CN110894572B - 一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂及其应用方法 - Google Patents
一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂及其应用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂及其应用方法。复合添加剂包括球团返矿、消石灰和腐殖酸钠。利用该添加剂降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法为:将球团返矿、消石灰和腐殖酸钠混合后,加水进行陈化,陈化物料经过球磨磨细,得到添加剂,将磁铁精矿、球团粘结剂与添加剂依次混匀造球、干燥、预热及氧化焙烧,可显著降低球团焙烧温度,球团焙烧温度平均降低30~50℃,可显著降低生产能耗,提高球团强度指标,且添加剂来源广泛、成本低,方法操作简单、生产成本低、环境友好,满足工业化生产要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种高硅磁铁精矿球团焙烧添加剂,特别涉及一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂,还涉及利用添加剂降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法,属于钢铁冶金领域。
背景技术
烧结矿和球团矿是高炉炼铁的主要炉料,球团矿因其具备优良的冶金性能、良好的机械强度,是理想的高炉原料。目前国外高炉炼铁球团矿比例已超过60%,甚至达到100%,但是国内高炉球团矿配比一般低于20%。其主要原因是国内用于生产球团的铁精矿原料普遍硅含量较高,而国内烧结厂普遍生产“高铁低硅”的高碱度烧结矿,为平衡高炉炼铁碱度,采用高碱度烧结矿配加酸性球团矿的炉料结构。
磁铁矿球团矿氧化焙烧过程中,经历了磁铁矿氧化为三氧化二铁阶段(预热阶段,温度800-950℃),三氧化二铁再结晶阶段(焙烧阶段,温度1250-1320℃),目前普遍认为三氧化二铁再结晶对球团强度起到决定性作用。然而,预热阶段球团氧化程度对球团强度有显著影响,若预热阶段氧化不完全,在焙烧阶段残余的四氧化三铁会发生再结晶,阻碍氧气内扩散,造成球团内外不均匀,进而形成“双层球壳”结构,大大降低球团强度。另一方面,磁铁矿中硅主要以石英形式存在,是一种惰性物质,在球团氧化焙烧条件下仍然保持较高的惰性,阻碍了磁铁矿氧化过程中铁矿颗粒的结晶长大。
为降低高硅型磁铁矿球团氧化焙烧的固结温度,可向球团中配加含钙熔剂(主要包括石灰石、消石灰等),但含钙熔剂分解产生的活性氧化钙与球团中的亚铁、硅等物质容易生成钙铁橄榄石等低熔点物质,可以在一定程度上促进球团中铁颗粒之间的相互作用,但是液相量难以控制,当焙烧温度波动时,球团内部容易出现液相过量的情况,影响焙烧过程气体内扩散,不利于球团矿的氧化。此外,大量配加含钙熔剂会增加高硅球团矿中硅酸钙物相的生成,严重恶化球团矿低温还原粉化、还原膨胀等冶金性能。
因此开发可以降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂及其应用方法,对球团制备工艺过程节能降耗,提高球团品质意义重大。
发明内容
针对现有技术中,高硅磁铁精矿制备氧化球团焙烧温度高、产品强度低、冶金性能差等问题,本发明的第一个目的是在于提供一种降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂,该添加剂可显著降低球团焙烧温度,球团焙烧温度平均降低30~50℃,可显著降低生产能耗,提高球团强度指标。
本发明的第二个目的是在于提供一种降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法,该方法利用球团返矿、消石灰、腐殖酸钠等组成的添加剂可以显著降低球团焙烧温度,球团焙烧温度平均降低30~50℃,可显著降低生产能耗,提高球团强度指标,且该方法操作简单、生产成本低、环境友好,满足工业化生产要求。
为了实现上述技术目的,本发明提供了一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂,其包括以下重量份组分:球团返矿80份~90份;消石灰5份~15份;腐殖酸钠5份~15份。
优选的用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂由以下重量份组分组成:球团返矿80份~87份;消石灰7份~12份;腐殖酸钠6份~13份。
本发明还提供了一种降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法,其包括以下步骤:1)将球团返矿、消石灰和腐殖酸钠混合后,加水进行陈化,陈化物料经过球磨磨细,得到添加剂;
2)将磁铁精矿、球团粘结剂与添加剂依次混匀造球、干燥、预热及氧化焙烧。
优选的方案,球团返矿、消石灰和腐殖酸钠的质量比为80~90:5~15:5~15。球团返矿、消石灰和腐殖酸钠的质量比较优选为80~87:7~12:6~13。
优选的方案,加水的量以保证陈化物料中水分含量为3.5~7.0%。
优选的方案,所述陈化的时间为1~3天。原料之间经过陈化可以对球团返矿表面进行改性,提高表面亲水性。
优选的方案,陈化物料球磨磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量高于90%。通过球磨等机械活化作用改善陈化物料的粒度组成,提高添加剂分散性。
优选的方案,添加剂质量为磁铁精矿干基质量的0.5~2.5%。
本发明的混匀造球、干燥、预热及氧化焙烧为现有技术常见的铁矿球团烧结工艺过程。将磁铁精矿、球团粘结剂与添加剂进行配料后,配加混合料干基质量比7~10%的水分再次混匀,在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,生球干燥完全后,在850~950℃条件下先进行预热10~12min,再在1250~1350℃的条件下进行焙烧10~15min,焙烧完成后,球团冷却至室温,获得成品球团矿。
优选的方案,混匀造球过程采用的设备为辊筒强力混合机。混合物料的水分控制在3%以下。
优选的方案,球团粘结剂常见的为钠基/钙基膨润土,用量为0.2~0.5%。
本发明的降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂包括球团返矿、消石灰和腐殖酸钠组分。球团返矿经过一次氧化焙烧主要成分接近成品球团矿,以三氧化二铁为主,在焙烧过程中有更好的反应活性;消石灰在预热阶段就可以分解成活性氧化钙,因此以此两种组分为复合添加剂在焙烧过程中更容易形成以少量复合铁酸钙为主的液相,复合铁酸钙的熔点仅为1210℃左右,在球团氧化焙烧过程中适量的液相可以起到促进铁矿颗粒粘结,增加球团强度,降低焙烧温度的作用。但是在球团焙烧过程中,液相量需要严格控制,一般认为氧化球团中液相量应控制在5~10%,液相量过高会导致球团粘结、孔隙率降低,反而恶化球团冶金性能。但是球团返矿粒度较粗,表面性质较差,直接加入到球团原料中会影响精矿成球性能,将其与消石灰,腐殖酸钠混合后陈化,通过腐殖酸钠的有机组分对球团返矿表面进行改性,提高表面亲水性。再通过球磨等机械活化作用,进一步改善添加剂粒度组成,提高添加剂分散性。
相对于现有技术,本发明的技术方案带来的有益技术效果:
1)本发明的技术方案最大优点是使用添加剂后,可显著降低球团焙烧温度,球团焙烧温度平均降低30~50℃,可显著降低生产能耗,提高球团强度指标。
2)本发明的技术方案提供的添加剂原料组成简单、成本低,避免了大量碱性熔剂和其他添加剂的使用,方法操作简单,不增加新的设备。
3)本发明的技术方案直接使用球团厂常见的球团返矿为改性剂,原料来源广,成本低,通过原料的改性,提高的球团矿表面亲水性和成球性质,使用的复合添加剂可以部分取代膨润土粘结剂的使用,减少球团粘结剂使用量。
具体实施方式
以下实施例旨在进一步说明本发明内容,而不是限制本发明权利要求的保护范围。
对比例1
不使用添加剂。
以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加1.0%的膨润土混匀,加入适量水分后,在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.1次·(0.5m·个)-1,抗压强度15N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1320℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2120N。
对比例2
单独采用反矿(起反作用)。
以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加1.0%的膨润土,1%的球团返矿混匀,加入适量水分后,在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度2.3次·(0.5m·个)-1,抗压强度13N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1320℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为1830N。
对比例3
单独采用消石灰(几乎不起作用)。
以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加1.0%的膨润土和0.1%的消石灰并混匀,加入适量水分后,在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度2.2次·(0.5m·个)-1,抗压强度12N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1320℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2150N。
对比例4
采用返矿+腐殖酸钠(几乎不起作用)必须协同效果好。
首先按照质量比将85%球团返矿和15%腐殖酸钠配料混匀后加入3.5%的水分,陈化3天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为95%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加0.5%的膨润土、1.0%的复合添加剂,加入适量水分并混匀,在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度2.4次·(0.5m·个)-1,抗压强度13N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1300℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2102N。
实施例1:
首先按照质量比将80%球团返矿、15%消石灰和5%腐殖酸钠配料混匀后加入3.5%的水分,陈化3天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为95%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加0.3%的膨润土、0.5%的复合添加剂并混合均匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.3次·(0.5m·个)-1,抗压强度16N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1280℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2530N。
实施例2:
首先按照质量比将80%球团返矿、5%消石灰和15%腐殖酸钠配料混匀后加入7.0%的水分,陈化1天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为95%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加0.5%的膨润土、2.5%的复合添加剂并混匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.8次·(0.5m·个)-1,抗压强度17N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1270℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2420N。
实施例3:
首先按照质量比将90%球团返矿、5%消石灰和5%腐殖酸钠配料混匀后加入6.5%的水分,陈化3天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为98%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位65.3%,二氧化硅含量7.3%)原料,添加0.2%的膨润土、1.5%的复合添加剂并混匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.3次·(0.5m·个)-1,抗压强度18N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1290℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2620N。
实施例4:
首先按照质量比将82%球团返矿、12%消石灰和6%腐殖酸钠配料混匀后加入5.2%的水分,陈化1天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为98%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位66.3%,二氧化硅含量8.1%)原料,添加0.5%的膨润土、0.8%的复合添加剂并混匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.4次·(0.5m·个)-1,抗压强度17N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1280℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2700N。
实施例5:
首先按照质量比将87%球团返矿、7%消石灰和6%腐殖酸钠配料混匀后加入4.5%的水分,陈化2天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为97%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位66.3%,二氧化硅含量8.1%)原料,添加0.3%的膨润土、0.5%的复合添加剂并混匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.2次·(0.5m·个)-1,抗压强度16N·个-1,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1270℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2720N。
实施例6:
首先按照质量比将80%球团返矿、7%消石灰和13%腐殖酸钠配料混匀后加入4.5%的水分,陈化2天,然后将混合物料置于球磨机中磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量为97%,制备达到复合添加剂。以某进口高硅磁铁精矿为(铁品位66.3%,二氧化硅含量8.1%)原料,添加0.4%的膨润土、0.5%的复合添加剂并混匀,加入适量水分后在圆盘造球机内制备成直径8~12mm的生球,控制生球水分8.5%,生球落下强度3.7次·(0.5m·个)-1,抗压强度18N·个-1,生球脱水干燥后,预热温度900℃,预热时间10min,焙烧温度1290℃,焙烧时间10min。焙烧成品球平均强度为2820N。
Claims (4)
1.一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂,其特征在于:包括以下重量份组分:
球团返矿80份~90份;
消石灰5份~15份;
腐殖酸钠5份~15份。
2.根据权利要求1所述的一种用于降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的添加剂,其特征在于:由以下重量份组分组成:
球团返矿80份~87份;
消石灰7份~12份;
腐殖酸钠6份~13份。
3.一种降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法,其特征在于:包括以下步骤:
1)将球团返矿、消石灰和腐殖酸钠混合后,加水进行陈化,陈化物料经过球磨磨细,得到添加剂;球团返矿、消石灰和腐殖酸钠的质量比为80~90:5~15:5~15;加水的量以保证陈化物料中水分含量为3.5~7.0%;所述陈化的时间为1~3天;陈化物料经过球磨磨细至小于0.037mm的粒级质量百分比含量高于90%;
2)将磁铁精矿、球团粘结剂与添加剂依次混匀造球、干燥、预热及氧化焙烧;添加剂质量为磁铁精矿干基质量的0.5~2.5%。
4.根据权利要求3所述的一种降低高硅磁铁精矿球团焙烧温度的方法,其特征在于:球团返矿、消石灰和腐殖酸钠的质量比为80~87:7~12:6~13。
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GR01 | Patent grant | ||
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