CN113416838A - 一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法 - Google Patents

一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳球团的方法，以粒度为4～6mm的高铁低硅钛铁矿粉作为成球核心，进行两次造球，生产具有双碱度且含碳原料在球团内外层呈梯度分布的熔剂性含碳低钛球团，改善了熔剂性含碳低钛球团的冶金性能，拓宽了熔剂性含碳低钛球团的生产铁料范围，降低了球团的生产成本。

Description

一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法
技术领域
本发明涉及球团生产技术领域，尤其涉及一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法。
背景技术
球团矿作为高炉炼铁的优质炉料，具有粒度均匀、冷强度大、铁品位高和还原性好的特点，所以炉料中使用球团矿的比例越来越高。球团矿是把铁矿石细磨成精矿，然后滚动成球后，再经高温焙烧固结成型的球形含铁原料。造球精矿准备是球团生产的重要环节，要求铁精矿具有一定的粒度、适宜的化学成分和水分含量，通常要求铁精矿粒度-0.074mm粒级的大于90％，比表面积为1500～1900cm2/g，TFe含量大于65.0％，硫含量小于0.2％，磷含量小于0.1％，碱金属(Na2O+K2O)含量小于0.1％，水分含量小于10％等。适宜的球团铁精矿资源相对较少，且成本相对较高，拓宽球团含铁原料资源对现代高炉炼铁具有重要的意义。
熔剂性球团因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，导致生产无法正常进行。这是由于熔剂性球团中的CaO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。
针对上述问题，周明顺等在论文“复合熔剂性球团的开发研究”中，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含碳结构，采用两次造球工艺完成生球的制备。该球团矿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的低温还原粉化现象发生，实现所期望的理想结构。该工艺虽然部分解决了自熔性球团焙烧时的粘结问题，且在还原过程中的阻力低于普通酸性球团，但由于球团外层为酸性结构，其产品不可避免的存在“还原停滞现象”。
含碳球团是一种自身配加一定含量炭质还原剂的球团矿，同传统球团相比，含碳球团能扩大碳氧反应界面，减少气体在固相反应界面的扩散，同时其自身碳氧接触，气体由内而外排出，抑制了氧化气体的氧化作用，所以含碳球团生产应用是冶金企业降低高炉焦比的有效手段之一。现有研究表明，采用含碳球团后，进入高炉铁矿石的金属化率提高1％，焦比降低4％～5％，因此含碳球团在钢铁行业备受关注。
授权公告号为CN102978386B的中国发明专利提出了“一种高炉用含碳球团的复合式制备方法”，其步骤为：(1)按质量分数称取烧结机头电除尘灰11～13份、无钙铬渣17～19份、炉前矿槽除尘灰20～22份、氧化锆3～5份和消石灰1份；(2)将上述物料混合，并逐步加入盘式造球机制成7～9mm的球团；(3)按质量分数称取高炉瓦斯泥38～42份、钒钛磁铁精矿10～12份和膨润土1～2份；(4)将步骤(2)中制得的球团移入另一个盘式成球机，并将步骤(3)中的物料混合，混合后逐步加入该盘式成球机继续造球。该技术方案过分强调冶金废弃物的循环利用，没有充分考虑碱度和配碳量对含碳球团性质的影响。
采用压球方式生产含碳球团较为常见，如授权公告号为CN100355910C的中国发明专利公开的一种“复合含碳球团”，其含碳材料40％～80％，金属氧化物10％～42％，稀土氧化物5％～30％，粘结剂2％～10％，增强剂1％～5％，膨胀剂1％～5％，钢材加工屑1％～4％，所得产品用于钢水增碳。但该含碳球团的强度较低，不适用于高炉冶炼。
采用圆盘造球工艺生产含碳球团也较为常见，吴斌等人研究表明，在配煤比为13.1％～20.83％的情况下，将铁矿粉、煤粉和粘结剂均匀混合，然后采用圆盘造球机制备生球，并在1100℃下焙烧，最终获得最高强度为293N/个的成品球团。
综上，目前含碳球团的生产方法主要存在以下问题：(1)含碳材料加入量较高，所生产的球团类似于金属化球团，不适用于高炉；(2)用非传统压球工艺进行生产制备，增加了成本；(3)采用传统工艺生产，成品球强度较低，不能满足高炉要求。
发明内容
本发明提供了一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，以粒度为4～6mm的高铁低硅钛铁矿粉作为成球核心，进行两次造球，生产具有双碱度且含碳原料在球团内外层呈梯度分布的熔剂性含碳低钛球团，改善了熔剂性含碳球团的冶金性能，拓宽了熔剂性含碳低钛球团生产的铁料范围，降低了球团的生产成本。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，以大粒度铁矿粉作为成球核心，经两次造球制成熔剂性含碳低钛球团；所述大粒度铁矿粉是粒度为4～6mm的高铁低硅钛铁矿粉；制备过程具体包括如下步骤：
(1)将铁矿粉加水润湿，向润湿后的铁矿粉表面喷洒粘结剂溶液；向喷洒粘结剂后的铁矿粉表面播撒半焦并充分混匀，得到预处理铁矿粉；粘结剂干基配加量为铁矿粉质量的1.5％～3.5％；半焦的配加量为铁矿粉质量的10％～15％；
(2)由铁精矿A、粘结剂A、熔剂A及含碳原料A组成混合料A，并且按质量份计，铁精矿A为66～75份，粘结剂A为2～5份，含碳原料A为16～25份；通过调整熔剂A的添加量，使混合料A的碱度为1.8～2.5；将混合料A加水混匀，加水量为混合料A质量的8.6％～9.2％；
(3)由铁精矿B、粘结剂B、熔剂B和含碳原料B组成混合料B，并且按质量份计，铁精矿B为76～85份，粘结剂B质量为1.5～3.5份，含碳原料B质量为15～20份，通过调整熔剂B的添加量，使混合料B的碱度为0.8～1.2；将混合料B加水混匀，加水量为混合料B质量的7.9％～8.5％；
(4)以预处理铁矿粉为造球核心，用混合料A在圆盘造球机进行造球，制得粒度为8～12mm的球团内核A，球团内核A的碱度为1.2～1.6；
(5)以球团内核A为造球核心，用混合料B在圆盘造球机进行造球，制得粒度为13～20mm的熔剂性含碳低钛球团生球，其碱度为1.0～1.3；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，制得成品熔剂性含碳低钛球团。
所述高铁低硅钛铁矿粉的全铁质量分数≥62％，SiO2质量分数≤3.5％，TiO2质量分数为5％～12％。
所述铁精矿A、熔剂A、铁精矿B、熔剂B的粒度均为小于200目的＞90％。
所述粘结剂为腐殖酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两种混合。
所述粘结剂A为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料A为半焦、煤粉的一种或两种；所述熔剂A为石灰石粉。
所述半焦、煤粉的粒度均为小于200目的＞90％。
所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
所述粘结剂B为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料B为煤粉、焦粉中的一种或两种；所述熔剂B为石灰石粉。
所述煤粉、焦粉的粒度均为小于200目的＞90％。
所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)以大粒度高铁低硅钛铁矿粉为成球核心，经过两次造球制造熔剂性含碳低钛球团，拓宽了熔剂性含碳低钛球团生产用铁料的范围，降低了球团的生产成本；
(2)所生产熔剂性含碳低钛球团的碱度和还原剂呈梯度分布，解决了熔剂性含碳低钛球团内部自还原延迟的问题；
(3)所生产熔剂性含碳低钛球团的强度和冶金性能良好，并且具有钛球护炉的作用，可以延长高炉寿命。
具体实施方式
本发明所述一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，以大粒度铁矿粉作为成球核心，经两次造球制成熔剂性含碳低钛球团；所述大粒度铁矿粉是粒度为4～6mm的高铁低硅钛铁矿粉；制备过程具体包括如下步骤：
(1)将铁矿粉加水润湿，向润湿后的铁矿粉表面喷洒粘结剂溶液；向喷洒粘结剂后的铁矿粉表面播撒半焦并充分混匀，得到预处理铁矿粉；粘结剂干基配加量为铁矿粉质量的1.5％～3.5％；半焦的配加量为铁矿粉质量的10％～15％；
(2)由铁精矿A、粘结剂A、熔剂A及含碳原料A组成混合料A，并且按质量份计，铁精矿A为66～75份，粘结剂A为2～5份，含碳原料A为16～25份；通过调整熔剂A的添加量，使混合料A的碱度为1.8～2.5；将混合料A加水混匀，加水量为混合料A质量的8.6％～9.2％；
(3)由铁精矿B、粘结剂B、熔剂B和含碳原料B组成混合料B，并且按质量份计，铁精矿B为76～85份，粘结剂B质量为1.5～3.5份，含碳原料B质量为15～20份，通过调整熔剂B的添加量，使混合料B的碱度为0.8～1.2；将混合料B加水混匀，加水量为混合料B质量的7.9％～8.5％；
(4)以预处理铁矿粉为造球核心，用混合料A在圆盘造球机进行造球，制得粒度为8～12mm的球团内核A，球团内核A的碱度为1.2～1.6；
(5)以球团内核A为造球核心，用混合料B在圆盘造球机进行造球，制得粒度为13～20mm的熔剂性含碳低钛球团生球，其碱度为1.0～1.3；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，制得成品熔剂性含碳低钛球团。
所述高铁低硅钛铁矿粉的全铁质量分数≥62％，SiO2质量分数≤3.5％，TiO2质量分数为5％～12％。
所述铁精矿A、熔剂A、铁精矿B、熔剂B的粒度均为小于200目的＞90％。
所述粘结剂为腐殖酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两种混合。
所述粘结剂A为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料A为半焦、煤粉的一种或两种；所述熔剂A为石灰石粉。
所述半焦、煤粉的粒度均为小于200目的＞90％。
所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
所述粘结剂B为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料B为煤粉、焦粉中的一种或两种；所述熔剂B为石灰石粉。
所述煤粉、焦粉的粒度均为小于200目的＞90％。
所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
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。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。
【实施例1】
本实施例中，以大粒度高铁低硅钛铁矿粉作为成球核心，经两次造球生产熔剂性含碳低钛球团。具体过程如下：
对高铁低硅钛铁矿粉铁矿粉(以下简称铁矿粉)进行预处理，将粒度为4～6mm铁矿粉加水润湿，向润湿后的铁矿粉表面喷洒粘结剂溶液，向喷洒粘结剂的铁矿粉表面播撒半焦并充分混匀，得到预处理铁矿粉；粘结剂为腐殖酸钠，其干基配加量为铁矿粉质量的1.8％。高铁低硅钛铁矿粉的全铁质量分数为63％，SiO2质量分数为2.9％，TiO2质量分数为8％，半焦的配加量为铁矿粉质量的12％。
由铁精矿A、粘结剂A、熔剂A和含碳原料A组成混合料A，其中铁精矿A的质量份为68份，粘结剂A的质量份为3份，含碳原料A的质量份为22份，调整熔剂A的添加量，使混合料A的碱度为2.4；所述粘结剂A为膨润土，含碳原料A为半焦，熔剂A为石灰石粉。将混合料A加水混匀，加水量为混合料A质量的8.7％。
由铁精矿B、粘结剂B、熔剂B和含碳原料B组成混合料B，其中铁精矿B的质量份为79份，粘结剂B的质量份为2份，含碳原料B的质量份为16份，调整熔剂B的添加量，使混合料B的碱度为0.9；所述粘结剂B为腐殖酸钠，含碳原料B为煤粉，熔剂B为石灰石粉。将混合料B加水混匀，加水量为混合料B质量的8.0％。
上述铁精矿A、熔剂A、铁精矿B、熔剂B、半焦、煤粉的粒度均为小于200目的大于90％，石灰石粉中CaO的质量分数为52％。
以预处理铁矿粉为造球核心，用混合料A在圆盘造球机进行造球，制得粒度为8～12mm的球团内核A，球团内核A的碱度为1.4；以球团内核A为造球核心，用混合料B在圆盘造球机进行造球，制得粒度为15～20mm的熔剂性含碳低钛球团生球，其碱度为1.1；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，制得成品熔剂性含碳低钛球团。
本实施例所制得的熔剂性含碳低钛球团在焙烧过程中无粘结，且成品球团的冶金性能优良，其抗压强度为2750N/球，转鼓强度为96.5％，还原度为90.2％，还原膨胀率为7.8％。
【实施例2】
本实施例中，以大粒度高铁低硅钛铁矿粉(以下简称铁矿粉)作为成球核心，经两次造球生产熔剂性含碳低钛球团。具体过程如下：
对铁矿粉进行预处理，将粒度为4～6mm铁矿粉加水润湿，向润湿后的铁矿粉表面喷洒粘结剂溶液；向喷洒粘结剂的铁矿粉表面播撒半焦并充分混匀，得到预处理铁矿粉；粘结剂为羧甲基纤维素钠，其干基配加量为铁矿粉质量的3.2％。铁矿粉的全铁质量分数为64.5％，SiO2质量分数为3.2％，TiO2质量分数为11％，半焦的配加量为铁矿粉质量的14％。
由铁精矿A、粘结剂A、熔剂A和含碳原料A组成混合料A，其中铁精矿A的质量份为73份，粘结剂A的质量份为4份，含碳原料A的质量份为24份，调整熔剂A的添加量，使混合料A的碱度为2.1；所述粘结剂A为羧甲基纤维素钠，含碳原料A为煤粉和焦粉的混合物，熔剂A为石灰石粉；将混合料A加水混匀，加水量为混合料A质量的9％。
由铁精矿B、粘结剂B、熔剂B和含碳原料B组成混合料B，其中铁精矿B的质量份为84份，粘结剂B的质量份为2.8份，含碳原料B的质量份为20份，调整熔剂B的添加量，使混合料B的碱度为1.2；所述粘结剂B为膨润土，含碳原料B为焦粉，熔剂B为石灰石粉；将混合料B加水混匀，加水量为混合料B质量的8.3％。
上述铁精矿A、熔剂A、铁精矿B、熔剂B、半焦、焦粉、煤粉的粒度均为小于200目的大于90％，石灰石粉中CaO的质量分数为51％。
以预处理铁矿粉为造球核心，用混合料A在圆盘造球机进行造球，制得粒度为8～12mm的球团内核A，球团内核A的碱度为1.3；以球团内核A为造球核心，用混合料B在圆盘造球机进行造球，制得粒度为14～18mm的熔剂性含碳低钛球团生球，其碱度为1.25；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，制得成品熔剂性含碳低钛球团。
本实施例所制得熔剂性含碳低钛球团在焙烧过程中无粘结，且成品球团的冶金性能优良，其抗压强度为2712N/球，转鼓强度为97.8％，还原度为91.1％，还原膨胀率为9.6％。
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 (10)

1.一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，以大粒度铁矿粉作为成球核心，经两次造球制成熔剂性含碳低钛球团；所述大粒度铁矿粉是粒度为4～6mm的高铁低硅钛铁矿粉；制备过程具体包括如下步骤：
(1)将铁矿粉加水润湿，向润湿后的铁矿粉表面喷洒粘结剂溶液；向喷洒粘结剂后的铁矿粉表面播撒半焦并充分混匀，得到预处理铁矿粉；粘结剂干基配加量为铁矿粉质量的1.5％～3.5％；半焦的配加量为铁矿粉质量的10％～15％；
(2)由铁精矿A、粘结剂A、熔剂A及含碳原料A组成混合料A，并且按质量份计，铁精矿A为66～75份，粘结剂A为2～5份，含碳原料A为16～25份；通过调整熔剂A的添加量，使混合料A的碱度为1.8～2.5；将混合料A加水混匀，加水量为混合料A质量的8.6％～9.2％；
(3)由铁精矿B、粘结剂B、熔剂B和含碳原料B组成混合料B，并且按质量份计，铁精矿B为76～85份，粘结剂B质量为1.5～3.5份，含碳原料B质量为15～20份，通过调整熔剂B的添加量，使混合料B的碱度为0.8～1.2；将混合料B加水混匀，加水量为混合料B质量的7.9％～8.5％；
(4)以预处理铁矿粉为造球核心，用混合料A在圆盘造球机进行造球，制得粒度为8～12mm的球团内核A，球团内核A的碱度为1.2～1.6；
(5)以球团内核A为造球核心，用混合料B在圆盘造球机进行造球，制得粒度为13～20mm的熔剂性含碳低钛球团生球，其碱度为1.0～1.3；按熔剂性球团矿焙烧制度进行焙烧，制得成品熔剂性含碳低钛球团。
2.根据权利要求1所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述高铁低硅钛铁矿粉的全铁质量分数≥62％，SiO2质量分数≤3.5％，TiO2质量分数为5％～12％。
3.根据权利要求1所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述铁精矿A、熔剂A、铁精矿B、熔剂B的粒度均为小于200目的＞90％。
4.根据权利要求1所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述粘结剂为腐殖酸钠、羧甲基纤维素钠中的一种或两种混合。
5.根据权利要求1所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述粘结剂A为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料A为半焦、煤粉的一种或两种；所述熔剂A为石灰石粉。
6.根据权利要求5所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述半焦、煤粉的粒度均为小于200目的＞90％。
7.根据权利要求5所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
8.根据权利要求1所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述粘结剂B为膨润土、腐殖酸钠或羧甲基纤维素钠；所述含碳原料B为煤粉、焦粉中的一种或两种；所述熔剂B为石灰石粉。
9.根据权利要求8所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述煤粉、焦粉的粒度均为小于200目的＞90％。
10.根据权利要求8所述的一种用大粒度铁矿粉制备熔剂性含碳低钛球团的方法，其特征在于，所述石灰石粉中CaO的质量分数≥50％。
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