便将规定重量比的混合料和加湿的微硅粉送入混料装置5中混合均匀。
造球装置6的入料口与混料装置5的出料口连接，用于将混合均匀的物料制成规定尺寸的铬铁球团。
具体地，如图2所示，依据本发明的铬铁球团生产方法可以包含如下步骤：
步骤一：将储存于第一入料装置1内的铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂通过第一皮带称重装置7按照100：20-40：3-6的质量比混合送入球磨装置4中制成至少80％的颗粒的粒度小于74μm的混合料，其中，铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂的质量比优选为100：25-35：4-5；
含碳还原剂可以选用焦炭或者半焦，粘结剂可以选用膨润土或淀粉，其中，含碳还原剂的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比优选为C/O＝1.2-1.8。
步骤二：将储存于第二入料装置2内的SiO2含量大于90％的微硅粉送入加湿装置3中加湿至含水量为8％-15％，优选为10％-12％，其中，含水量指水分占加湿后的微硅粉的质量分数。微硅粉粒度细，质量轻，容易产生扬尘污染，同时造成资源损失，加湿处理可有效较少微硅粉扬尘，加水量过小，减少扬尘的作用小，加水量过大，造成严重粘接，后续混料不均匀等情况
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉分别通过第三皮带称重装置8和第四皮带称重装置9按照100：8-15的质量比送入混料装置5中混合均匀。微硅粉平均粒径在0.15-0.20μm，比表面积为20000-28000m2/kg，具有较好的表面活性，在混合料中添加微硅粉，可显著增加混合料分子间范德华力的作用，因此可以有效提高铬铁矿球团的强度。
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置6中进行造球，制得粒径为8-20mm的铬铁球团，并进一步烘干得到含水量低于2％的铬铁干球团。
实施例1
本发明实施例1的铬铁球团生产方法，包含以下步骤：
步骤一：将成分为41.4％Cr2O3，12.5％FeO，2.9％Fe2O3的铬铁矿、固定碳含量为83.16％的焦炭和膨润土按照100：24：3的质量比混合送入球磨装置4中制成粒度小于74μm的颗粒大于80％的混合料，其中，焦炭的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.2。
步骤二：将SiO2含量为94.6％的微硅粉送入加湿装置3中加湿至含水量为8％。
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：8的质量比送入混料装置5中混合均匀。
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置6中进行造球，制得粒径为8mm的铬铁球团，并进一步烘干得到含水量为0.5％的铬铁干球团。
实施例2
本发明实施例2的铬铁球团生产方法，包含以下步骤：
步骤一：将成分为43.1％Cr2O3，9.7％FeO，2.6％Fe2O3的铬铁矿、固定碳含量为78.86％的半焦和膨润土按照100：29.6：4的质量比混合送入球磨装置4中制成粒度小于74μm的颗粒大于90％的混合料，其中，焦炭的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.8。
步骤二：将SiO2含量为92.3％的微硅粉送入加湿装置3中加湿至含水量为12％。
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：10的质量比送入混料装置5中混合均匀。
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置6中进行造球，制得粒径为20mm的铬铁球团，并进一步烘干得到含水量为1％的铬铁干球团。
实施例3
本发明实施例3的铬铁球团生产方法，包含以下步骤：
步骤一：将成分为42.4％Cr2O3，12.7％FeO，2.5％Fe2O3的铬铁矿、固定碳含量为83.16％的焦炭和淀粉按照100：32.1：5的质量比混合送入球磨装置4中制成粒度小于74μm的颗粒大于80％的混合料，其中，焦炭的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.5。
步骤二：将SiO2含量为94.6％的微硅粉送入加湿装置3中加湿至含水量为12％。
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：12的质量比送入混料装置5中混合均匀。
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置6中进行造球，制得粒径为16mm的铬铁球团，并进一步烘干得到含水量为1.5％的铬铁干球团。
实施例4
本发明实施例4的铬铁球团生产方法，包含以下步骤：
步骤一：将成分为44.3％Cr2O3，10.2％FeO，2.7％Fe2O3的铬铁矿、固定碳含量为78.86％的半焦和淀粉按照100：38.1：6的质量比混合送入球磨装置4中制成粒度小于74μm的颗粒大于90％的混合料，其中，焦炭的含碳量与铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.6。
步骤二：将SiO2含量为92.3％的微硅粉送入加湿装置3中加湿至含水量为8％。
步骤三：将混合料与加湿后的微硅粉按照100：15的质量比送入混料装置5中混合均匀。
步骤四：将步骤三所得混合物送入造球装置6中进行造球，制得粒径为10mm的铬铁球团，并进一步烘干得到含水量为2％的铬铁干球团。
对上述实施例中铬铁湿球团和铬铁干球团分别进行落下强度测试，测试结果如表1所示：
表1
其中，(1)对比例1-4分别采用与实施例1-4相同的铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂以相同的比例混合生产的铬铁球团，没有添加微硅粉；
(2)球团强度测试方法为：将湿球团/干球团于0.5m高度自由落下至10mm厚的钢板上，若落下n次后发生破裂，即该球的落下强度为(n-1)次，每次测10个生球，取平均值作为生球的落下强度(单位为次)。
测试结果表明：与未使用复合粘结剂的对比例相比，使用复合粘结剂制成的铬铁干球团的平均强度均显著提高。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种铬铁球团生产方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤一：将铬铁矿、含碳还原剂和粘结剂按照100：20-40：3-6的质量比混合送入球磨装置中制成混合料；
步骤二：将微硅粉送入加湿装置中加湿至含水量为8％-15％；
步骤三：将所述混合料与加湿后的所述微硅粉按照100：8-15的质量比送入混料装置中混合均匀；
步骤四：将所述步骤三所得混合物送入造球装置中进行造球，制得粒径为8-20mm的铬铁湿球团，并进一步烘干得到含水量低于2％的铬铁干球团。
2.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述步骤一中所述铬铁矿、所述含碳还原剂和所述粘结剂的质量比为100：25-35：4-5。
3.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述含碳还原剂为焦炭或半焦。
4.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土或淀粉。
5.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述含碳还原剂的含碳量与所述铬铁矿中氧化物的含氧量的摩尔比为C/O＝1.2-1.8。
6.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述微硅粉中SiO2含量大于90％。
7.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述混合料满足不少于80％的颗粒的粒度小于74μm。
8.根据权利要求1所述的铬铁球团生产方法，其特征在于，所述步骤二包含将所述微硅粉加湿至含水量为10％-12％。
9.一种铬铁球团生产系统，其特征在于，包含第一入料装置、第二入料装置、加湿装置、球磨装置、混料装置以及造球装置，其中，
所述第一入料装置包含铬铁矿储料仓、含碳还原剂储料仓和粘结剂储料仓，并且所述第一入料装置的出料口与所述球磨装置的入料口连接；
所述第二出料装置包含微硅粉储料仓，并且所述第二出料装置的出料口与所述加湿装置的入料口连接；
所述加湿装置的出料口与所述混料装置的入料口连接；
所述球磨装置的出料口与所述混料装置的入料口连接；
所述混料装置的出料口与所述造球装置的入料口连接。
10.根据权利要求9所述的铬铁球团生产系统，其特征在于，包含连接所述第一入料装置的出料口与所述球磨装置的入料口的第一皮带称重装置，连接所述球磨装置的出料口与所述混料装置的入料口的第二皮带称重装置，以及连接所述加湿装置的出料口与所述混料装置的入料口的第三皮带称重装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN114592123A (zh) * 2021-12-27 2022-06-07 福建通海镍业科技有限公司 一种铬矿粉球及其制备方法
CN114592123B (zh) * 2021-12-27 2024-05-10 福建通海镍业科技有限公司 一种铬矿粉球及其制备方法

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