CN112981096B - 一种含钛镁质熔剂性球团及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含钛镁质熔剂性球团及其制造方法，所述球团的造球核心为烧结矿返矿，核心外层的球团本体是由铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成的混合料层，球团的外层包裹有阻粘腹膜；所述烧结矿返矿的碱度为1.9～2.2；所述混合料层的碱度为0.8～1.1；所述球团的碱度为1～1.4，MgO质量分数为1.6％～2.5％，TiO₂质量分数≥2％。本发明所述含钛镁质熔剂性球团是一种双碱度球团，其既具有高碱度烧结矿的优点，又具有球团矿的优点；一方面解决了熔剂性球团焙烧粘结的问题，提高了球团矿的冶金性能，另一方面使球团具备了钛渣护炉的作用。

Description

一种含钛镁质熔剂性球团及其制造方法

技术领域

本发明涉及烧结球团生产技术领域，尤其涉及一种含钛镁质熔剂性球团及其制造方法。

背景技术

高炉炉料结构是炼铁生产能否实现优质、低耗、高产的重要前提和物质基础。我国高炉炉料主要以高碱度烧结矿为主，配加部分球团矿和块矿，因此球团厂主要生产酸性球团，其软熔滴落性能和高温还原性能等冶金性能较差。生产冶金性能良好的自熔性球团矿已成为各球团生产厂家提高球团质量的主导方向。

作为高炉炼铁的原料，已经工业化生产的球团矿有酸性氧化球团、熔剂性球团和自熔性球团三种，但目前高炉生产普遍应用的是酸性氧化球团。酸性氧化球团和熔剂球团以二元碱度(CaO/SiO₂)的大小来区分。按照美国铁矿协会的试验标准，规定碱度值(CaO/SiO₂)大于0.6的称为熔剂性球团(fluxed pellet),碱度值(CaO/SiO₂)大于1.0的称为自熔性球团。

熔剂性球团由于其独特的高温性能而倍受青睐，但生产中发现，当熔剂性球团的碱度值(CaO/SiO₂)大于1.0时，要求温度区间很窄，一旦操作不当，易粘结成大块，导致球团正常生产作业无法进行。这是由于球团中氧化钙含量较高，焙烧时生成的铁酸钙化合物熔点低，容易出现液相，随着温度的提高，液相量便迅速增加，过多的液相会使球团粘结，降低料层的透气性，影响焙烧的正常进行。

氧化镁是高炉冶炼造渣不可缺少的成分；目前，我国高炉炼铁造渣所需的MgO基本由高碱度烧结矿带入。由于氧化镁在烧结过程中阻碍Fe₃O₄氧化为Fe₂O₃，从而降低铁酸钙的形成，影响高碱度烧结矿的冷强度和还原性，也不利于烧结矿熔滴性能的改善。从优化烧结矿质量和改善高炉冶炼指标出发，应尽可能地降低烧结矿中氧化镁的含量。由于酸性球团矿的软熔性能较差，表现为软熔温度低、软熔带宽、阻力损失大，不利于高炉顺行和指标改善。理论研究和生产实践证明，提高酸性球团矿中MgO含量，可显著降低球团矿的还原膨胀率，改善其高温冶金性能，实现氧化镁由高碱度烧结矿向酸性球团矿转移，既达到球团矿和烧结矿的质量双赢，又增加球团矿的入炉比例，实现高炉炉料结构的优化。

针对上述问题，《东北大学材料与冶金学报》发表的一篇题目为“双层复合熔剂性球团的开发研究”的文章中，尚策、周明顺等提出了一种新型的复合熔剂性球团工艺，该球团为双层结构球团，中心为高还原性的高碱度烧结矿结构，外层为酸性多孔氧化镁质结构，采用两次造球工艺完成生球的制备，该复合熔剂性球团将烧结与球团的结构优点完美地结合到一起，有利于低温和高温的还原，避免了高碱度烧结矿低温还原粉化现象发生。其产品的冶金性能、微观结构等均优于常规熔剂性球团。

公告号为CN100342041C的中国发明专利公开了一种“熔剂性铁矿粉复合球团的生产方法”，采用多次造球方式生产单球双碱度复合熔剂性球团：也就是在第一次造球过程中，使得生球中含有适量的CaO和MgO，其中CaO/SiO₂的重量比值在0.5～2.0之间，MgO含量的重量比在2％～4％之间；然后进行第二次造球，在生球表面外层均匀裹上石灰石粉、白云石粉、赤铁矿干粉或酸性铁矿粉等阻粘层，再采用酸性球团矿的焙烧温度及焙烧方式进行焙烧，该方法可以解决熔剂性球团矿在焙烧过程中的粘结性问题，但依然采用两次造球，二次造球工序复杂，不容易实现，且其产品冶金性能有所下降。

公开号为CN102021318A的中国专利申请公开了“一种镁质自熔性球团及其制备方法”。向含铁原料中外加2～4％的镁砂和1～2％的膨润土并充分混匀，混匀后的混合料的水分为5～10％；润磨1～8min，造球，干燥，然后在温度800℃～1000℃条件下预热，预热时间为10min～20min；在温度为1180℃～1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15～35min，制备的镁质自熔性球团矿，TFe≥59％，MgO＞2％，三元碱度＞0.8。该方法制成的球团矿的低温还原粉化率、还原膨胀性能、软融滴落性能和高温还原性等冶金性能均有较大改善。但其没有很好解决高碱度球团的粘结性问题，且忽略了球团碱度变化后焙烧制度的改变。

发明内容

本发明提供了一种含钛镁质熔剂性球团及其制造方法，含钛镁质熔剂性球团是一种双碱度球团，其既具有高碱度烧结矿的优点，又具有球团矿的优点；一方面解决了熔剂性球团焙烧粘结的问题，提高了球团矿的冶金性能，另一方面使球团具备了钛渣护炉的作用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种含钛镁质熔剂性球团，所述球团的造球核心为烧结矿返矿，造球核心外层的球团本体是由铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成的混合料层，球团本体的外层包裹有阻粘腹膜；所述烧结矿返矿的碱度为1.9～2.2，MgO的质量分数为1％～1.7％；所述混合料层的碱度为0.8～1.1，MgO的质量分数为2％～2.5％；所述球团的碱度为1～1.4，MgO的质量分数为1.6％～2.5％，TiO₂质量分数≥2％。

所述烧结矿返矿的粒度为3mm～6mm。

所述混合料层中，铁精矿的质量分数为91％～96％；粘结剂A的质量分数为0.8％～2.5％，轻烧镁石粉的质量分数为2％～8％，轻烧镁石粉中MgO的质量分数大于75％。

所述铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成，钛铁精矿A与高铁低硅铁精矿的质量比为20～40:60～80。

所述高铁低硅铁精矿的全铁品位TFe＞67％，SiO₂＜4％；所述钛铁精矿A的TiO₂质量分数为8％～15％。

所述粘结剂A为膨润土、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。

所述阻粘腹膜由钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合制成；其中钛铁精矿B的质量分数为74％～80％，硼铁精矿的质量分数为19％～25％；粘结剂B的质量分数为1％～3％。

所述粘结剂B为羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、膨润土中的一种或两种。

一种含钛镁质熔剂性球团的制造方法，包括如下步骤：

(1)将铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉制成初混料，其中铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成；向初混料中添加生石灰制成混合料，通过调整生石灰的添加量，使混合料的碱度为0.8～1.1；钛铁精矿A、高铁低硅铁精矿、轻烧镁石粉和生石灰的粒度均为小于200目的占比大于90％；

(2)将混合料加水混匀，加水量按质量百分比计为混合料的8.3％～9.3％；将烧结矿返矿加水润湿，以烧结矿返矿为造球核心，用圆盘造球机对混合料进行造球，制得粒度为8～12mm的球团本体；

(3)将钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合均匀后制成阻粘腹膜；硼镁铁精矿的粒度为小于200目的占比大于90％；

(4)将球团本体放入造球盘中，加水雾化，使润湿后的球团本体外层裹上阻粘腹膜，阻粘腹膜的厚度为1mm～4mm，制得含钛镁质熔剂性球团生球；

(5)将含钛镁质熔剂性球团生球按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，预热温度控制在900～1000℃，焙烧温度控制在1220～1280℃，制得成品含钛镁质熔剂性球团。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明所述含钛镁质熔剂性球团是一种双碱度球团，其既具有高碱度烧结矿的优点，又具有球团矿的优点，可以改善球团矿的冶金性能，解决熔剂性球团焙烧粘结的问题；

2)本发明所述含钛镁质熔剂性球团是一种冶金性能优良的含钛球团，该球团应用于高炉可以起到钛渣护炉的作用；

3)本发明利用高碱度烧结矿返矿作为造球核心，只进行一次造球，生产单球双碱度的熔剂性复合球团，开辟了烧结矿返矿利用的新途径。

具体实施方式

本发明一种含钛镁质熔剂性球团，所述球团的造球核心为烧结矿返矿，造球核心外层的球团本体是由铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成的混合料层，球团本体的外层包裹有阻粘腹膜；所述烧结矿返矿的碱度为1.9～2.2，MgO的质量分数为1％～1.7％；所述混合料层的碱度为0.8～1.1，MgO的质量分数为2％～2.5％；所述球团的碱度为1～1.4，MgO的质量分数为1.6％～2.5％，TiO₂质量分数≥2％。

所述烧结矿返矿的粒度为3mm～6mm。

所述混合料层中，铁精矿的质量分数为91％～96％；粘结剂A的质量分数为0.8％～2.5％，轻烧镁石粉的质量分数为2％～8％，轻烧镁石粉中MgO的质量分数大于75％。

所述铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成，钛铁精矿A与高铁低硅铁精矿的质量比为20～40:60～80。

所述高铁低硅铁精矿的全铁品位TFe＞67％，SiO₂＜4％；所述钛铁精矿A的TiO₂质量分数为8％～15％。

所述粘结剂A为膨润土、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。

所述阻粘腹膜由钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合制成；其中钛铁精矿B的质量分数为74％～80％，硼铁精矿的质量分数为19％～25％；粘结剂B的质量分数为1％～3％。

所述粘结剂B为羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、膨润土中的一种或两种。

一种含钛镁质熔剂性球团的制造方法，包括如下步骤：

(1)将铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉制成初混料，其中铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成；向初混料中添加生石灰制成混合料，通过调整生石灰的添加量，使混合料的碱度为0.8～1.1；钛铁精矿A、高铁低硅铁精矿、轻烧镁石粉和生石灰的粒度均为小于200目的占比大于90％；

(2)将混合料加水混匀，加水量按质量百分比计为混合料的8.3％～9.3％；将烧结矿返矿加水润湿，以烧结矿返矿为造球核心，用圆盘造球机对混合料进行造球，制得粒度为8～12mm的球团本体；

(3)将钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合均匀后制成阻粘腹膜；硼镁铁精矿的粒度为小于200目的占比大于90％；

(4)将球团本体放入造球盘中，加水雾化，使润湿后的球团本体外层裹上阻粘腹膜，阻粘腹膜的厚度为1mm～4mm，制得含钛镁质熔剂性球团生球；

(5)将含钛镁质熔剂性球团生球按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，预热温度控制在900～1000℃，焙烧温度控制在1220～1280℃，制得成品含钛镁质熔剂性球团。

以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。

【实施例1】

本实施例中，以高碱度烧结矿返矿为造球核心，生产内外层、双碱度的含钛镁质熔剂性球团。制造过程如下：

铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成初混料，其中铁精矿粉的质量分数为95.8％；粘结剂A为羧甲基纤维素钠，其质量分数为1.2％；轻烧镁石粉的质量分数3％；向初混料中添加生石灰制成混合料，调整生石灰的添加量，使混合料的碱度为0.9；混合料中的MgO质量分数为2.1％。

铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成，钛铁精矿A与高铁低硅铁精矿的质量比为25:75；高铁低硅铁精矿的全铁品位为67.5％，SiO₂质量分数为3.7％；钛铁精矿A的TiO₂质量分数为10.5％，轻烧镁石粉中MgO的质量分数为74％；高铁低硅铁精矿、钛铁精矿A、生石灰和轻烧镁石粉的粒度均为小于200目的占比大于90％。

将混合料加水混匀，加水量按质量百分比计为混合料的8.5％。

将碱度为2.0、MgO质量分数为1.4％、粒度为3mm～5mm的烧结矿返矿进行加水润湿，以其为造球核心，在圆盘造球机上用混合料进行造球，制得粒度为8～12mm的球团本体。

将钛铁精矿B、硼铁精矿和粘结剂B混合均匀制成阻粘腹膜，其中钛铁精矿B的质量分数为75％，硼镁铁精矿的质量分数为23％，两者的粒度均为小于200目的占比大于90％；粘结剂B为膨润土，其质量分数为2％。

将球团本体放入造球盘中，加水雾化，使润湿后的球团本体外层裹上阻粘腹膜，阻粘腹膜的厚度为2～3mm，制得含钛镁质熔剂性球团生球；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，预热温度控制在990℃，焙烧温度控制在1250℃，制得1#含钛镁质熔剂性球团成品。1#含钛镁质熔剂性球团的碱度为1.2，MgO的质量分数为1.7％，TiO₂的质量分数为2.1％，其高温冶金性能如表1所示。

【实施例2】

本实施例中，以高碱度烧结矿返矿为造球核心，生产内外层、双碱度的含钛镁质熔剂性球团。具体制造过程如下：

将铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成初混料，其中铁精矿的质量分数为93.5％；粘结剂A为膨润土，其质量分数为2％；轻烧镁石粉的质量分数4.5％；向初混料中添加生石灰形成混合料，调整生石灰的添加量，使混合料的碱度为1；混合料的MgO质量分数为2.4％。

铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成，钛铁精矿A与高铁低硅铁精矿的质量比为40:60；高铁低硅铁精矿的全铁品位为68％，SiO₂质量分数为3.2％；钛铁精矿A的TiO₂质量分数为12.5％，轻烧镁石粉的MgO质量分数为78％；高铁低硅铁精矿、钛铁精矿A、生石灰和轻烧镁石粉的粒度均为小于200目的占比大于90％。

将混合料加水混匀，加水量按质量百分比计为混合料的9.1％。

将碱度为2.1、MgO质量分数为1.6％、粒度为4mm～6mm的烧结矿返矿进行加水润湿，以其为造球核心，在圆盘造球机上用混合料进行造球，制得粒度为8～12mm的球团本体。

将钛铁精矿B、硼铁精矿和粘结剂B混合均匀制成阻粘腹膜，其中钛铁精矿B的质量分数为79％，硼镁铁精矿的质量分数为20％，两者的粒度均为小于200目的占比大于90％；粘结剂B为腐殖酸钠，其质量分数为1％。

将球团本体放入造球盘中，加水雾化，使润湿后的球团本体外层裹上阻粘腹膜，阻粘腹膜的厚度为1～3mm，制得含钛镁质熔剂球团生球；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，预热温度控制在940℃；焙烧温度控制在1280℃，焙烧过程未粘结，制得2#含钛镁质熔剂性球团成品。

2#含钛镁质熔剂性球团的碱度为1.3，MgO的质量分数为2.2％，TiO₂的质量分数为2.7％，其高温冶金性能如表1所示。

表1含钛镁质熔剂性球团的冶金性能

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种含钛镁质熔剂性球团，其特征在于，所述球团的造球核心为烧结矿返矿，造球核心外层的球团本体是由铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉组成的混合料层，球团本体的外层包裹有阻粘腹膜；所述烧结矿返矿的碱度为1.9～2.2，MgO的质量分数为1％～1.7％；所述混合料层的碱度为0.8～1.1，MgO的质量分数为2％～2.5％；所述球团的碱度为1～1.4，MgO的质量分数为1.6％～2.5％，TiO₂质量分数≥2％；

所述混合料层中，铁精矿的质量分数为91％～96％；粘结剂A的质量分数为0.8％～2.5％，轻烧镁石粉的质量分数为2％～8％，轻烧镁石粉中MgO的质量分数大于75％；

所述铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成，钛铁精矿A与高铁低硅铁精矿的质量比为20～40:60～80；

所述阻粘腹膜由钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合制成；其中钛铁精矿B的质量分数为74％～80％，硼铁精矿的质量分数为19％～25％；粘结剂B的质量分数为1％～3％。

2.根据权利要求1所述的一种含钛镁质熔剂性球团，其特征在于，所述烧结矿返矿的粒度为3mm～6mm。

3.根据权利要求1所述的一种含钛镁质熔剂性球团，其特征在于，所述高铁低硅铁精矿的全铁品位TFe＞67％，SiO₂＜4％；所述钛铁精矿A的TiO₂质量分数为8％～15％。

4.根据权利要求1所述的一种含钛镁质熔剂性球团，其特征在于，所述粘结剂A为膨润土、羧甲基纤维素钠中的一种或两种。

5.根据权利要求1所述的一种含钛镁质熔剂性球团，其特征在于，所述粘结剂B为羧甲基纤维素钠、腐殖酸钠、膨润土中的一种或两种。

6.如权利要求1所述的一种含钛镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将铁精矿、粘结剂A和轻烧镁石粉制成初混料，其中铁精矿由钛铁精矿A和高铁低硅铁精矿组成；向初混料中添加生石灰制成混合料，通过调整生石灰的添加量，使混合料的碱度为0.8～1.1；钛铁精矿A、高铁低硅铁精矿、轻烧镁石粉和生石灰的粒度均为小于200目的占比大于90％；

(2)将混合料加水混匀，加水量按质量百分比计为混合料的8.3％～9.3％；将烧结矿返矿加水润湿，以烧结矿返矿为造球核心，用圆盘造球机对混合料进行造球，制得粒度为8～12mm的球团本体；

(3)将钛铁精矿B、硼镁铁精矿和粘结剂B混合均匀后制成阻粘腹膜；硼镁铁精矿的粒度为小于200目的占比大于90％；

(4)将球团本体放入造球盘中，加水雾化，使润湿后的球团本体外层裹上阻粘腹膜，阻粘腹膜的厚度为1mm～4mm，制得含钛镁质熔剂性球团生球；

(5)将含钛镁质熔剂性球团生球按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，预热温度控制在900～1000℃，焙烧温度控制在1220～1280℃，制得成品含钛镁质熔剂性球团。