CN109266840A - 一种球团矿及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于球团矿领域，尤其涉及一种球团矿及其生产方法。本发明提供的球团矿由包括以下组分的原料经过造球和焙烧制成：脱硫灰混合料2～4重量份；含铁粉料96～98重量份；所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％。本发明使用脱硫灰替代部分膨润土作为球团矿的生产原料，可在满足生球相关性能的同时，减少膨润土的用量，从而提高球团矿的品位、强度和冶金性能。而且，将脱硫灰作为球团矿的生产原料也使工业固废脱硫灰得以资源化利用，不但解决了脱硫灰长期堆放占用土地、造成土地资源浪费的问题，还降低了球团矿的生产成本，使产品更具市场竞争力。

Description

一种球团矿及其生产方法
技术领域
本发明属于球团矿领域，尤其涉及一种球团矿及其生产方法。
背景技术
干法脱硫工艺产生的脱硫灰主要成分为半水亚硫酸钙、碳酸钙、硫酸钙、消石灰及飞灰等细微固态粉体，含水率低，属于一般工业固体废弃物。近年，随着干法脱硫工艺在国内火电厂、钢铁厂、循环流化床锅炉及玻璃窑炉等工业领域的全面推广应用，其副产物脱硫灰逐年增加，脱硫灰的处置和利用问题也逐渐凸显，尤其在远离城市中心的偏远地区，大多进行露天堆放、深层填埋等，既占土地资源，又污染环境。
球团矿是一种具有良好冶金性质的优良含铁原料，是钢铁冶炼的关键原料。在生产球团矿时，首先将原料物在造球机中滚成直径8～15mm的生球，然后干燥、焙烧，得到成品固。在球团矿的生产过程中，为改善生球的性能指标，广泛采用膨润土作为粘结剂，一方面提高生球的成球率；另一方面提高生球强度和爆裂温度。但是，膨润土的添加容易降低球团矿的品位，并影响球团矿的强度和冶金性能。根据经验数据，膨润土配加量每提高1％，球团矿品位降低0.6％，球团矿每降低1％的品位，降价10～20元/吨。因此，在能满足生球相关性能前提下，如何减少使用膨润土，提升球团矿的强度、冶金性能和品位，是本领域技术人员亟待解决的难题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种球团矿及其生产方法，本发明提供的球团矿添加有脱硫灰，实现了脱硫灰的资源化处置；同时该球团矿还具有较高的强度、冶金性能和品位。
本发明提供了一种球团矿，由包括以下组分的原料经过造球和焙烧制成：
脱硫灰混合料 2～4重量份；
含铁粉料 96～98重量份；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％。
优选的，所述含铁粉料的铁含量≥66wt％。
优选的，所述含铁粉料为铁精粉。
优选的，所述脱硫灰混合料的粒度≥200目；所述含铁粉料的粒度≥200目。
优选的，所述原料还包括钙基添加剂，所述钙基添加剂包括生石灰、石灰石和白云石的一种或多种。
优选的，所述钙基添加剂在原料中的含量在0.1重量份以下。
本发明提供了一种球团矿的生产方法，包括以下步骤：
a)将2～4重量份的脱硫灰混合料和96～98重量份的含铁粉料混合造球，得到生球；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％；
b)将所述生球进行焙烧，得到球团矿。
优选的，所述焙烧的温度为1200～1300℃；所述焙烧的时间为7～16min。
优选的，步骤b)中，在进行焙烧之前，所述生球先进行预热。
优选的，所述预热的温度为900～1100℃；所述预热的时间为5～10min。
与现有技术相比，本发明提供了一种球团矿及其生产方法。本发明提供的球团矿由包括以下组分的原料经过造球和焙烧制成：脱硫灰混合料2～4重量份；含铁粉料96～98重量份；所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％。本发明使用脱硫灰替代部分膨润土作为球团矿的生产原料，可在满足生球相关性能的同时，减少膨润土的用量，从而提高球团矿的品位、强度和冶金性能。而且，将脱硫灰作为球团矿的生产原料也使工业固废脱硫灰得以资源化利用，不但解决了脱硫灰长期堆放占用土地、造成土地资源浪费的问题，还降低了球团矿的生产成本，使产品更具市场竞争力。实验结果表明，按照本发明的原料配方生产球团矿时，生球的下落强度＞3.5次/0.5m，抗压强度≥29N/个，爆裂温度高于355℃；成品球的亚铁含量＜1.5wt％，全铁含量＞60wt％，抗压强度＞2600N/个。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种球团矿，由包括以下组分的原料经过造球和焙烧制成：
脱硫灰混合料 2～4重量份；
含铁粉料 96～98重量份；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％。
本发明提供的球团矿由原料经过造球和焙烧制成，所述原料包括脱硫灰混合料和含铁粉料，所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成。其中，所述脱硫灰为烟气脱硫工艺产生的一类工业固废粉体材料。在本发明提供的一个实施例中，所述脱硫灰的含水率小于2％，中位粒径小于20μm，主要成分为半水亚硫酸钙、碳酸钙(石灰石)、氢氧化钙(消石灰)和氧化钙(生石灰)；其中，所述石灰石、消石灰和生石灰含量总计优选超过45wt％以上。在本发明提供的一个实施例中，所述脱硫灰中氢氧化钙的含量为10～20wt％，碳酸钙的含量为20～30wt％，半水亚硫酸钙的含量为45～50wt％。在本发明中，所述脱硫灰混合料中脱硫灰的含量为5～30wt％，具体可为5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、23wt％、24wt％、25wt％、26wt％、27wt％、28wt％、29wt％或30wt％。在本发明中，所述脱硫灰混合料的粒度优选≥200目，具体可为200目、220目、240目、260目、280目或300目。在本发明中，所述脱硫灰混合料在原料中的含量为2～4重量份，具体可为2重量份、2.1重量份、2.2重量份、2.3重量份、2.4重量份、2.5重量份、2.6重量份、2.7重量份、2.8重量份、2.9重量份、3重量份、3.1重量份、3.2重量份、3.3重量份、3.4重量份、3.5重量份、3.6重量份、3.7重量份、3.8重量份、3.9重量份或4重量份。
在本发明中，所述含铁粉料的铁含量优选≥66wt％，具体可为66wt％、67wt％、68wt％、69wt％、70wt％、71wt％、72wt％、73wt％、74wt％或75wt％；所述含铁粉料的含水量优选为7～9wt％，具体可为7wt％、7.5wt％、8wt％、8.5wt％或9wt％；所述含铁粉料的粒度优选≥200目，具体可为200目、220目、240目、260目、280目或300目；所述含铁粉料优选为铁精粉。在本发明中，所述含铁粉料在原料中的含量为96～98重量份，具体可为96.1重量份、96.2重量份、96.3重量份、96.4重量份、96.5重量份、96.6重量份、96.7重量份、96.8重量份、96.9重量份、97重量份、97.1重量份、97.2重量份、97.3重量份、97.4重量份、97.5重量份、97.6重量份、97.7重量份、97.8重量份、97.9重量份或98重量份。
在本发明中，所述原料优选还包括钙基添加剂，所述钙基添加剂包括生石灰、石灰石、白云石的一种或多种；所述钙基添加剂在原料中的含量优选为0～0.1重量份，具体可为0.01重量份、0.02重量份、0.03重量份、0.04重量份、0.05重量份、0.06重量份、0.07重量份、0.08重量份、0.09重量份或0.1重量份。
本发明还提供了一种球团矿的制备方法，包括以下步骤：
a)将2～4重量份的脱硫灰混合料和96～98重量份的含铁粉料混合造球，得到生球；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％；
b)将所述生球进行焙烧，得到球团矿。
在本发明提供的制备方法中，首先将脱硫灰混合料和含铁粉料混合造球。其中，所述脱硫灰混合料和含铁粉料的具体成分、规格和用量比例在上文中已经介绍，在此不再赘述。在本发明中，所述混合造球优选分两步进行，即先将脱硫灰混合料和含铁粉料混合，得到球团混合原料；之后再将所述球团混合原料进行造球。其中，所述造球优选在圆盘造球机中进行，所述圆盘造球机的直径优选为6000mm，转速优选7～10r/min，倾角优选为45～55°。混合造球结束后，得到生球。在本发明中，优选对混合造球得到的生球进行筛选，获得符合尺寸要求的生球。在本发明提供一个实施例中，筛选后合格生球的直径为8～16mm，具体可为8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm或16mm。
得到生球后，对所述生球进行焙烧。在本发明中，在进行焙烧之前，所述生球优选先进行预热，其中，所述预热的温度优选为900～1100℃，具体可为900℃、950℃、1000℃、1050℃或1100℃；所述预热的时间优选为5～10min，具体可为5min、6min、7min、8min、9min或10min；所述预热的过程中所产生的烟气的氧含量优选≥16％，具体可为16％、17％、18％、19％或20％；所述预热采用的装置优选为链篦机。在本发明中，所述焙烧的温度优选为1200～1300℃，具体可为1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃或1300℃；所述焙烧的时间优选为7～16min，具体可为7min、8min、9min、10min、11min、12min、13min、14min、15min或16min；所述焙烧的过程中所产生的烟气的氧含量优选≥16％，具体可为16％、17％、18％、19％或20％；所述焙烧采用的装置优选为回转窑。焙烧结束后，冷却，得到球团矿。其中，所述冷却的方式优选为环冷。
本发明使用脱硫灰替代部分膨润土作为球团矿的生产原料，可在满足生球相关性能的同时，减少膨润土的用量，从而提高球团矿的品位、强度和冶金性能。而且，将脱硫灰作为球团矿的生产原料也使工业固废脱硫灰得以资源化利用，不但解决了脱硫灰长期堆放占用土地、造成土地资源浪费的问题，还降低了球团矿的生产成本，使产品更具市场竞争力。
在本发明提供的优选技术方案中，将生球预热和/或焙烧阶段所产生的烟气氧含量控制在≥16％，氧气浓度越高越有利于生球中的亚铁氧化，从而降低成品球中亚铁含量，提高球团矿的品位。
实验结果表明，按照本发明的原料配方生产球团矿时，生球的下落强度＞3.5次/0.5m，抗压强度≥29N/个，爆裂温度高于355℃；成品球的亚铁含量＜1.5wt％，全铁含量＞60wt％，抗压强度＞2600N/个。
为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
本发明下述实施例和比较例中，所使用的脱硫灰为干法脱硫副产物，含水量＜2wt％，中位粒径＜20μm，主要成分为氢氧化钙(10～20wt％)、碳酸钙(20～30wt％)和半水亚硫酸钙(45～50wt％)。
本发明下述实施例和比较例中，所使用的铁精粉的铁含量为66wt％，粒度为200目，含水量为7～9wt％。
实施例1
添加脱硫灰生产铁矿球团的方法，包括如下步骤：
将烘干后的膨润土和脱硫灰混合，得到脱硫灰混合料；所述脱硫灰在混合料中的含量为10wt％；
将所得的脱硫灰混合料在雷蒙磨研磨混合至200目；
将研磨后的脱硫灰混合料和铁精粉按一定比例配料并搅拌混合制得球团混合原料；其中，脱硫灰混合料3重量份、铁精粉97重量份；
将所得的球团混合原料在圆盘造球机造球并筛分得到合格生球(直径8～16mm)；
将所得的合格生球在链篦机中预热后进回转窑中进行焙烧，环冷冷却，最后成品球入库；其中，预热温度为900℃、预热时间为18min，焙烧温度为1200℃、焙烧时间为30min，预热和焙烧过程烟气中氧含量均大于16％。
实施例2
添加脱硫灰生产铁矿球团的方法，包括如下步骤：
将烘干后的膨润土和脱硫灰混合，得到脱硫灰混合料；所述脱硫灰在混合料中的含量为15wt％；
将所得的脱硫灰混合料在雷蒙磨研磨混合至200目；
将研磨后的脱硫灰混合料和铁精粉按一定比例配料并搅拌混合制得球团混合原料；其中，脱硫灰混合料3重量份、铁精粉97重量份；
将所得的球团混合原料在圆盘造球机造球并筛分得到合格生球(直径8～16mm)；
将所得的合格生球在链篦机中预热后进回转窑中进行焙烧，环冷冷却，最后成品球入库；其中，预热温度为900℃、预热时间为18min，焙烧温度为1200℃、焙烧时间为30min，预热和焙烧过程烟气中氧含量均大于16％。
实施例3
添加脱硫灰生产铁矿球团的方法，包括如下步骤：
将烘干后的膨润土和脱硫灰混合，得到脱硫灰混合料；所述脱硫灰在混合料中的含量为20wt％；
将所得的脱硫灰混合料在雷蒙磨研磨混合至200目；
将研磨后的脱硫灰混合料和铁精粉按一定比例配料并搅拌混合制得球团混合原料；其中，脱硫灰混合料3重量份、铁精粉97重量份；
将所得的球团混合原料在圆盘造球机造球并筛分得到合格生球(直径8～16mm)；
将所得的合格生球在链篦机中预热后进回转窑中进行焙烧，环冷冷却，最后成品球入库；其中，预热温度为900℃、预热时间为18min，焙烧温度为1200℃、焙烧时间为30min，预热和焙烧过程烟气中氧含量均大于16％。
实施例4
添加脱硫灰生产铁矿球团的方法，包括如下步骤：
将烘干后的膨润土和脱硫灰混合，得到脱硫灰混合料；所述脱硫灰在混合料中的含量为20wt％；
将所得的脱硫灰混合料在雷蒙磨研磨混合至200目；
将研磨后的脱硫灰混合料和铁精粉按一定比例配料并搅拌混合制得球团混合原料；其中，脱硫灰混合料3.6重量份、铁精粉96.4重量份；
将所得的球团混合原料在圆盘造球机造球并筛分得到合格生球(直径8～16mm)；
将所得的合格生球在链篦机中预热后进回转窑中进行焙烧，环冷冷却，最后成品球入库；其中，预热温度为900℃、预热时间为18min，焙烧温度为1250℃、焙烧时间为30min，预热和焙烧过程烟气中氧含量均大于16％。
比较例
未添加脱硫灰生产铁矿球团的方法，包括如下步骤：
将烘干后的膨润土在雷蒙磨研磨混合至200目；
将研磨后的膨润土和铁精粉按一定比例配料并搅拌混合制得球团混合原料；其中，膨润土3重量份、铁精粉97重量份；
将所得的球团混合原料在圆盘造球机造球并筛分得到合格生球(直径8～16mm)；
将所得的合格生球在链篦机中预热后进回转窑中进行焙烧，环冷冷却，最后成品球入库；其中，预热温度为900℃、预热时间为18min，焙烧温度为1200℃、焙烧时间为30min，预热和焙烧过程烟气中氧含量均大于16％。
实施例5
对实施例1～4和比较例制得的球团生球和成品球进行性能与成份测试(检测标准参考为GB T 27692-2011)，结果如表1所示，表1为本发明提供的球团生球和成品球性能测试数据表。
表1生球和成品球性能测试结果
项目 单位 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 比较例
生球落下强度 次/0.5m 3.6 4.2 5.1 4.5 3.5
生球抗压强度 N/个 29 34 33 31 28
生球爆裂温度 ℃ 356 369 375 372 352
成品球亚铁含量 ％ 1.48 1.42 1.40 1.30 1.51
成品球全铁含量 ％ 61.31 61.43 61.61 61.89 61.20
成品球抗压强度 N/个 2612 2788 3052 3132 2548
通过上述性能测试可知，添加脱硫灰后可提高对生球的落下强度、抗压强度和爆裂温度，并提高成品球的抗压强度、冶金性能和原料品位，各项性能指标优良。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种球团矿，由包括以下组分的原料经过造球和焙烧制成：
脱硫灰混合料 2～4重量份；
含铁粉料 96～98重量份；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％。
2.根据权利要求1所述的球团矿，其特征在于，所述含铁粉料的铁含量≥66wt％。
3.根据权利要求1所述的球团矿，其特征在于，所述含铁粉料为铁精粉。
4.根据权利要求1所述的球团矿，其特征在于，所述脱硫灰混合料的粒度≥200目；所述含铁粉料的粒度≥200目。
5.根据权利要求1所述的球团矿，其特征在于，所述原料还包括钙基添加剂，所述钙基添加剂包括生石灰、石灰石和白云石的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的球团矿，其特征在于，所述钙基添加剂在原料中的含量在0.1重量份以下。
7.一种球团矿的生产方法，包括以下步骤：
a)将2～4重量份的脱硫灰混合料和96～98重量份的含铁粉料混合造球，得到生球；
所述脱硫灰混合料由脱硫灰和膨润土组成，所述脱硫灰在脱硫灰混合料中的含量为5～30wt％；
b)将所述生球进行焙烧，得到球团矿。
8.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，所述焙烧的温度为1200～1300℃；所述焙烧的时间为7～16min。
9.根据权利要求7所述的生产方法，其特征在于，步骤b)中，在进行焙烧之前，所述生球先进行预热。
10.根据权利要求9所述的生产方法，其特征在于，所述预热的温度为900～1100℃；所述预热的时间为5～10min。
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