CN111330727A - 一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法 - Google Patents

一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111330727A
CN111330727A CN202010146064.8A CN202010146064A CN111330727A CN 111330727 A CN111330727 A CN 111330727A CN 202010146064 A CN202010146064 A CN 202010146064A CN 111330727 A CN111330727 A CN 111330727A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pressure
magnetite concentrate
magnetite
concentrate
milling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010146064.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111330727B (zh
Inventor
甘敏
范晓慧
季志云
陈许玲
黄晓贤
高志勇
袁礼顺
王殊
汪国靖
邢金鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central South University
Original Assignee
Central South University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central South University filed Critical Central South University
Publication of CN111330727A publication Critical patent/CN111330727A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111330727B publication Critical patent/CN111330727B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C25/00—Control arrangements specially adapted for crushing or disintegrating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Compounds Of Iron (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，该方法通过协同控制辊磨压力和铁精矿水分，强化了辊磨过程磁铁精矿颗粒微裂纹的产生，充分发挥了高压辊磨对球团原料的活化作用，提高了磁铁矿的氧化性能，为球团焙烧过程氧气在磁铁矿颗粒内部的扩散提供了有利条件，促进了球团的整体高效氧化，实现了磁铁矿的快速充分氧化，同时其生成的高活性Fe2O3促进了球团的再结晶固结，从而降低球团的焙烧温度，实现了球团节能减排。

Description

一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法
技术领域
本发明涉及一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，特别涉及一种通过协同控制磁铁精矿水分和辊磨压力来强化高压辊磨过程中磁铁精矿颗粒表面微裂纹产生和磁铁矿晶格活化，从而提高磁铁精矿氧化性能的目的，属于钢铁冶金的铁矿球团制备领域。
背景技术
铁矿氧化球团具有粒度均匀、冷态抗压和抗磨强度高、还原冶金性能好等特点，是一种优质的炼铁炉料，添加到高炉对冶炼起到增产节焦、降低成本的作用。此外，球团法最显著的优点是能耗低、污染小、产品含铁品位高，其工序能耗仅为烧结工序能耗的一半。由于球团具有这些优点，我国钢铁工业非常重视球团产业的发展，产能已多年超过亿吨规模，球团矿在炼铁炉料中的配比逐年提高。
采用高压辊磨改善铁精矿的成球性能，是球团生产常用的原料预处理措施。国内外球团厂已广泛采用高压辊磨对铁精矿进行预处理。通过高压辊磨机处理，铁精粉颗粒之间相互挤压而破碎，产生许多细粒级颗粒，铁精粉粒度变细、比表面积提高，此外还发生晶格畸变及晶块尺寸的减小，使得物料的表面能、自由能增加，铁精矿表面活性增强，从而可以提高铁精矿的成球性能。
国内外球团采用的原料多为磁铁精矿，除粒度组或者比表面积小需要改善成球性能外，磁铁精矿的氧化对球团质量至关重要，但当前采用高压辊磨对磁铁矿球团氧化的关注较少。磁铁矿氧化形成活性高的Fe2O3，是预热球微晶连接和焙烧球Fe2O3再结晶的关键，磁铁矿氧化进程对球团矿的强度和球团工序能耗有重要影响，磁铁矿氧化如果不充分，会导致球团矿强度降低，而为了提高强度，不得不提高焙烧的温度，会使得球团能耗上升。
因此，如果能够利用高压辊磨提高磁铁精矿的氧化能力，使其能够快速氧化形成高活性的Fe2O3，则可促进后续焙烧过程Fe2O3的再结晶固结，从而可以降低球团的焙烧温度，还可抑制球团壳层结构的形成，确保球团形成内外较为均匀的结构，对优质球团矿制备和球团节能减排具有重要的意义。
发明内容
为提高磁铁精矿氧化性能，本发明的目的是在于提供一种充分发挥高压辊磨对球团原料的活化作用，通过协同控制高压辊磨过程中的压力和原料水分等条件，促进辊磨粉碎过程磁铁精矿微裂纹的形成，提高磁铁矿氧化能力和晶格活性，为磁铁矿颗粒快速充分氧化提供有利条件，为提高球团质量和降低能耗奠定基础。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，该方法是在磁铁矿的高压辊磨过程中，协同控制磁铁精矿适宜水分含量W适宜和适宜辊磨压力P适宜来强化磁铁精矿颗粒表面微裂纹的产生和磁铁矿晶格活化，提高磁铁精矿的氧化性能；
所述适宜辊磨压力值P适宜＝0.4×Pm+0.6×Pn；
所述磁铁精矿适宜水分含量W适宜＝Wp+(0.8～1.5％)；
其中，
Pm为
Figure BDA0002400761640000021
与辊磨压力P的关系曲线图中，
Figure BDA0002400761640000022
取最小值时对应的辊磨压力；
Pn为Sp－S0与辊磨压力P的关系曲线图中，取Sp-S0最大值或增加至不再有明显变化时对应的辊磨压力，辊磨压力P的单位为MPa；当(Sp+x－Sp)/(Sp－Sp-x)≤0.2时，则认为Sp－S0不再有明显变化，x为高压辊磨试验时压力变化的步长，x为0.2～0.5MPa；
Wp为吸附水至饱和的磁铁精矿通过压滤法在施加与辊磨压力P适宜大小相等的压力挤压后，磁铁精矿残留的水分质量百分含量；
S0为高压辊磨前的磁铁精矿比表面积，单位为m2/t；
Sp为辊磨压力P时高压辊磨后磁铁精矿的比表面积，单位为m2/t；
Qp为不同辊磨压力P处理每吨磁铁精矿所消耗的能耗，Qp单位为KJ/t。
优选的方案，在磁铁精矿高压辊磨过程中，测定不同辊磨压力P条件下磁铁精矿比表面积变化，并进一步获得不同辊磨压力P条件下磁铁精矿新增比表面积与高压辊磨能耗之间的关系，从而确定有利于裂纹产生和晶格活化的适宜高压辊磨压力。
优选的方案，磁铁精矿适宜水分含量W适宜的确定是将50g磁铁精矿加水润湿至饱和状态后，置于压模中铺平，在铁精矿表层和底层均放置滤纸后，施加与辊磨压力P适宜相等的压力进行挤压，保压10min，取出磁铁精矿测量其水分含量Wp，确定有利于高压辊磨过程裂纹产生和晶格活化的W适宜＝Wp+(0.8～1.5％)
本发明技术方案对辊磨时磁铁精矿适宜水分的确定，具体如下：将50g铁精矿加水润湿1h至饱和状态，将其放置到Ф50×120mm的压模中铺平，在铁精矿表层和底层均放置20张直径为50mm的滤纸，将装有试样的压模放在液压机上，施加与辊磨压力P适宜相等的压力进行挤压10min，压后取出铁精矿试样测量其水分含量Wp，则适合高压辊磨促进磁铁精矿裂纹产生的水分含量为Wp+(0.8～1.5％)，水分含量指的是质量百分比含量。
本发明技术方案利用高压辊磨的层压粉碎作用，通过协同控制高压辊磨过程中的压力和原料水分等条件，强化辊磨过程磁铁精矿颗粒微裂纹的产生，为球团焙烧过程氧气在磁铁矿颗粒内部的扩散提供有利条件，有利于烧结过程中磁铁矿充分氧化和充分再结晶固结，从而可以在降低球团焙烧温度的条件下获得高品质的球团矿。
本发明技术方案中的高压辊磨过程中，磁铁精矿水分的控制是相当重要的，当高压辊磨原料水分较小时，铁矿颗粒表面水分减小，不利于颗粒之间的紧密，并且增加能耗，从而降低了高压辊磨效果；然而，当高压辊磨原料水分过大，超过一定范围后，出现粘辊现象，恶化了高压辊磨过程，使矿物颗粒难以通过高压对辊，从而不利于对辊压力在颗粒之间的传递，降低了高压辊磨效果。本发明技术方案针对不同的磁铁精矿提供高压辊磨时适宜水分的检测和计算方法。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
(1)本发明利用高压辊磨机的层压粉碎原理，通过加载合适的压力，使料层中颗粒挤压其它邻近颗粒，发生部分破碎、断裂，并在矿石内的晶界面、晶内产生裂纹；同时，在适宜压力下辊磨，使矿物颗粒表面具有合适的水分，当颗粒在高压辊磨过程中产生裂纹后，裂纹中新生的表面吸附水形成吸附层，从而防止裂纹的逾合，并且更有利于裂纹的扩展和新生表面的生成，且适宜的水分可以避免辊磨过程铁精矿结块。
(2)通过大量实验研究，本发明获得了有利于裂纹产生的高压辊磨压力区间和铁精矿适宜水分的计算方法，得到了普适性的规律，具有很好的适应性，通过辊磨压力和铁精矿水分的控制及协同作用，提高磁铁精矿的裂纹率2倍以上，使得磁铁精矿的活化程度和氧化性能得到提高。
(3)磁铁精矿颗粒裂纹的增多和活性提高，加快磁铁矿颗粒的氧化，可以使颗粒氧化由未反应核模型向体积模型过渡，颗粒由逐层氧化向整体氧化发展，使球团获得更好的整体氧化效果，同时促进了氧化产物的再结晶固结，为降低焙烧温度提供了有利条件。
本发明的技术方案通过控制磁铁精矿颗粒表面微裂纹的产生后，可以明显改善球团的高效氧化的焙烧过程：相比未高压辊磨的球团生产操作，可以使磁铁矿球团的焙烧温度下降50～80℃，节约球团能耗2.5～4kgce，同时还可减少球团过程SOx、NOx等的排放。
附图说明
图1为实施例1中Sp-S0、
Figure BDA0002400761640000041
与P的曲线图。
具体实施方式
以下具体实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制权利要求的保护范围。
对比实施例1
采用一种典型磁铁精矿为原料，FeO为26.88％，成分见表1所示。将其制成球团，其适宜的焙烧温度为1280℃，焙烧能耗26.2kgce/t。
对比实施例2
采用表1的磁铁精矿，将其在压力2.0MPa、铁精矿水分8.5％的条件下高压辊磨，辊磨后将其制成球团，其适宜的焙烧温度1260℃，焙烧能耗24.7kgce/t，仅能降低焙烧温度20℃，仅降低能耗1.5kgce/t。
实施例1
采用表1的磁铁精矿，通过不同辊磨压力P条件下的高压辊磨试验，获得比表面积增量(Sp-S0)-P、
Figure BDA0002400761640000052
-P的曲线图并进行拟合(图1)，获得
Figure BDA0002400761640000053
取得最小值时的Pm为2.1MPa，(Sp-S0)达到最大值时的Pn为2.5MPa，计算获得高压辊磨生产运行的压力值K＝0.4×Pm+0.6×Pn＝2.34MPa；在2.34MPa的压力10min，测得压后铁精矿的水分含量为6.2％，则适合高压辊磨促进磁铁精矿裂纹产生的水分为7.0％～7.7％。在压力2.34MPa、铁精矿水分7.0％的条件下高压辊磨，铁精矿颗粒裂纹比例是对比例2的2.3倍；然后将其制成球团，适宜的焙烧温度可以降低至1230℃，焙烧能耗降低至22.50kgce/t。相比未高压辊磨，焙烧温度降低50℃，节约球团能耗3.7kgce。
实施例2
采用表1的磁铁精矿，在压力2.34MPa、铁精矿水分7.4％的条件下高压辊磨，铁精矿颗粒裂纹比例是对比例2的2.9倍；然后将其制成球团，适宜的焙烧温度可降低至1200℃，焙烧能耗降低至21.7kgce/t。相比未高压辊磨，焙烧温度降低80℃，节约球团能耗4.5kgce。
实施例3
采用表1的磁铁精矿，在压力2.34MPa、铁精矿水分7.7％的条件下高压辊磨，铁精矿颗粒裂纹比例是对比例2的2.5倍；然后将其制成球团，适宜的焙烧温度可降低至1220℃，焙烧能耗降低至22.3kgce/t。相比未高压辊磨，焙烧温度降低60℃，节约球团能耗3.9kgce。
表1磁铁精矿化学成分/％
Figure BDA0002400761640000051

Claims (3)

1.一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，其特征在于：在磁铁矿的高压辊磨过程中，协同控制磁铁精矿适宜水分含量W适宜和适宜辊磨压力P适宜来强化磁铁精矿颗粒表面微裂纹的产生和磁铁矿晶格活化，提高磁铁精矿的氧化性能；
所述适宜辊磨压力值P适宜＝0.4×Pm+0.6×Pn；
所述磁铁精矿适宜水分含量W适宜＝Wp+(0.8～1.5％)；
其中，
Pm为
Figure FDA0002400761630000011
与辊磨压力P的关系曲线图中，
Figure FDA0002400761630000012
取最小值时对应的辊磨压力；Pn为Sp－S0与辊磨压力P的关系曲线图中，取Sp-S0最大值或增加至不再有明显变化时对应的辊磨压力，辊磨压力P的单位为MPa；当(Sp+x－Sp)/(Sp－Sp-x)≤0.2时，则认为Sp－S0不再有明显变化，x为高压辊磨试验时压力变化的步长，x为0.2～0.5MPa；
Wp为吸附水至饱和的磁铁精矿通过压滤法在施加与辊磨压力P适宜大小相等的压力挤压后，磁铁精矿残留的水分质量百分含量；
S0为高压辊磨前的磁铁精矿比表面积，单位为m2/t；
Sp为辊磨压力P时高压辊磨后磁铁精矿的比表面积，单位为m2/t；
Qp为不同辊磨压力P处理每吨磁铁精矿所消耗的能耗，Qp单位为KJ/t。
2.根据权利要求1所述的一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，其特征在于：在磁铁精矿高压辊磨过程中，测定不同辊磨压力P条件下磁铁精矿比表面积变化，并进一步获得不同辊磨压力P条件下磁铁精矿新增比表面积与高压辊磨能耗之间的关系，从而确定有利于裂纹产生和晶格活化的适宜高压辊磨压力。
3.根据权利要求1所述的一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法，其特征在于：磁铁精矿适宜水分含量W适宜的确定是将50g磁铁精矿加水润湿至饱和状态后，置于压模中铺平，在铁精矿表层和底层均放置滤纸后，施加与辊磨压力P适宜相等的压力进行挤压，保压10min，取出磁铁精矿测量其水分含量Wp，确定有利于高压辊磨过程裂纹产生和晶格活化的W适宜＝Wp+(0.8～1.5％)。
CN202010146064.8A 2020-02-17 2020-03-05 一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法 Active CN111330727B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2020100960340 2020-02-17
CN202010096034 2020-02-17

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111330727A true CN111330727A (zh) 2020-06-26
CN111330727B CN111330727B (zh) 2021-03-12

Family

ID=71174083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010146064.8A Active CN111330727B (zh) 2020-02-17 2020-03-05 一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111330727B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69601844T2 (de) * 1995-08-11 1999-11-11 Sintokogio Ltd Verfahren zum Erhöhen der Massendichte von Eisenoxidpulver
CN101413057A (zh) * 2008-03-05 2009-04-22 中南大学 低品位及复杂铁矿高效分选方法
CN101643840A (zh) * 2009-09-02 2010-02-10 中南大学 复杂锰矿粉制备球团工艺
CN105731411A (zh) * 2016-01-26 2016-07-06 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN106399608A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 北京科技大学 一种利用高反应性焦炭提高高炉冶炼高铝铁矿效率的方法
CN107217137A (zh) * 2017-06-19 2017-09-29 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种高铬型钒钛磁铁球团矿及提高高铬型钒钛磁铁球团矿质量的方法
CN110453067A (zh) * 2019-09-11 2019-11-15 中南大学 一种含氟铁矿焙烧球团的制备工艺

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69601844T2 (de) * 1995-08-11 1999-11-11 Sintokogio Ltd Verfahren zum Erhöhen der Massendichte von Eisenoxidpulver
CN101413057A (zh) * 2008-03-05 2009-04-22 中南大学 低品位及复杂铁矿高效分选方法
CN101643840A (zh) * 2009-09-02 2010-02-10 中南大学 复杂锰矿粉制备球团工艺
CN105731411A (zh) * 2016-01-26 2016-07-06 中钢集团安徽天源科技股份有限公司 一种机械力化学活化改性磷酸铁锂正极材料的制备方法
CN106399608A (zh) * 2016-09-13 2017-02-15 北京科技大学 一种利用高反应性焦炭提高高炉冶炼高铝铁矿效率的方法
CN107217137A (zh) * 2017-06-19 2017-09-29 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种高铬型钒钛磁铁球团矿及提高高铬型钒钛磁铁球团矿质量的方法
CN110453067A (zh) * 2019-09-11 2019-11-15 中南大学 一种含氟铁矿焙烧球团的制备工艺

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于鸿宾,潘建,朱德庆,廖金能: "高压辊磨强化高镁磁铁矿球团工艺及机理", 《中南大学学报》 *
杜洪缙,朱德庆,杨聪聪,潘建: "高压辊磨和球磨预处理强化", 《烧结球团》 *
郭宇峰，翁文杰，姜涛，刘水石，郝海正: "高压辊磨预处理磁铁精矿制备氧化球团", 《金属矿山》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN111330727B (zh) 2021-03-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110983034B (zh) 一种细粒磁铁精矿制备高还原性、高强度球团矿的方法
CN105132673B (zh) 一种降低含碳含铁粉尘球团料复合造块固体能耗的方法
WO2021197258A1 (zh) 一种由低阶煤制造的氧化球团粘结剂及其制备方法和应用
CN1804057A (zh) 利用细磨钢渣替代膨润土生产球团矿的方法
KR20130053089A (ko) 고로용 부분 환원철 및 그 제조방법
JP2008127580A (ja) ホットブリケットアイアンおよびその製造方法
CN103451421B (zh) 一种高炉瓦斯泥预还原球团的制备方法
CN1861265B (zh) 贫铁矿含碳团块还原生产磁铁矿的选矿工艺
KR102630996B1 (ko) 철광석 미분 응집체 제조 공정 및 응집 생성물
CN105331808B (zh) 一种铁矿粉造块的方法
CN101463421A (zh) 配加氧化铁皮生产球团矿的方法
CN111330727B (zh) 一种基于高压辊磨活化提高磁铁精矿氧化性能的方法
CN101643842A (zh) 强化直接用硫酸渣制取氧化球团的方法
CN113333770A (zh) 一种粉末冶金铁粉的制备方法
CN103160683A (zh) 含高结晶水铁矿石的焙烧预处理方法
CN103031430B (zh) 一种采用高配比返矿制造烧结底料的方法
CN115874047A (zh) 一种含有镜铁矿的熔剂性球团及制备方法
CN115595437A (zh) 一种含镜铁矿球团添加剂及含镜铁矿球团生产方法
CN113621794A (zh) 一种瓦斯灰和煤矸石全资源化协同利用的方法
CN108103308B (zh) 一种用于炼钢污泥造球的装置及方法
CN112824547A (zh) 一种高铝铁矿粉生产烧结矿的方法
CN111809019B (zh) 一种利用高炉灰的高炉铁水脱碳方法
CN114763581B (zh) 一种固废造球工艺及其高效烧结方法
CN111437983B (zh) 一种高压辊磨高效活化球团铁精矿的方法
CN1213006A (zh) 矿粉、焦炭粉冷压造块及造块方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant