CN112813258A - 一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，该方法是将中和渣、硫酸渣及铁精矿混匀后，进行高压辊磨预处理，得到造球原料；所述造球原料配加粘结剂后，混合造球，所得球料依次经过干燥、预热、焙烧和冷却，即得碱性球团。该方法利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团矿，使这些废渣中的铁、钙、硫等元素资源化利用，变废为宝，同时，由于中和渣粒度较细，具有一定的粘结性，使用中和渣调节碱度时，可以代替部分膨润土使用，以改善碱性球团膨润土用量偏高的问题，该方法不仅消纳了冶金和化工行业的副产品中和渣，而且降低了碱性球团膨润土吨耗，有利于提高成品球铁品位，降低碱性球团矿的生产成本，易于工业化生产。

Description

一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法
技术领域
本发明涉及一种高炉用碱性球团矿的制备方法，尤其涉及一种利用中和渣和硫酸渣制备碱性球团矿的方法，属于球团矿制备技术领域。
背景技术
目前，随着国家对环境保护日益重视，中和渣和硫酸渣等固体废弃物的处理成本变得越来越高。同时，中和渣和硫酸渣中还含有大量的钙，铁，硫等有价元素，如果随意堆弃，不仅占用土地，污染环境，而且浪费大量资源。因此，对中和渣和硫酸渣等固体废弃物进行合理利用，是建设资源节约型、环境友好型社会和实现可持续发展的必然选择。
碱性球团矿是为了适应新形势下高炉精料方针应运而生的高质量炼铁原料。相比传统的烧结矿，球团矿粒度均匀，还原性好，是一种优良的高炉炉料。传统的碱性球团矿生产方法是在铁精矿中配加部分生石灰或石灰石，生产成本较高，而且添加生石灰或石灰石会大幅降低成品球团矿的铁品位。
硫酸行业在生产过程中会产生大量废酸，这些废酸不能直接排放，必须用碱中和后才能排放。出于成本考虑，现有技术普遍使用石灰对废酸进行中和处理。但是，石灰中的钙离子会和废酸中的硫酸根离子，生成硫酸钙沉淀，同时，废酸中的一些金属离子与氢氧根结合生成氢氧化物沉淀，导致中和渣的杂质含量高，难以利用等问题。
硫酸渣是黄铁矿在焙烧后产生的烧渣，主要成分为氧化铁，同时还含有硅铝等脉石矿物。由于其成分复杂，含铁量低，长期以来一直得不到有效利用，造成了大量土地占用、环境污染和资源浪费。部分高铁硫酸渣用于球团矿生产时，还存在造球困难，膨润土用量高等问题，导致成品球铁品位下降，炼铁焦比升高。
综上所述，现有技术中制备碱性球团矿的成本较高，品位较低，且硫酸渣和中和渣都不能得到有效利用，因此，开发一种综合利用中和渣及硫酸渣制备碱性球团矿在经济和环保方面具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种利用中和渣和硫酸渣为原料生产高品质的碱性球团矿的方法，该方法不仅实现中和渣和硫酸渣的无害化处置，而且其中的钙、铁、硫等有价元素得到充分回收和利用，同时，利用中和渣调节碱度的同时代替部分膨润土作为粘结剂使用，以改善碱性球团膨润土用量偏高的问题，且可以大幅度降低碱性球团矿的生产成本。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，该方法是将中和渣、硫酸渣及铁精矿混匀后，进行高压辊磨预处理，得到造球原料；所述造球原料配加粘结剂后，混合造球，所得球料依次经过干燥、预热、焙烧和冷却，即得。
本发明利用中和渣和硫酸渣配合铁精矿生产碱性球团矿，一方面，中和渣中的主要成分硫酸钙和铁得到充分利用，中和渣中的硫酸钙在高温焙烧过程中分解为二氧化硫，通过脱硫系统重新回到硫酸工序用于制酸，而中和渣的钙用于调节球团矿的碱度，中和渣的铁可以提高球团矿铁的品位，也得到了充分利用，从而降低生产成本，此外中和渣具有一定粘度，在配加入造球原料后，可以替代一部分粘结剂功能，降低外加粘结剂的用量。另一方面，硫酸渣中主要成分为氧化铁以及硅铝等脉石矿物，在配加高品位铁精矿后可作为造球原料使用。
作为一个优选的方案，所述中和渣的铁品位为10～20％，硫酸钙质量百分比含量50～70％。进一步优选，所述中和渣为废酸使用石灰中和后产生的固体废弃物。
作为一个优选的方案，所述硫酸渣的铁品位为50～63％。进一步优选，所述硫酸渣为黄铁矿焙烧制酸工业的副产品。
作为一个优选的方案，所述铁精矿的铁品位为55～69％。进一步优选，所述铁精矿包括磁铁矿和/或赤铁矿。
作为一个优选的方案，中和渣、硫酸渣及铁精矿的质量百分比组成为：中和渣5～15％；硫酸渣20～50％；铁精矿40～75％。三种原料具体的配料比例需根据成品球铁品位要求和碱度要求来确定。作为一个优选的方案，一般要求中和渣、硫酸渣及铁精矿三者的混合配比满足：碱度不低于0.6，铁品位不低于58％。
作为一个优选的方案，所述粘结剂为膨润土和/或腐植酸，粘结剂的添加量为造球原料质量的0.5％～3.0％。膨润土等为本领域常见的粘结剂，这些粘结剂在球团中含量过高会造成不利影响，且成本也相应增高，而采用的中和渣具有一定的粘结性能可以减少膨润土等常见粘结剂用量。
作为一个优选的方案，干燥过程中，温度为250～330℃，时间为5～10min；预热过程包括预热一段和预热二段，预热一段的温度为500～600℃，时间为5～10min，预热二段的温度为950～1050℃，时间为10～15min；焙烧过程中，焙烧温度为1150～1250℃，时间为25～40min。
本发明提供的利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团矿的具体操作如下：将中和渣干燥至含水量10～15％，碾碎后备用，然后将中和渣、硫酸渣和铁精矿按质量百分比组成：中和渣5～15％、硫酸渣20～50％、铁精矿40～75％进行配料，将原料混匀后，在1000～1500公斤压力下进行高压辊磨预处理，经过高压辊磨的目的在于增加混合料的比表面积，改善矿物颗粒的表面活性和原料的成球性能；将高压辊磨后的原料配加0.5％～3.0％的膨润土或腐植酸粘结剂后，在圆盘造球机上进行造球，取8～16mm粒径的生球为合格生球，生球经干燥、预热、焙烧和冷却阶段后，干燥过程中，干燥温度为250～330℃，时间为5～10min；预热过程中，预热一段温度为500～600℃，时间为5～10min，预热二段温度为950～1050℃，时间为10～15min；焙烧过程中，焙烧温度为1200℃，时间为25～40min，即得到碱性球团矿。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
相比传统的酸性球团矿，本发明制备的碱性球团还原性能可提高20％以上，还原膨胀率降低15％以上，还原性能和还原膨胀的改善可以显著提高高炉透气性。
本发明利用硫酸工业副产品中和渣和硫酸渣生产碱性球团矿，不但可以有效消纳这两种固废，而且可以有效回收中和渣和硫酸渣中的钙、铁及硫等成分，实现了固废资源的增值化、无害化利用，显著降低碱性球团矿的生产成本。
本发明利用硫酸工业副产品中和渣和硫酸渣生产碱性球团矿，成品球铁品位高，强度高，二元碱度等各项成品球指标均合格。
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。
实施例1
本实施例所述的利用中和渣和硫酸渣制备碱性球团的具体工艺，包括如下步骤：
将中和渣、硫酸渣和铁精矿按一定比例混匀，经过高压辊磨预处理后，配加粘结剂，进行造球。高压辊磨预处理后，混合原料的比表面积由1230cm2/g增加至1650cm2/g，大大改善了原料的成球性能。造出的生球经过滚筛，取粒径8～16mm为合格生球，随后将合格生球布入链篦机中，经过干燥预热流程，进入回转窑中焙烧，焙烧后的球团矿，进入环冷机中冷却，最终得到成品球团矿。
上述造球原料中各成分比例为：中和渣配加比例为10％，其中含铁15％，硫酸钙含量55％；硫酸渣配加比例为40％，其中铁品位58％；铁精矿配加比例为50％，其中铁品位为67％。粘结剂使用膨润土，用量为2.0％。
上述方案中干燥、预热和焙烧工艺制度为干燥段温度为250～330℃。预热一段温度为500～600℃，时间为8～10min，二段温度为950～1050℃，时间为10～15min；完成预热过程后的球团进入回转窑进行焙烧处理，焙烧温度为1200℃，时间为30～35min。
环冷机中的冷却工艺制度为环冷一段冷却至850～900℃，环冷二段冷却至500～450℃，环冷三段冷却至100～150℃，从环冷机出料后，进入成品球皮带，送入矿仓。
使用中和渣和硫酸渣作为原料生产的碱性球团矿，成品球铁品位58.6％，成品球强度达到2500N以上，二元碱度为1.0，各项成品球指标均合格。若不添加中和渣，使用硫酸渣生产的酸性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为61.32％和14.53％，采用本实施例生产的碱性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为78.90％和12.29％，对比酸性球团分别提高和下降了28.67％和15.42％。
实施例2
本实施例所述的利用中和渣和硫酸渣制备碱性球团的具体工艺，包括如下步骤：
将中和渣与硫酸渣和铁精矿按一定比例混匀，经过高压辊磨预处理后，配加粘结剂，进行造球。高压辊磨预处理后，混合原料的比表面积由1460cm2/g增加至1890cm2/g，大大改善了原料的成球性能。造出的生球经过滚筛，取粒径8～16mm为合格生球，随后将合格生球布入链篦机中，经过干燥预热流程，进入回转窑中焙烧，焙烧后的球团矿，进入环冷机中冷却，最终得到成品球团矿。
上述造球原料中各成分比例为：中和渣配加比例为5％，其中含铁18％，硫酸钙含量57％；硫酸渣配加比例为40％，其中铁品位60％；铁精矿配加比例为55％，其中铁品位为67％。粘结剂使用膨润土，用量为2.0％。
上述方案中干燥、预热和焙烧工艺制度为干燥段温度为250～330℃。预热一段温度为500～600℃，时间为8～10min，二段温度为950～1050℃，时间为10～15min；完成预热过程后的球团进入回转窑进行焙烧处理，焙烧温度为1200℃，时间为30～35min。
环冷机中的冷却工艺制度为环冷一段冷却至850～900℃，环冷二段冷却至500～450℃，环冷三段冷却至100～150℃，从环冷机出料后，进入成品球皮带，送入矿仓。
使用中和渣和硫酸渣作为原料生产的碱性球团矿，成品球铁品位61.9％，成品球强度达到2500N以上，二元碱度为0.6，各项成品球指标均合格。若不添加中和渣，使用硫酸渣生产的酸性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为61.32％和14.53％，采用本实施例生产的碱性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为75.90％和11.89％，对比酸性球团分别提高和下降了23.78％和18.17％。
对比实施例1
本实施例所述的利用中和渣和硫酸渣制备碱性球团的具体工艺，包括如下步骤：
将中和渣与硫酸渣和铁精矿按一定比例混匀，经过高压辊磨预处理后，配加粘结剂，进行造球。高压辊磨预处理后，混合原料的比表面积由1360cm2/g增加至1715cm2/g，大大改善了原料的成球性能。造出的生球经过滚筛，取粒径8～16mm为合格生球，随后将合格生球布入链篦机中，经过干燥预热流程，进入回转窑中焙烧，焙烧后的球团矿，进入环冷机中冷却，最终得到成品球团矿。
上述造球原料中各成分比例为：中和渣配加比例为20％，其中含铁22％，硫酸钙含量59％；硫酸渣配加比例为20％，其中铁品位60％；铁精矿配加比例为60％，其中铁品位为67％。粘结剂使用膨润土，用量为1.0％。
上述方案中干燥、预热和焙烧工艺制度为干燥段温度为250～330℃。预热一段温度为500～600℃，时间为8～10min，二段温度为950～1050℃，时间为10～15min；完成预热过程后的球团进入回转窑进行焙烧处理，焙烧温度为1200℃，时间为30～35min。
环冷机中的冷却工艺制度为环冷一段冷却至850～900℃，环冷二段冷却至500～450℃，环冷三段冷却至100～150℃，从环冷机出料后，进入成品球皮带，送入矿仓。
使用中和渣和硫酸渣作为原料生产的碱性球团矿，成品球铁品位58.01％，成品球强度达到2500N以上，二元碱度为1.6，各项成品球指标均合格。但是，在此中和渣配比条件下，由于球团内部钙含量过高，会造成球团焙烧过程中，液相量增大，使成品球互相粘结，造成“葡萄球”现象，影响成品球质量。此外，由于球团内部液相量增多，造成孔隙堵塞，导致球团冶金性能下降，还原度下降至65.85％，还原膨胀仍保持在12.34％。因此，应当避免过高的中和渣配比情况。
实施例3
本实施例所述的利用中和渣和硫酸渣制备碱性球团的具体工艺，包括如下步骤：
将中和渣与硫酸渣和铁精矿按一定比例混匀，经过高压辊磨预处理后，配加粘结剂，进行造球。高压辊磨预处理后，混合原料的比表面积由1010cm2/g增加至1450cm2/g，大大改善了原料的成球性能。造出的生球经过滚筛，取粒径8～16mm为合格生球，随后将合格生球布入链篦机中，经过干燥预热流程，进入回转窑中焙烧，焙烧后的球团矿，进入环冷机中冷却，最终得到成品球团矿。
上述造球原料中各成分比例为：中和渣配加比例为15％，其中含铁25％，硫酸钙含量65％；硫酸渣配加比例为45％，其中铁品位61％；铁精矿配加比例为40％，其中铁品位为67％。粘结剂使用膨润土，用量为1.0％。
上述方案中干燥、预热和焙烧工艺制度为干燥段温度为250～330℃。预热一段温度为500～600℃，时间为8～10min，二段温度为950～1050℃，时间为10～15min；完成预热过程后的球团进入回转窑进行焙烧处理，焙烧温度为1200℃，时间为30～35min。
环冷机中的冷却工艺制度为环冷一段冷却至850～900℃，环冷二段冷却至500～450℃，环冷三段冷却至100～150℃，从环冷机出料后，进入成品球皮带，送入矿仓。
使用中和渣和硫酸渣作为原料生产的碱性球团矿，成品球铁品位58.59％，成品球强度达到2500N以上，二元碱度为0.9，各项成品球指标均合格。若不添加中和渣，使用硫酸渣生产的酸性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为61.32％和14.53％，采用本实施例生产的碱性球团，其还原度和还原膨胀系数分别为77.56％和12.29％，对比酸性球团分别提高和下降了26.48％和15.42％。由该实例可以看出，在中和渣用量提高至15％后，硫酸渣球团膨润土配加量可降低至1.0％，且可保证生球强度达标，说明中和渣可以替代部分膨润土，作为粘结剂使用。

Claims (7)

1.一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：将中和渣、硫酸渣及铁精矿混匀后，进行高压辊磨预处理，得到造球原料；所述造球原料配加粘结剂后，混合造球，所得球料依次经过干燥、预热、焙烧和冷却，即得。
2.根据权利要求1所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：
所述中和渣的铁品位为10～20％，硫酸钙质量百分比含量50～70％；
所述硫酸渣的铁品位为50～63％；
所述铁精矿的铁品位为55～69％。
3.根据权利要求2所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：
所述中和渣为废酸使用石灰中和后产生的固体废弃物；
所述硫酸渣为黄铁矿焙烧制酸工业的副产品；
所述铁精矿包括磁铁矿和/或赤铁矿。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：中和渣、硫酸渣及铁精矿的质量百分比组成为：中和渣5～15％；硫酸渣20～50％；铁精矿40～75％。
5.根据权利要求4所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：中和渣、硫酸渣及铁精矿三者的混合配比满足：碱度不低于0.6，铁品位不低于58％。
6.根据权利要求1所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：所述粘结剂为膨润土和/或腐植酸，粘结剂的添加量为造球原料质量的0.5％～3.0％。
7.根据权利要求1所述的一种利用中和渣和硫酸渣生产碱性球团的方法，其特征在于：干燥过程中，温度为250～330℃，时间为5～10min；预热过程包括预热一段和预热二段，预热一段的温度为500～600℃，时间为5～10min，预热二段的温度为950～1050℃，时间为10～15min；焙烧过程中，焙烧温度为1150～1250℃，时间为25～40min。
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