CN112176181A - 一种无膨润土酸性球团矿及制取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无膨润土酸性球团矿及制取方法，该球团矿为由含铁原料粉和无皂土粘结剂为原料而制成的球团矿，本发明的球团矿中，三氧化二铁相的质量份数占球团矿总质量分数的比例不低于80%且全铁品位不低于60%；球团矿的转鼓强度不低于82、且碱度小于0.5，球团矿的粒度在6mm~16mm之内。本发明与常规球团矿相比，节约了膨润土资源、避免了Al₂O₃在高炉冶炼中的负面作用，本发明的矿相仍以三氧化二铁相为主，保留了酸性球团矿的传统优点，即可改善高炉造渣、又可降低炼铁的焦炭和石灰石消耗。本发明可配加成本偏低的赤铁精矿粉，对降低球团矿成本有利。采用现有的、常规设备就可实施、实现本发明，本发明具有工业化实施容易的优点，且极具经济和生态环保等方面的积极意义。

Description

一种无膨润土酸性球团矿及制取方法

技术领域

本发明属钢铁冶金技术领域，具体涉及一种无膨润土酸性球团矿及制取方法。

背景技术

目前，现有的磁铁矿生产高炉用酸性氧化球团矿时，几乎全部使用膨润土造作为造球、改善干燥工艺等的粘结剂，其原因是膨润土具有使磁铁矿造球工艺性能如生球强度好、爆裂温度高等指标的作用。但膨润土中的Al₂O₃成分不仅增加了高炉炼铁时的渣量而且存在劣化高炉初渣性能（如使渣变粘）的缺点，另外，传统的高炉用酸性氧化球团矿生产技术存在不能配用赤铁精矿粉的缺点，因此，若能发明一种不使用膨润土的、且能配用赤铁精矿粉的、生球强度和爆裂温度满足现有工艺设备实际需求的、球团矿仍以三氧化二铁矿相为主矿相且含Al₂O₃微少的酸性球团，不仅可节约膨润土资源，而且可改善高炉造渣、降低炼铁的焦炭和石灰石消耗。

发明内容

本发明的发明目的：主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本发明之目的就是提供一种生球强度和爆裂温度满足现有工艺设备实际需求的、球团矿仍以三氧化二铁矿相为主矿相且含Al₂O₃微少的、造球过程中不使用膨润土的、且能配用适量赤铁精矿粉的酸性球团矿及制取方法。

本发明的技术方案为：提供了一种无膨润土酸性球团矿，该球团矿为由含铁原料粉和无皂土粘结剂为原料而制成的球团矿，球团矿中的三氧化二铁相的质量分数占球团矿总质量分数的比例不低于80%，球团矿的全铁品位不低于60%，球团矿的转鼓强度不低于82、且碱度小于0.5；球团矿的粒度在6mm~16mm范围之内。

所述的无皂土粘结剂由酸性粉体材料和碱性胶凝材料混合均质而制成的粉体状胶凝材料，无皂土粘结剂中的SiO₂的含量不低于50%、CaO与MgO含量的总和不大于30%、且Al₂O₃含量不大于3.0%；无皂土粘结剂的粉体细度不大于0.045。

所述的无皂土粘结剂中的酸性粉体材料为硅灰、二氧化硅微粉中的一种及以上，无皂土粘结剂中的碱性胶凝材料为生石灰、轻烧白云石灰、轻烧氧化镁粉中的一种及以上；酸性粉体材料的细度不大于0.015mm。

所述的含铁原料粉包括磁铁精矿粉、赤铁精矿粉和递质剂水，含铁原料粉中赤铁精矿粉的含量不大于20%、递质剂水的含量不超过10%；含铁原料粉的细度不大于0.075mm。

制取所述的无膨润土酸性球团矿的方法为：

步骤一：将酸性粉体材料和碱性胶凝材料按适宜配比配制成粘结剂混合料；将粘结剂混合料经混匀、破碎、细磨制成细度不大于0.045mm的、且成分均匀的无皂土粘结剂；

步骤二：将细度不大于0.075mm的赤铁精矿粉、磁铁精矿粉和递质剂水以适宜的比例配制成含铁原料；

步骤三：将含铁原料与无皂土粘结剂按适宜配比并与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分制取得到6mm~16mm的湿球；

步骤五：将湿球加入到适当的设备内在温度不大于900℃的条件进行加热、干燥后，制成生干球；

步骤六：干燥过的生干球在设备内，在900℃~1300℃范围内，加热、氧化、焙烧制成三氧化二铁为主的熟球；

步骤七：将熟球经室温空气冷却至常温得到室温下的无膨润土酸性球团矿；

步骤八：将室温下的无膨润土酸性球团矿筛分得到粒度为6mm~16mm 的无膨润土酸性球团矿。

本发明的有益效果是：本发明克服了传统的高炉用酸性球团矿采用膨润土作为造球粘结剂的缺点（如膨润土中Al₂O₃成分增加高炉炼铁时的渣量而且存在增加高炉初渣粘度的缺点）、本发明提供了球团矿仍以三氧化二铁矿相为主矿相且含Al₂O₃微少的酸性球团矿及制取方法，本发明能配用成本相对较低的赤铁精矿粉、且酸性粘结剂主要成分为SiO₂、CaO、MgO等对高炉冶炼造渣有用、有利的成分，本发明的生球强度和爆裂温度满足现有工艺设备实际需求，造球过程中不使用膨润土作为粘结剂节约了膨润土资源和其它造渣资源（如为改善高炉造渣使用的萤石资源）等。本发明的酸性球团矿具有室温强度好、还原性能优于传统技术的优点，极具经济和生态环保等方面的积极意义。

具体实施方式：

以下对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

提供了一种无膨润土酸性球团矿，该球团矿为由含铁原料粉和无皂土粘结剂为原料而制成的球团矿，球团矿中的三氧化二铁相的质量分数占球团矿总质量分数的比例不低于80%，球团矿的全铁品位不低于60%，球团矿的转鼓强度不低于82、且碱度小于0.5；球团矿的粒度在6mm~16mm范围之内。

所述的无皂土粘结剂由酸性粉体材料和碱性胶凝材料混合均质而制成的粉体状胶凝材料，无皂土粘结剂中的SiO₂的含量不低于50%、CaO与MgO含量的总和不大于30%、且Al₂O₃含量不大于3.0%；无皂土粘结剂的粉体细度不大于0.045。

所述的无皂土粘结剂中的酸性粉体材料为硅灰、二氧化硅微粉中的一种及以上，无皂土粘结剂中的碱性胶凝材料为生石灰、轻烧白云石灰、轻烧氧化镁粉中的一种及以上；酸性粉体材料的细度不大于0.015mm。

所述的含铁原料粉包括磁铁精矿粉、赤铁精矿粉和递质剂水，含铁原料粉中赤铁精矿粉的含量不大于20%、递质剂水的含量不超过10%；含铁原料粉的细度不大于0.075mm。

制取所述的无膨润土酸性球团矿的方法为：

步骤一：将酸性粉体材料和碱性胶凝材料按适宜配比配制成粘结剂混合料；将粘结剂混合料经混匀、破碎、细磨制成细度不大于0.045mm的、且成分均匀的无皂土粘结剂；

步骤二：将细度不大于0.075mm的赤铁精矿粉、磁铁精矿粉和递质剂水以适宜的比例配制成含铁原料；

步骤三：将含铁原料与无皂土粘结剂按适宜配比并与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分制取得到6mm~16mm的湿球；

步骤五：将湿球加入到适当的设备内在温度不大于900℃的条件进行加热、干燥后，制成生干球；

步骤六：干燥过的生干球在设备内，在900℃~1300℃范围内，加热、氧化、焙烧制成三氧化二铁为主的熟球；

步骤七：将熟球经室温空气冷却至常温得到室温下的无膨润土酸性球团矿；

步骤八：将室温下的无膨润土酸性球团矿筛分得到粒度为6mm~16mm 的无膨润土酸性球团矿。

实施例一： 实施本发明所用的含铁原料为单一的磁铁精矿粉，磁铁精矿粉的细度为0.075mm（相当于200目），磁铁矿中递质剂水的含量8%~10%。本发明的湿料球在竖炉中进行干燥、加热、焙烧、冷却。

步骤一：以硅灰、轻烧白云石灰为原料，将硅灰、轻烧白云石灰混配均匀后、再经鄂式破碎机、雷蒙式粉碎机制成细度为0.038mm(约400目)的粉状胶凝材料即酸性粘结剂（酸性粘结剂粉中SiO₂含量为56%，CaO含量为24%，MgO含量为8%）。该实施例中硅灰为经喷雾处理减少蓬松度且含水量不超过1%的、冶炼金属硅的除尘灰，并将足量的含铁原料（磁铁矿粉）加入到矿粉仓，将酸性粘结剂加入到粘结剂仓；

步骤二：将铁矿粉仓中的磁铁矿粉经圆盘给料机将磁铁矿粉配送到皮带输送机的皮带上，将粘结剂仓内适量的酸性粘结剂经定量螺旋输送机配加到皮带输送机的皮带上，调节并控制圆盘给料机的下料量为48.5公斤/分钟、调节并控制定量螺旋输送机的给料量为1.5公斤/分钟， 即97份的含铁料与3份的酸性粘结剂按比例配送到皮带输送机的皮带上。造球设备为直径3.8米的造球盘。

步骤三：皮带输送机的皮带上的含铁原料与酸性粘结剂一起加入到造球设备内，同时向造球盘内加入适量的递质剂水，在造球设备内含铁原料与酸性粘结剂中的胶凝材料成分，经混合、均质并滚动成湿料球，控制造球盘的填充率适宜的工艺参数，湿料球长大到一定粒度时，自动排出造球盘，并经输送皮带到筛分设备（如辊筛机）；

步骤四：湿料球经筛分设备（如辊筛机）筛分后，筛除大于16mm部分及小于6mm部分，得到6mm~16mm的湿球；

步骤五~步骤七：6mm~16mm的湿球经输送设备到竖炉的布料车，并经布料车将湿球布送到竖炉炉顶部内的烘干床（560℃），然后先后经竖炉的加热预热段（最高900℃）、加热段（1150℃）、烧成段（1280℃）、冷却段（空气直接冷却）后排出到竖炉底部的排料斗（排料设备），得到室温球团。通常，用递质剂水将磁铁精矿与粘结剂一起制成致密的湿球后，致密湿球在干燥过程中发生收缩，在湿球内、外存在温差以及湿度差的情况下，递质剂水在干燥的外壳和湿核之间经汽化蒸发干燥时，若干燥收缩导致蒸汽通道不足（或湿核水分蒸发太快，）干燥增发过程中湿核内的水蒸汽排出不畅就导致爆裂现象发生，膨润土能很好的消除这种爆裂现象。本实施例酸性粘结剂的粉状胶凝材料中SiO₂成分的巨大比表面积和胶结性能既提高了球盘内物料的成球性能，也改善了湿球的塑性，粉状胶凝材料中水溶性CaO和MgO成分能迅速与SiO₂反应在湿球内形成类硅灰石（CaSiO₃或Ca₃〔Si₃O₉〕）和类蛇纹石（Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈）的网状骨架，这些骨架在湿球干燥过程中，一方面大幅度增加了干燥外壳的强度，另一方面骨架材料与铁矿粉之间收缩的不一致形成的间隙，提供了蒸汽由湿球核、干外壳之间的蒸汽通道，因此具有提高爆裂温度、避免湿球干燥时发生爆裂的性能，随着温度的升高和氧化铁的氧化再结晶，这种网状骨架与含铁物质进一步烧结、固溶，形成以三氧化二铁为主要矿相的酸性球团矿；

步骤八：最后用筛分设备将经竖炉烧成冷却过程中产生的碎粉等筛除得到，粒度为10mm~16mm的无膨润土酸性球团矿。

本实施例中，实测本实施例湿球水分13.0%，落下（0.5米）强度大于10次，湿球抗压强度大于20N/球，湿球的高温爆裂温度为790℃，实施例中未发生高温爆裂造成竖炉生产不顺的现象。

本实施例所用磁铁精矿粉及酸性粘结剂经烧成后得到的无膨润土酸性球团矿的粒度在8mm~16mm之间，无膨润土酸性球团矿中三氧化二铁相的含量89.1%，无膨润土酸性球团矿的转鼓强度为86.2，球团矿中的CaO和MgO含量总和为1.5%、球团矿的碱度为0.30，球团矿的全铁品位(即Fe的含量)63.2%。

实施例二： 实施本发明所用含铁原料由88%的磁铁精矿粉和12%赤铁精矿粉配成；递质剂水在含铁原料中的含量为7%~9%，含铁原料的细度为200目，本实施例中，本发明的湿料球经链篦机中干燥、加热后；本发明的生干球在回转窑内进行加热、氧化、焙烧；经过焙烧的熟球团矿在带冷机中进行冷却。

步骤一：以轻烧氧化镁、生石灰和硅灰为原料，将10%轻烧氧化镁、20%的生石灰和70%硅灰混配均匀后、再经鄂式破碎机、雷蒙式粉碎机制成细度为325目的粉状胶凝材料即酸性粘结剂（酸性粘结剂粉中SiO₂含量为60%，CaO含量为15%，MgO含量为9%），该实施例中硅灰为为减少硅灰蓬松度经喷雾处理、硅灰含水量不超过1%的冶炼硅合金的除尘灰，并将足量的含铁原料（磁铁矿粉）加入到矿粉仓，将酸性粘结剂加入到粘结剂仓；

步骤二：将铁矿粉仓中的磁铁矿粉经圆盘给料机将磁铁矿粉配送到皮带输送机的皮带上，将粘结剂仓内适量的酸性粘结剂经定量螺旋输送机配加到皮带输送机的皮带上，调节并控制圆盘给料机的下料量为2940公斤/时，调节并控制定量螺旋输送机的给料量为60公斤/时， 即98份的含铁料与2份的酸性粘结剂按比例配送到皮带输送机的皮带上，造球设备为直径4.8米的造球盘。

步骤三：皮带输送机皮带上的含铁原料与酸性粘结剂一起加入到造球设备内，同时向造球盘内加入适量的递质剂水，在造球设备内含铁原料与酸性粘结剂中的胶凝材料，经混合、均质并滚动成湿料球，控制造球盘的填充率适宜的工艺参数，湿料球长大到一定粒度6~16mm时，自动排出造球盘，并经输送皮带到辊筛机（即湿球筛分设备）；

步骤四：湿料球经筛分设备（如辊筛机）筛分后，筛除大于12mm部分及小于8mm部分，得到8mm~14mm的湿球；

步骤五~步骤七：8mm~12mm的湿球经输送设备到链篦干燥机上，并在链篦机上经气流加热、烘干，烘干气流的温度在500℃~900℃范围内，经过烘干并预热后的生干球，进入到回转窑内，经过回转窑的加热预热段（最高温度900℃）、加热段（温度1150℃左右）、烧成段（温度1250℃）的加热、氧化、变成熟球团矿，熟球团矿进入带冷机后，在带冷机上经空气直接冷却后并排出带冷机后得到室温下的无膨润土酸性球团矿。通常，用递质剂水将磁铁精矿与粘结剂一起制成致密的湿球后，致密湿球在干燥过程中发生收缩，在湿球内、外存在温差以及湿度差的情况下，递质剂水在干燥的外壳和湿核之间经汽化蒸发干燥时，若干燥收缩导致蒸汽通道不足（或湿核水分蒸发太快，）干燥增发过程中湿核内的水蒸汽排出不畅就导致爆裂现象发生，膨润土能很好的消除这种爆裂现象。本实施例酸性粘结剂的粉状胶凝材料中SiO₂成分的巨大比表面积和胶结性能既提高了球盘内物料的成球性能，也改善了湿球的塑性，粉状胶凝材料中水溶性CaO和MgO成分能迅速与SiO₂反应在湿球内形成类硅灰石（CaSiO₃或Ca₃〔Si₃O₉〕）和类蛇纹石（Mg₆[Si₄O₁₀](OH)₈）的网状骨架，这些骨架在湿球干燥过程中，一方面大幅度增加了干燥外壳的强度，另一方面骨架材料与铁矿粉之间收缩的不一致形成的间隙，提供了蒸汽由湿球核、干外壳之间的蒸汽通道，因此具有提高爆裂温度、避免湿球干燥时发生爆裂的性能，随着温度的升高和氧化铁的氧化再结晶，这种网状骨架与含铁物质进一步烧结、固溶，形成以三氧化二铁为主要矿相的酸性球团矿；

步骤八：最后用筛分设备将步骤五~七过程中产生的碎粉等筛除后，得到粒度为8mm~12mm的无膨润土酸性球团矿。

实测本实施例的湿球水分12.6%，落下（0.5米）强度大于8次，湿球抗压强度大于20N/球，本实施例湿球的高温爆裂强度为818℃，实施例中未发生高温爆裂造成链篦机、回转窑生产不顺的现象。

实施例二所用含铁原料及酸性粘结剂经烧成后得到的无膨润土酸性球团矿的粒度在8mm~12mm之间，无膨润土酸性球团矿中三氧化二铁相的含量91.5%，无膨润土酸性球团矿的转鼓强度为85.1，球团矿中的CaO和MgO含量总和为1.5%、球团矿的碱度为0.30，球团矿的全铁品位(即Fe的含量)64.5%。

从技术方案、实施例和本发明的主要工艺及参数表明，本发明可采用现有的、常规设备进行生产，因此，具有工业化实施容易的优点，本发明与常规用膨润土的球团矿相比，采用冶炼金属硅或硅合金的除尘灰和生石灰、生白云石灰为原料，节约了膨润土资源、避免了Al₂O₃在高炉造渣中的负面作用，本发明的主要矿相仍以三氧化二铁相为主，体现了酸性球团矿的优良的传统优点，即可改善高炉造渣、又可降低炼铁的焦炭和石灰石消耗，本发明可配加成本偏低的赤铁精矿粉，对降低球团矿成本有利，极具经济和生态环保等方面的积极意义。

Claims (5)

1.一种无膨润土酸性球团矿，其特征在于：该球团矿为由含铁原料粉和无皂土粘结剂为原料而制成的球团矿，球团矿中的三氧化二铁相的质量分数占球团矿总质量分数的比例不低于80%，球团矿的全铁品位不低于60%，球团矿的转鼓强度不低于82、且碱度小于0.5；球团矿的粒度在6mm~16mm范围之内。

2.根据权利要求1所述的无膨润土酸性球团矿，其特征在于：所述的无皂土粘结剂由酸性粉体材料和碱性胶凝材料混合均质而制成的粉体状胶凝材料，无皂土粘结剂中的SiO₂的含量不低于50%、CaO与MgO含量的总和不大于30%、且Al₂O₃含量不大于3.0%；无皂土粘结剂的粉体细度不大于0.045。

3.根据权利要求1~2所述的无膨润土酸性球团矿，其特征在于：所述的无皂土粘结剂中的酸性粉体材料为硅灰、二氧化硅微粉中的一种及以上，无皂土粘结剂中的碱性胶凝材料为生石灰、轻烧白云石灰、轻烧氧化镁粉中的一种及以上；酸性粉体材料的细度不大于0.015mm。

4.根据权利要求1所述的无膨润土酸性球团矿，其特征在于：所述的含铁原料粉包括磁铁精矿粉、赤铁精矿粉和递质剂水，含铁原料粉中赤铁精矿粉的含量不大于20%、递质剂水的含量不超过10%；含铁原料粉的细度不大于0.075mm。

5.制取权利要求1～4所述的无膨润土酸性球团矿的方法，其特征在于：

步骤一：将酸性粉体材料和碱性胶凝材料按适宜配比配制成粘结剂混合料；将粘结剂混合料经混匀、破碎、细磨制成细度不大于0.045mm的、且成分均匀的无皂土粘结剂。

步骤二：将细度不大于0.075mm的赤铁精矿粉、磁铁精矿粉和递质剂水以适宜的比例配制成含铁原料；

步骤三：将含铁原料与无皂土粘结剂按适宜配比并与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分制取得到6mm~16mm的湿球；

步骤五：将湿球加入到适当的设备内在温度不大于900℃的条件进行加热、干燥后，制成生干球；

步骤六：干燥过的生干球在设备内，在900℃~1300℃范围内，加热、氧化、焙烧制成三氧化二铁为主的熟球；

步骤七：将熟球经室温空气冷却至常温得到室温下的无膨润土酸性球团矿；

步骤八：将室温下的无膨润土酸性球团矿筛分得到粒度为6mm~16mm 的无膨润土酸性球团矿。