CN111944994B - 一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法包括：将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料；加热煤焦油，并向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂；先向混料机中通入水蒸气，然后分别将一次混合原料和粘结剂加入至混料机中，使一次混合原料和粘结剂均匀混合得到二次混合原料；将二次混合原料压制成球团；将压制成型后的球团进行干燥去除球团内的游离水，获得干球；将干球进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水；将焙烧后的球团进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到最终的含锰粉末压制球团。本发明制备的锰粉球团无新增灰分并减少后续冶炼中的外配焦炭。

Description

一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法

技术领域

本发明涉及含锰粉末压球工艺领域，具体涉及一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法。

技术背景

对于炼钢企业来说，锰是不可缺少的元素，因此有“无锰不成钢”之说。随着国内市场对钢材需求的不断增加,锰系合金的产量也随之增长，随之而来的是对锰矿的需求大幅度增长。我国的锰矿资源多而不富，锰平均品位约为22％，而富锰矿石(氧化锰矿石Mn≥30％、碳酸锰矿石Mn≥25％)资源仅占总资源的6.71％。随着多年的开采，国内生产的锰矿已远不能满足要求，每年需大量进口。国内普遍采用块矿利用电炉或高炉冶炼锰系合金,这也进一步的加剧了资源紧缺的情况。为了缓解资源紧张,很多厂家开始较多比例地使用粉锰矿来冶炼,但是粉矿量增加,直接冶炼将导致炉况不稳、难以控制等不利因素,这就要求将粉矿压制成块或团后再冶炼。粉矿制成块或团,一般采用的方法有烧结、球团、压团三种。目前，世界上锰矿粉造块多采用烧结法，只有当锰精矿粉粒度很细(例如-0.074mm在80％以上)，则采用球团或压团方法。

1、烧结法。选用粒度小于8-10mm的锰矿粉、选矿精矿配入一定数量的熔剂和燃料,经混合制粒后布在烧结机上,主要靠烧结时产生的液相来粘结矿物颗粒,在高温的作用下烧成具有一定粒度和强度的烧结矿。它具有产量大、对矿石适应性强、工艺简单可靠、脱硫率较高(一般90％),但是,由于烧结法需要加入相当数量的固体燃料，通常残留较多的碳(0.3％-0.9％)，成品率较低。2、球团法。将锰精矿配入添加剂或粘结剂,经混匀后在造球机上制成一定尺寸的小球,再进行预热、高温固结而获得足够强度的球团矿。与烧结法相比，具有粒度均匀、化学成分均一、能耗低、不含碳、球团粉末量少等优点。3、压球法。将锰精矿与粘结剂混合均匀，在一定压力下模压成型，包括冷压法和热压法。优点是流程简单、投资省、成本低、无需消耗燃料、能耗低、粒度均一等优点。与烧结法和球团法比较，压球法具有原料粒度范围更宽、不需要高温焙烧以及工艺流程短、设备少等优点，但是对于粘结剂的要求更高，不是烧结法或球团法通过高温焙烧(1000℃以上)获得锰硅酸盐作为重要的粘结相，而是全部由外加粘结剂提供低温和高温强度，所以粘结剂配方是压球法的关键。

申请号CN200810233617.2提出一种压球法，把锰矿粉料、含锰烟尘和煤、焦粉以及粘结剂加入混碾机中混合，然后在对辊压球机中模压，最后在链蓖式干燥机上进行干燥，该专利所制得的干球爆裂温度低。申请号CN201110225495.4介绍了一种压球法，把锰矿粉、锰铁除尘粉、煤粉、粘结剂一起混合，然后在压球机中模压成型，最后干燥，粘结剂为废纸浆液或水玻璃。该方法缺点是所制得的球团高温强度低以及粘结剂产生的灰分大。

综上所述,为了解决含锰粉末压制球团中粘结剂会产生大量灰分以及球团高温强度低的问题,急需一种新的含锰粉末压制球团的制备方法。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种以煤焦油和煤沥青作为粘结剂的具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，该方法一方面能够降低粘结剂所产生的灰分、提高球团高温强度，另一方面粘结剂所生产的焦炭可以作为后续锰铁合金冶炼时的还原剂，其具体技术方案如下：

S1、将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料,其中石灰石的质量为含锰粉末总质量的3-5％；

S2、加热煤焦油，并向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂；

S3、先向混料机中通入水蒸气，然后分别将S1中的一次混合原料和S2中的粘结剂加入至混料机中，使一次混合原料和粘结剂均匀混合得到二次混合原料,所加入的粘结剂的质量为S1中含锰粉末总质量的8-10％；

S4、将S3中的二次混合原料压制成球团；

S5、将S4中所压制成型的的球团进行干燥,去除球团中的游离水,获得干球；

S6、将S5中所获得的干球进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水；

S7、将S6中焙烧后的干球进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到具有自还原性能的含锰粉末压制球团。

以煤焦油和煤沥青的混合物作为粘结剂，不仅可以提高球团的高温强度，减少球团制备过程中的挥发成分，另外煤焦油和煤沥青热处理后碳化，生成了焦炭，焦炭可以作为锰铁合金冶炼中的还原剂，在后续的锰铁合金冶炼中减少外配焦炭的需求量，降低了生产成本，煤焦油和煤沥青生成了焦炭，而焦炭又作为内配的还原剂，因此煤焦油和煤沥青的混合粘结剂不会额外增加球团的灰分。

进一步的，所述含锰粉末包括锰矿粉和含锰粉尘，所述锰矿粉和含锰粉尘的质量比为6:4-7:3。

含锰粉尘包括高炉灰和电炉灰，高炉灰和电炉灰是含锰矿石经过高炉或电炉冶炼锰铁合金的时候挥发出来的粉尘。

进一步的，在S1中将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料时，锰矿粉的粒度在5mm以下，其中粒度在0.5mm以下锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的20-30％，含锰粉尘的粒度在2mm以下，其中粒度在0.074mm以下的含锰粉尘的质量占含锰粉尘的总质量的70-80％。

进一步的，粒度在0.074mm的石灰石占石灰石总质量的80％以上，石灰石是锰矿冶炼中的熔剂，对于具有自还原性的球团来说，石灰石可以调节球团的碱度，在选择石灰石的添加量时可以根据含锰粉末的碱度进行调节，另外石灰石还可以作为无机粘结剂，提高分子粘结力和毛细力。

进一步的，在S2中，煤焦油与煤沥青的质量比为2：1-4:1。

进一步的，所采用的煤沥青的粒度在0.15mm以下。

进一步的，在S2中加热煤焦油时，煤焦油的温度加热至120-140℃。

进一步的，在S3中，水蒸气中水分的质量占二次混合原料总质量的8-10％，混料机出口的二次混合原料的温度控制在75-90℃。水分的添加量将会影响成球率和各级产品的强度，水分过高或过低，成球率和抗压强度均较低。

进一步的，在S4的过程中，采用对辊压球机进行制球，对辊压球机的压力为30-35Mpa，所制得的球团为椭圆形，球团的尺寸为60mmx40mmx20mm。

进一步的，在S5中进行干燥时，包括第一次干燥和第二次干燥；第一次干燥的温度为95℃，时长为5h；第二次干燥的温度为120℃，时长为3-5h。在S4中所制成的球团为湿球，含水量较高，因此需要对球团进行干燥，若直接采用高温干燥将会导致球团内的水分蒸发过快，从而导致蒸气的压力过大，使球团产生裂纹。因此现在95℃下干燥，然后再在120℃下进行干燥，可以避免球团内部和表面产生裂纹，并保证球团的干燥速率。

进一步的，在S6中进行焙烧时，将干球放置在焙烧炉中进行焙烧，在通入空气条件下向焙烧炉中鼓风加热，加热的温度为280-360℃，加热的时长为30-40min。煤焦油和煤沥青中含有大量小分子物质，这些小分子物质在焙烧的过程中，经过280-360℃的高温加热会迅速氧化并挥发出来。上述小分子物质以及结晶水等挥发分会影响碳化后球团的质量，通过焙烧使挥发分氧化挥发，从而去除球团中的小分子物质以及结晶水。

进一步的，在S7中进行碳化时,碳化过程在隔绝空气的条件下进行，碳化的温度控制在550-600℃，碳化的时长为30min以上。煤焦油和煤沥青中含有稠环芳烃分子混合物，这些稠环芳烃分子混合物在550-600℃的温度下将会发生分解、环化、芳构化、缩聚直至成焦等一系列反应，转变成粘结焦。粘结焦可以作为锰铁合金冶炼中的还原剂，含锰粉末压制球团中所存在的粘结焦使得含锰粉末压制球团在后续锰铁合金的冶炼中具有自还原性，减少后续冶炼中焦炭的添加量，降低了生产的成本。

进一步的，所述煤焦油为高温煤焦油，所述煤沥青为高温煤沥青。高温煤焦油中含有大量的沥青，相对于中、低温煤焦油，更适合作为粘结剂，同时具有更高的结焦值，结焦值越高，所产生的焦炭数量就越多，经S7的碳化过程后所产生的灰分也就越小；高温煤沥青相对于中、低温煤沥青的结焦值更高，粘接性能更好，且高温煤沥青的价格更加低廉。

有益效果：1.本发明在S2中通过加热煤焦油，并向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂；以煤焦油和煤沥青的混合物作为粘结剂，一方面能够提高煤焦油的粘结性能和结焦值，另一方面又能降低煤沥青的软化点温度，实现低温模压成型，球团冷热强度高,避免粘结剂成分单一的缺点，而且与其它粘结剂相比,以煤焦油和煤沥青作为粘结剂,经S7的碳化过程后粘结剂转化成焦炭,焦炭作为后续锰铁合金冶炼的还原剂，不会额外增加球团的灰分；

2.本发明优选采用高温煤焦油和高温煤沥青的混合物作为粘结剂，一方面可以使粘结剂的碳化结焦值更高，结焦值能够达到50％以上，提高含锰粉末压制球团的高温强度，而结焦值越高，经S7的碳化过程后粘结剂转化为焦炭的数量也越高，从而进一步减少制备过程中挥发分的成分，另一方面高温煤沥青的价格较为低廉，可以降低企业的成本；

3.在锰铁合金的冶炼过程中，一般需要消耗焦炭120-300kg/t作为还原剂，采用本发明所公开的方法制备的含锰粉末压制球团在碳化后已经形成了焦炭，焦炭既作为含锰粉末压制球团的粘结剂，又可以作为锰铁合金冶炼过程中的内配燃料，减少后续锰铁合金冶炼中焦炭的需求量，降低了昂贵的外加焦炭所产生的成本；

4.在S5的球团干燥过程中，采用不同的温度分两次对湿球进行干燥，第一次干燥时温度较低，可以避免球团内水分蒸发过快，蒸气压力过大，避免球团产生裂纹，第二次干燥时的温度相对第一次干燥较高，能够加快干燥的速率，节约时间；

5.在含锰粉末压制球团的制备过程中，经过了焙烧和碳化，既可以大幅度提高球团的爆裂温度，又可以减少锰铁合金厂空气污染，还可以极大地提高球团的冷热强度，以及解决了煤焦油和煤沥青热稳定性差的缺点；

6.由于电炉灰和高炉灰等含锰粉末的粒度太细，无法采用烧结法制备成球团进行废物利用，本发明采用压制法将电炉灰、高炉灰等含锰粉尘与锰矿粉混合制备成含锰粉末压制球团，一方面可以解决锰铁合金厂回收的废物粉尘由于粒度太细无法利用问题，另一方面又可以提高含锰粉末压制球团中锰的含量。

附图说明

图1本发明含锰粉末压制球团制备的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

在本实施例中，按照以下步骤制备具有还原性的含锰粉末压制球团：

S1、将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料,其中石灰石的质量为含锰粉末总质量的3-5％；

S2、加热煤焦油，并向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂；

S3、先向混料机中通入水蒸气，然后分别将S1中的一次混合原料和S2中的粘结剂加入至混料机中，使一次混合原料和粘结剂均匀混合得到二次混合原料,所加入的粘结剂的质量为S1中含锰粉末总质量的8-10％；

S4、将S3中的二次混合原料压制成球团；

S5、将S4中所压制成型的的球团进行干燥,去除球团中的游离水,获得干球；

S6、将S5中所获得的干球进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水；

S7、将S6中焙烧后的干球进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到具有自还原性能的含锰粉末压制球团。

在本实施例中,煤焦油是装煤炉在隔绝空气的碳化室加热时析出的挥发分,经冷却后回收后所形成的物质,煤焦油在常温下为液态；煤沥青是煤焦油蒸馏加工去除液体馏分后的残余物，在常温下是固态，煤沥青具有结焦值高，粘性大的特点，由于煤沥青的软化点较高，在常温下无法作为粘结剂，因此在S2中加热煤焦油，向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂，以煤焦油和煤沥青的混合物作为粘结剂，一方面可以降低煤沥青的软化点温度，另一方面可以提高煤焦油的粘接性能和结焦值，获得性能良好的低温混合粘结剂，实现低温模压成型，提高球团冷热强度。

在本实施例中以煤焦油和煤沥青的混合物不仅能够作为球团制备过程中的粘结剂，煤焦油和煤沥青经过S7的碳化过程后形成了焦炭，一方面焦炭可以作为后续锰铁合金冶炼过程中的还原剂，降低了后续锰铁合金冶炼中外配焦炭的费用，降低生产成本，另一方面，煤焦油和煤沥青生成了焦炭，而焦炭又作为内配的还原剂，因此煤焦油和煤沥青的混合粘结剂不会额外增加球团的灰分。

在本实施例中，经过S6的将S5中所获得的干球进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水；以及S7的将S6中焙烧后的干球进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到具有自还原性能的含锰粉末压制球团。既可以大幅度提高球团的爆裂温度，又可以减少锰铁合金厂空气污染，还可以极大地提高球团的冷热强度，以及解决了煤焦油和煤沥青热稳定性差的缺点；

进一步的，所述含锰粉末包括锰矿粉和含锰粉尘，所述锰矿粉和含锰粉尘的质量比为6:4-7:3，

在本实施例中，所述含锰粉尘包括高炉灰和电炉灰，高炉灰和电炉灰是含锰矿石经过高炉或电炉冶炼锰铁合金的时候挥发出来的粉尘。在现有技术中，随着环保要求越来越高，锰铁合金厂回收的高炉灰和电炉灰越来越多，这些高炉灰和电炉灰的锰含量较高，可以达到30％以上，若不对高炉灰和电炉灰进行废物利用，锰铁合金厂需要对这些高炉灰和电炉灰进行处理，将会导致资源的浪费并且提高锰铁合金厂的生产成本，由于高炉灰和电炉灰的粒度太细，无法采用烧结法制备球团，本实施例采用压制法将回收的高炉灰和电炉灰与锰矿粉混合制成含锰粉末压制球团，一方面可以达到废物利用，另一方面可以提高锰矿球团锰含量。

进一步的，在S1中将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料时，锰矿粉的粒度在5mm以下，其中粒度在0.5mm以下锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的20-30％，含锰粉尘的粒度在2mm以下，其中粒度在0.074mm以下的含锰粉尘的质量占含锰粉尘的总质量的70-80％。

进一步的，在S2中，煤焦油与煤沥青的质量比为2：1-4:1。

由于煤沥青在常温下是固态，结焦值越高的煤沥青的软化温度越高，也煤焦油在常温下位液态，在煤焦油和煤沥青的配比中以混合后混合物的软化点温度、粘度以及结焦值是影响粘结剂使用的主要因数。煤沥青所占的质量比例越高，混合物的结焦值越高，软化温度越高；而煤焦油所占的比例越高，混合物的结焦值越低，软化温度也越低。当煤焦油：煤沥青的质量比为4：1时，混合物软化点温度为48℃；当煤焦油：煤沥青的质量比为3：1时，软化点温度为56℃，当煤焦油：煤沥青的质量比为2：1时，软化点温度为63℃，，煤焦油：煤沥青的质量比为2：1的混合物的结焦值最高，煤焦油：煤沥青的质量比为3：1的混合物粘结性最好，煤焦油：煤沥青的质量比为4:1的混合物软化点温度最低。

进一步的，在S2中加热煤焦油时，煤焦油的温度加热至120-140℃。将煤焦油加热至120-140℃是为了更好的溶解煤沥青。

进一步的，所采用的煤沥青的粒度在0.15mm以下，所述煤沥青优选非国标的高温煤沥青。

进一步的，在S3中，水蒸气中水分的质量占二次混合原料总质量的8-10％，混料机出口的二次混合原料的温度控制在75-90℃。水分的添加量将会影响成球率和各级产品的强度，水分过高或过低，成球率和抗压强度均较低。

进一步的，在S4的过程中，采用对辊压球机进行制球，对辊压球机的压力为30-35Mpa，所制得的球团为椭圆形，球团的尺寸为60mmx40mmx20mm。

进一步的，在S5中进行干燥时，包括第一次干燥和第二次干燥；第一次干燥的温度为95℃，时长为5h；第二次干燥的温度为120℃，时长为3-5h。在S4中所制成的球团为湿球，含水量较高，因此需要对球团进行干燥，若直接采用高温干燥将会导致球团内的水分蒸发过快，从而导致蒸气的压力过大，使球团产生裂纹。因此现在95℃下干燥，然后再在120℃下进行干燥，可以避免球团内部和表面产生裂纹，并保证球团的干燥速率。

进一步的，在S6中进行焙烧时，将干球放置在焙烧炉中进行焙烧，在通入空气条件下向焙烧炉中鼓风加热，加热的温度为280-360℃，加热的时长为30-40min。煤焦油和煤沥青中含有大量小分子物质，这些小分子物质在焙烧的过程中，经过280-360℃的高温加热会迅速氧化并挥发出来。上述小分子物质以及结晶水等挥发分会影响碳化后球团的质量，通过焙烧使挥发分氧化挥发，从而去除球团中的小分子物质以及结晶水。

进一步的，在S7中进行碳化时,碳化过程在隔绝空气的条件下进行，碳化的温度控制在550-600℃，碳化的时长为30min以上。煤焦油和煤沥青中含有稠环芳烃分子混合物，这些稠环芳烃分子混合物在550-600℃的温度下将会发生分解、环化、芳构化、缩聚直至成焦等一系列反应，转变成粘结焦。粘结焦可以作为锰铁合金冶炼中的还原剂，含锰粉末压制球团中所存在的粘结焦使得含锰粉末压制球团在后续锰铁合金的冶炼中具有自还原性，减少后续冶炼中焦炭的添加量，降低了生产的成本。

在本实施例中依次对球团在95℃以及120℃下进行两次干燥、在280-360℃下进行焙烧和在550-600℃下进行碳化，在95℃以及120℃下干燥去除球团中的游离水，使球团形成干球，在此温度下球团不会因为游离水蒸发过快而影响球团内的压力，避免球团产生细裂纹；在280-360℃下进行焙烧，此时煤沥青以及煤焦油受热分解，使挥发分以及结晶水快速挥发，此时球团已经形成干球，抗爆裂强度增强，使挥发分以及结晶水快速挥发不会使干球产生细裂纹，煤沥青以及煤焦油在550-600℃下进行碳化产生粘结焦。

进一步的，在本实施例中所述煤焦油为高温煤焦油，所述煤沥青为高温煤沥青。

煤焦油分为低温、中温和高温煤焦油，中、低温煤焦油的组成和性质与高温煤焦油有较大差别，中低温煤焦油中含有较多的含氧化合物及链状烃，而高温煤焦油中含有大量的沥青，更适合作为粘结剂，同时具有更高的结焦值，结焦值越高，所产生的焦炭数量就越多，因此煤焦油优选为高温煤焦油，可以选用炼焦厂未加工的原始煤焦油。

煤沥青也分为低温、中温和高温煤沥青，煤沥青研究中常用甲苯和喹啉两种溶剂将煤沥青分成甲苯可溶物、喹啉可溶甲苯不溶物和喹啉不溶物3种成分(分别称为γ树脂、β树脂和α树脂)，其中β树脂决定了粘结剂的性能,结焦值决定了热处理后碳化值，即生成的焦炭数量。低温煤沥青β树脂含量低，因此低温煤沥青作为粘结剂性能低，低温煤沥青以及中温煤沥青的结焦值比高温煤沥青低，生成的焦炭数量少，导致挥发分更高，并且中温煤沥青的价格更加高昂，因此煤沥青优选为高温煤沥青。

在本实施例的S2中选用高温煤焦油和高温煤沥青制备粘结剂，一方面价格较为低廉，另一方面可以获得更高的碳化结焦值，结焦值能够达到50％以上，结焦值越高所转化的焦炭数量越多，从而可以进一步减少制备过程中挥发分的成分；另外还提高含锰粉末压制球团的高温强度。

实施例2

如图1所示，本实施例按照以下步骤制备具有还原性的含锰粉末压制球团，并在制备过程中检测含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标，具体步骤如下：

S1、第一次混合,将含锰粉末和石灰石混合并加入到混蹍机中搅拌得到一次混合原料；所述含锰粉末包括锰矿粉和含锰粉尘，所述锰矿粉和含锰粉尘的质量比为7:3，含锰粉尘包括高炉灰和电炉灰，锰矿粉的粒度在5mm以下，其中，粒度在3-5mm之间的锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的31％，粒度在0.5-3mm之间的锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的44％，粒度在0.5mm以下锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的25％，含锰粉尘的粒度在2mm以下，其中粒度在0.074mm以下的含锰粉尘的质量占含锰粉尘的总质量的70-80％，石灰石的添加量为含锰粉末总质量的3％，粒度在0.074mm的石灰石占石灰石总质量的80％以上。

S2、制备粘结剂,首先将高温煤焦油放入到加热器中，将加热器升温至130℃，然后向高温煤焦油中加缓缓加入高温煤沥青并搅拌，直到高温煤焦油与高温煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂，高温煤沥青的粒度在0.15mm以下，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比为2:1；

S3、第二次混合,先向卧式混料机中通入水蒸气，然后分别将一次混合原料和粘结剂加入至混料机中，使一次混合原料和粘结剂均匀混合得到二次混合原料，所加入的粘结剂为含锰粉末总质量的8％，所加入的水蒸气中水分的总质量占二次混合原料的10％，混料过程中控制混料机出口的物料温度为75-90℃；

S4、制球,通过皮带将二次混合原料输送至对辊压球机中压制成球团，辊压球机的压力为30-35Mpa，所制得的球团的为椭圆形，尺寸为60mmx40mmx20mm；在制球完成后所获得的球团为湿球，检测湿球的落下强度；

S5、干燥,将压制成型后的球团转移至干燥仓中进行干燥，去除球团中的游离水，获得干球，干燥分为两次进行，第一次干燥的温度为95℃，时长为5h；第二次干燥的温度为120℃，时长为3-5h；在球团干燥完成后，检测干球的干燥抗压强度；

S6、氧化焙烧,将干球放在焙烧炉中以及在空气气氛中进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水，焙烧时的温度为280℃，保温时间为40分钟；在干球焙烧完成后，干球内的挥发分以及结晶水氧化挥发，检测球团的挥发抗压强度；

S7、碳化,将焙烧后的球团放在炭化炉并在隔绝空气的条件下进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到具有自还原性的含锰粉末压制球团，碳化时的温度为550℃，保温时间为30分钟。在球团碳化完成后，检测球团的碳化抗压强度。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为10.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为980N，球团挥发抗压强度为935N，球团碳化抗压强度为1650N。

实施例3

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为12.5次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1130N，球团挥发抗压强度为1024N，球团碳化抗压强度为1783N。

实施例4

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油和高温煤沥青的质量比例为3：1。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为13.8次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1180N，球团挥发抗压强度为1053N，球团碳化抗压强度为1725N。

实施例5

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例4的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为3:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为15.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1286N，球团挥发抗压强度为1253N，球团碳化抗压强度为1984N。

实施例6

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为4:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的8％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为9.3次·(1m)^-1，干燥抗压强度为953N，球团挥发抗压强度为942N，球团碳化抗压强度为1574N。

实施例7

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为4:1；在S3中中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为11.6次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1125N，球团挥发抗压强度为1087N，球团碳化抗压强度为1772N。

实施例8

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为3:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％；在S6氧化焙烧过程中，焙烧时的温度为360℃，时长为30分钟。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为15.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1286N，球团挥发抗压强度为1162N，球团碳化抗压强度为1879N。

实施例9

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为3:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％；在S6氧化焙烧过程中，焙烧时的温度为280℃，时长为40分钟；在S7中，碳化时的温度为600℃，时长为30分钟。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为15.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1286N，球团挥发抗压强度为1253N，球团碳化抗压强度为2159N。

实施例10

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为3:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％；不进行S5的二次干燥过程；在S6氧化焙烧过程中，焙烧时的温度为280℃，时长为40分钟；在S7中，碳化时的温度为600℃，时长为30分钟。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为15.2次·(1m)^-1，球团挥发抗压强度为1023N，球团碳化抗压强度为1743N。部分球团表面出现较少的细裂纹。

在本实施例中，由于没有经过S5的二次干燥过程，而直接进行S6中在280℃下焙烧，导致球团中所含有的游离水快速蒸发，造成球团内蒸气压力过大，使含锰粉末压制球团产生细裂纹。

实施例11

本实施例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中，高温煤焦油与高温煤沥青的质量比例为3:1；在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％；不进行S6的氧化焙烧过程，在S7中，碳化时的温度为600℃，时长为30分钟。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为15.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1286N，球团碳化抗压强度为1352N，部分含锰粉末压制球团表面有较多的细裂纹。

在本实施例中，由于没有经过S6的焙烧过程，而直接在S7中温度为600℃下进行碳化，干球中所含有的挥发分以及结晶水会快速挥发，造成干球内蒸气压力过大，并且在碳化过程中会生成粘结焦，粘结焦将球团的气孔堵塞，进一步造成干球内蒸气压力过大，使含锰粉末压制球团表面产生较多的细裂纹。

对比例1

本对比例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中仅用高温煤焦油作为粘结剂,不经过加热器的预热,在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：球落下强度为7.2次·(1m)^-1，干燥抗压强度为785N，球团挥发抗压强度为763N，球团碳化抗压强度为854N。

对比例2

本对比例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中以质量比为1：3的玉米淀粉和煤沥青制备粘结剂，不经过加热器的预热,在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为13.3次·(1m)^-1，干燥抗压强度为1086N，球团挥发抗压强度为785N，球团碳化抗压强度为894N。

对比例3

本对比例的含锰粉末压制球团的制备过程中与实施例2的不同之处在于：在S2中以水玻璃作为粘结剂，水玻璃的模数为3.3，波美度为38⁰，在S3中，粘结剂总质量为含锰粉末总质量的10％。

本实施例所制得的含锰粉末压制球团在各个阶段的强度指标分别为：湿球落下强度为6.4次·(1m)^-1，干燥抗压强度为636N，球团挥发抗压强度为623N，球团碳化抗压强度为547N。

在上述各实施例以及对比例中，在不同条件下所获得的球团在各阶段的强度指标如下表所示：

表1球团的强度指标

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料,其中石灰石的质量为含锰粉末总质量的3-5%；

S2、加热煤焦油，并向煤焦油中加入煤沥青并搅拌，直到煤焦油与煤沥青完全溶解和混合得到粘结剂；

S3、先向混料机中通入水蒸气，然后分别将S1中的一次混合原料和S2中的粘结剂加入至混料机中，使一次混合原料和粘结剂均匀混合得到二次混合原料,所加入的粘结剂的质量为S1中含锰粉末总质量的8-10%；

S4、将S3中的二次混合原料压制成球团；

S5、将S4中所压制成型的球团进行干燥,去除球团中的游离水,获得干球；

S6、将S5中所获得的干球进行焙烧，去除煤沥青和煤焦油中的挥发分以及结晶水；

S7、将S6中焙烧后的干球进行碳化，使煤焦油和煤沥青碳化成焦炭，得到具有自还原性能的含锰粉末压制球团；

在S2中，煤焦油与煤沥青的质量比为2：1-4:1；

在S5中进行干燥时，包括第一次干燥和第二次干燥；第一次干燥的温度为95℃，时长为5h；第二次干燥的温度为120℃，时长为3-5h；

在S6中进行焙烧时，将干球放置在焙烧炉中进行焙烧，在通入空气条件下向焙烧炉中鼓风加热，加热的温度为280-360℃，加热的时长为30-40min；

在S7中进行碳化时,碳化过程在隔绝空气的条件下进行，碳化的温度控制在550-600℃，碳化的时长为30min以上。

2.根据权利要求1所述的一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于：所述含锰粉末包括锰矿粉和含锰粉尘，所述锰矿粉和含锰粉尘的质量比为6:4-7:3。

3.根据权利要求2所述的一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于：在S1中将含锰粉末和石灰石混合并搅拌得到一次混合原料时，锰矿粉的粒度在5mm以下，其中粒度在0.5mm以下锰矿粉的质量占锰矿粉总质量的20-30%，含锰粉尘的粒度在2mm以下，其中粒度在0.074mm以下的含锰粉尘的质量占含锰粉尘的总质量的70-80%。

4.根据权利要求1所述的一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于：在S2中加热煤焦油时，煤焦油的温度加热至120-140℃。

5.根据权利要求1所述的一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于：在S3中，水蒸气中水分的质量占二次混合原料总质量的8-10%，混料机出口的二次混合原料的温度控制在75-90℃。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种具有自还原性能的含锰粉末压制球团的制备方法，其特征在于：所述煤焦油为高温煤焦油，所述煤沥青为高温煤沥青。

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