CN110029223A - 一种镁基铁焦复合球团及其制备方法 - Google Patents

一种镁基铁焦复合球团及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种镁基铁焦复合球团及其制备方法，所述镁基铁焦复合球团的成分按质量百分数计：固定碳含量为76～85％、金属铁含量为5～10％、灰分含量为10～15％；灰分中MgO/SiO2＝0.2～0.5，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.2～0.4，Cl元素含量小于0.1％。本发明以镁水泥为粘结剂和MgO材料物质，采用冷压成型技术，压制成镁基铁焦复合球团，高压焙烧筛分后直接提供高炉使用，直接使用金属铁粉为原料，减少铁氧化物还原所需要能量和时间，简化了生产工艺流程，缩短了生产时间，节约焦化所需要流程和能源，提高了生产效率，提高了镁基铁焦复合球团高温性能，有效防止镁基铁焦复合球团高温反应粉化后其形成低熔点氧化物熔化堵塞高炉内焦窗，改善其高温性能，提高高炉透气性。

Description

一种镁基铁焦复合球团及其制备方法
技术领域
本发明涉及高炉原燃料领域，尤其涉及一种镁基铁焦复合球团及其制备方法。
背景技术
高炉使用铁焦复合球团时，首先铁焦复合球团中水分、挥发分随着炉料下降和温度的升高而蒸发和挥发，固定碳则与高炉中二氧化碳发生气化反应消耗，随着铁焦复合球团中固定碳的逐渐消耗和温度升高，铁焦复合球团中灰分和未还原铁氧化物会逐渐变软甚至熔化，由于与有机碳基体收缩膨胀速率不同，产生裂痕，加速铁焦复合球团的恶化程度，导致铁焦复合球团高温反应后粉化程度加重，其灰分中氧化物熔点低在高炉内软熔并影响焦窗透气性，限制其使用比例。
国内外申请专利(CN101724746A、CN101619387、CN1341143等)关于铁焦复合球团生产的原料主要为煤粉、含铁原料和粘结剂，采用工艺主要为热压和冷压两种，没有在原料中添加含MgO材料物质，它们在高温反应粉化后其灰分易形成低熔点氧化物熔化，导致灰分与有机碳基体发生分离加速，能够快速降低铁焦复合球团高温强度，同时熔化的氧化物堵塞高炉内焦窗，影响高炉透气性等问题。
采用热压成型技术生产铁焦复合球团，通常需要把炉料加热到一定温度，热压成型设备比较复杂，而且铁焦复合球团需要在焦炉内焦化很长时间，铁氧化物还原成金属铁消耗大量热量，同时添加含MgO材料物质在铁焦复合球团不起粘结作用，生产工艺复杂。
发明内容
本发明的目的是提供一种镁基铁焦复合球团及其制备方法，以金属铁粉末和非炼焦煤为原料，镁水泥为粘结剂和MgO材料物质，采用冷压成型技术，压制成镁基铁焦复合球团，高压焙烧筛分后直接提供高炉使用，生产工艺简单，提高了镁基铁焦复合球团高温性能，有效防止镁基铁焦复合球团高温反应粉化后其形成低熔点氧化物熔化堵塞高炉内焦窗，影响高炉透气性的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种镁基铁焦复合球团，所述镁基铁焦复合球团的成分按质量百分数计：固定碳含量为76～85％、金属铁含量为5～10％、灰分含量为10～15％；灰分中MgO/SiO2＝0.2～0.5，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.2～0.4，镁基铁焦复合球团中Cl元素含量小于0.1％。
所述镁基铁焦复合球团的冷态抗压强度不低于3000N/个，反应性CRI为30～60％；反应后强度CSR不低于50％。
一种镁基铁焦复合球团的制备方法，该方法包括以下步骤：
1)配料：原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末为10％～21％，非炼焦煤为70％～84％，镁水泥为5％～10％；
2)一次混合：在混合机内放入金属铁粉末、镁水泥，混合时间3-5min；并在混合过程中加入占金属铁粉末与镁水泥总质量2％-4％的水蒸汽，得到一次混合料；
3)二次混匀：将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内二次混匀，混合时间3-6min，在二次混合过程中通入占金属铁粉末与非炼焦煤、镁水泥总质量5％～8％的水蒸汽，得到均匀混合料；
4)冷压成型：将步骤3)中得到的均匀混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为10～30mm，强度不低于50N/球的镁基铁焦复合球团生球；
5)高压焙烧：镁基铁焦复合球团生球在压力为10.0-20.0Mpa，温度为200-300℃的条件下焙烧，焙烧时间为30-60min，脱除镁基铁焦复合球团生球中氯元素；
6)筛分：将焙烧好的镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
所述镁水泥初凝时间范围为10～30min。
金属铁粉末含金属铁量大于98wt％，粒度小于1mm占95wt％以上。
所述非炼焦煤的G值≦5。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以镁水泥为粘结剂和MgO材料物质，采用冷压成型技术，压制成镁基铁焦复合球团，高压焙烧筛分后直接提供高炉使用，直接使用金属铁粉为原料，减少铁氧化物还原所需要能量和时间，简化了生产工艺流程，缩短了生产时间，节约焦化所需要流程和能源，提高了生产效率，提高了镁基铁焦复合球团高温性能，有效防止镁基铁焦复合球团高温反应粉化后其形成低熔点氧化物熔化堵塞高炉内焦窗，改善其高温性能，提高高炉透气性
具体实施方式
下面对本发明做详细说明，但本发明的实施范围不仅仅限于下述的实施方式。
一种镁基铁焦复合球团，所述镁基铁焦复合球团的成分按质量百分数计：固定碳含量为76～85％、金属铁含量为5～10％、灰分含量为10～15％；灰分中MgO/SiO2＝0.2～0.5，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.2～0.4，镁基铁焦复合球团中Cl元素含量小于0.1％。
所述镁基铁焦复合球团的冷态抗压强度不低于3000N/个，反应性CRI为30～60％；反应后强度CSR不低于50％。
一种镁基铁焦复合球团的制备方法，该方法包括以下步骤：经过配料、一次混匀、二次混匀、冷压成型、高压焙烧、筛分：
1)配料：原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末为10％～21％，非炼焦煤为70％～84％，镁水泥为5％～10％；
2)一次混合：在混合机内放入金属铁粉末、镁水泥，混合时间3-5min；并在混合过程中加入占金属铁粉末与镁水泥总质量2％-4％的水蒸汽，得到一次混合料；
3)二次混匀：将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内二次混匀，混合时间3-6min，在二次混合过程中通入占金属铁粉末与非炼焦煤、镁水泥总质量5％～8％的水蒸汽，得到均匀混合料；
4)冷压成型：将步骤3)中得到的均匀混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为10～30mm，强度不低于50N/球的镁基铁焦复合球团生球；
5)高压焙烧：镁基铁焦复合球团生球在压力为10.0-20.0Mpa，温度为200-300℃的条件下焙烧，焙烧时间为30-60min，脱除镁基铁焦复合球团生球中氯元素；
6)筛分：将焙烧好的镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
所述镁水泥为氯氧镁水泥，主要成分为MgO，氯化镁为调和剂，初凝时间范围为10～30min。
金属铁粉末含金属铁量大于98wt％，粒度小于1mm占95wt％以上。
所述非炼焦煤的G值≦5。
实施例1
按照铁焦复合球团灰分中MgO/SiO2＝0.2，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.2的比例计算，原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末10％、镁水泥6％、非炼焦煤84％。将金属铁粉末、镁水泥放入混合机内一次混，金属铁粉末含金属铁量为98.8％，粒度小于1mm占95.6％，混合时间3min；并在混合过程中加入(金属铁粉末+镁水泥)物料总质量2％的水蒸汽，得到一次混合料；再将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内充分混匀，混合时间3min，在二次混合过程中通入占总物料质量5％的水蒸汽；将混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为10mm强度不低于50N/球的铁焦复合球团生球；镁基铁焦复合球团生球在压力为10.0Mpa，温度为200℃的条件下焙烧，焙烧时间为30min，将焙烧好镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
实施例2
按照铁焦复合球团灰分中MgO/SiO2＝0.4，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.3的比例计算，原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末为15％、镁水泥5％、非炼焦煤80％。金属铁粉末、镁水泥放入混合机内充分混，金属铁粉末含金属铁量为99.6％，粒度小于1mm占96.6％，混合时间4min；并在混合过程中加入(金属铁粉末+镁水泥)物料总质量3％的水蒸汽，得到一次混合料；再将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内混匀，在二次混合过程中通入占混合物料总质量8％的水蒸汽；将混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为10mm强度不低于50N/球的铁焦复合球团生球；镁基铁焦复合球团生球在压力为15.0Mpa，温度为300℃的条件下焙烧，焙烧时间为40min，将焙烧好镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
实施例3
按照铁焦复合球团灰分中MgO/SiO2＝0.3，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.4的比例计算，原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末21％、镁水泥10％、非炼焦煤69％。金属铁粉末、镁水泥放入混合机内充分混，金属铁粉末含金属铁量为98.8％，粒度小于1mm占97.6％，混合时间5min；并在混合过程中加入(金属铁粉+镁水泥)物料总质量4％的水蒸汽，得到一次混合料；再将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内一次混匀，在二次混合过程中通入占混合物料总质量7％的水蒸汽；将混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为30mm强度不低于50N/球的铁焦复合球团生球；镁基铁焦复合球团生球在压力为20.0Mpa，温度为300℃的条件下焙烧，焙烧时间为60min，将焙烧好镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
实施例4
按照铁焦复合球团灰分中MgO/SiO2＝0.5，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.4的比例计算，原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末10％、镁水泥10％、非炼焦煤为80％。金属铁粉末、镁水泥放入混合机内充分混，金属铁粉末含金属铁量为99.6％，粒度小于1mm占98.6％，混合时间5min；并在混合过程中加入(金属铁粉+镁水泥)物料总质量4％的水蒸汽，得到一次混合料；再将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内一次混匀，在二次混合过程中通入占混合物料总质量6％的水蒸汽；将混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为30mm强度不低于50N/球的铁焦复合球团生球；镁基铁焦复合球团生球在压力为20.0Mpa，温度为300℃的条件下焙烧，焙烧时间为50min，将焙烧好镁基铁焦复合球团筛分，10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
实施例1-4效果分析数据见表1：
表1实施例效果

Claims (6)

1.一种镁基铁焦复合球团，其特征在于，所述镁基铁焦复合球团的成分按质量百分数计：固定碳含量为76～85％、金属铁含量为5～10％、灰分含量为10～15％；灰分中MgO/SiO2＝0.2～0.5，(MgO+A12O3)/(SiO2+Fe2O3)＝0.2～0.4，镁基铁焦复合球团中Cl元素含量小于0.1％。
2.根据权利要求1所述的一种镁基铁焦复合球团，其特征在于，所述镁基铁焦复合球团的冷态抗压强度不低于3000N/个，反应性CRI为30～60％；反应后强度CSR不低于50％。
3.一种如根据权利要求1或2所述的镁基铁焦复合球团的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)配料：原料配比按质量百分数计为：金属铁粉末为10％～21％，非炼焦煤为70％～84％，镁水泥为5％～10％；
2)一次混合：在混合机内放入金属铁粉末、镁水泥，混合时间3-5min；并在混合过程中加入占金属铁粉末与镁水泥总质量2％-4％的水蒸汽，得到一次混合料；
3)二次混匀：将一次混合料和非炼焦煤放入混合机内二次混匀，混合时间3-6min，在二次混合过程中通入占金属铁粉末与非炼焦煤、镁水泥总质量5％～8％的水蒸汽，得到均匀混合料；
4)冷压成型：将步骤3)中得到的均匀混合料在对辊压球机上冷压成型制得直径为10～30mm，强度不低于50N/球的镁基铁焦复合球团生球；
5)高压焙烧：镁基铁焦复合球团生球在压力为10.0-20.0Mpa，温度为200-300℃的条件下焙烧，焙烧时间为30-60min，脱除镁基铁焦复合球团生球中氯元素；
6)筛分：将焙烧好的镁基铁焦复合球团筛分，粒度为10-30mm的为成品镁基铁焦复合球团。
4.根据权利要求3所述的一种镁基铁焦复合球团的制备方法，其特征在于，所述镁水泥初凝时间范围为10～30min。
5.根据权利要求3所述的一种镁基铁焦复合球团的制备方法，其特征在于，金属铁粉末含金属铁量大于98wt％，粒度小于1mm占95wt％以上。
6.根据权利要求3所述的一种镁基铁焦复合球团的制备方法，其特征在于，所述非炼焦煤的G值≦5。
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