CN113528812A - 一种耐磨碱性球团的制备方法 - Google Patents

一种耐磨碱性球团的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐磨碱性铁矿球团的制备方法，包括以下步骤：对碱性球团制备所用的石灰石粉进行酸性溶液喷淋预处理；将铁精矿、预处理后的石灰石、粘结剂、水按比例充分混匀造球，得到粒度、水分、落下强度合格的碱性球团生球；将合格的碱性球团生球进行干燥、预热，得到一种耐磨的碱性铁矿球团。本发明的方法通过采用有机酸处理石灰石，生成少量的有机酸钙，有机酸钙的分解温度低，分解时可以活化碳酸钙颗粒，从而加速石灰石的分解，加快与铁矿粉的反应进程，所以本发明的方法可以提高球团矿各阶段的耐磨指数，可以满足碱性球团矿在运输和生产中的需要，实现碱性球团矿的稳定生产，促进碱性球团矿的制备冶炼技术的发展。

Description

一种耐磨碱性球团的制备方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种耐磨碱性铁矿球团矿的制备方法。
背景技术
球团矿作为一种优良的高炉炉料，其优势体现在：1、含铁品位高、有害元素少；2、能扩大冶炼原料来源；3、降低冶炼过程中的污染物排放；4、对我国现有充足的贫铁矿资源充分利用等方面。由于选矿难度大成本高等原因，目前我国球团矿的发展相对滞后。我国高炉炼铁以高碱度烧结矿配加酸性球团和少量块矿的炉料结构为主，球团矿比例大多在20％以内。这种炉料结构一定程度上能使高炉增产节焦、提高经济效益。但在污染能耗方面，烧结工序污染负荷比是球团工序的5倍，其中二氧化硫排放是球团的2倍；能源消耗是是球团的2倍。使用球团矿品位比烧结矿品位高出5％，燃料比可降低13％以上。当前的形势政策和行业发展趋势要求我国钢铁行业要从炉料结构上促进高炉炼铁绿色发展。
大量生产实践证明提高球团矿入炉比例可以在大幅降低渣量、燃耗的同时提高高炉利用系数。但单一增加普通酸性球团入炉比例无法满足高炉炼铁过程的造渣制度需要，为了高炉渣型稳定，提高球团矿碱度，需用碱性球团矿代替高碱度烧结矿，构建以球团矿为主的新型炉料结构。
因此构建以球团矿为主的新型炉料结构、发展高比例球团冶炼工艺技术，尤其是发展碱性球团矿的制备冶炼技术，已经成为行业领域内的重要课题。
碱性球团矿的制备通常在生产过程中按比例加入石灰石粉，与铁矿粉、膨润土等原料混匀造球，制成生球。再经过链篦机-回转窑或带式焙烧机预热焙烧后制成成品碱性球团矿。成品碱性球团矿具有良好的机械强度和优良的冶金性能。但实际生产过程中，一般随着碱度的增高，生球的耐磨性越差，球团矿表面出现剥落，成品球团矿凹凸不平，球团矿含粉率(-6.3mm的质量百分比)增高，回转窑结圈大大缩短生产周期等问题，为碱性球团矿的运输和生产造成严重影响。因此，研究一种使耐磨指数提高的碱性球团制备方法，降低碱性球团生产过程中粉末率，抑制回转窑结圈现象，对碱性球团矿的顺利高效生产具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中，碱性球团矿尤其是中高碱度的碱性球团矿耐磨指数较低，球团矿含粉率较高的问题，本发明旨在提供一种耐磨碱性铁矿球团的制备方法，该方法在基本不改变碱性球团原料配比和生产方法的情况下，提高球团矿各阶段的耐磨指数，可以满足碱性球团矿在运输和生产中的需要，实现碱性球团矿的稳定生产，促进碱性球团矿的制备冶炼技术的发展。
本发明这种耐磨碱性铁矿球团的制备方法，包括以下步骤：
S1.石灰石的预处理：对碱性球团制备所用的石灰石粉进行酸性溶液喷淋预处理，得到预处理后的石灰石；
S2.碱性球团生球制备：将铁精矿、预处理后的石灰石、粘结剂、水按比例充分混匀造球，得到粒度、水分、落下强度合格的碱性球团生球；
S3.碱性氧化球团制备：将合格的碱性球团生球进行干燥、预热，得到一种耐磨的碱性铁矿球团。
所述步骤S1中，石灰石粉的粒度要求为-200目占30％以上。
所述步骤S1中，所述的酸性溶液为工业适用有机酸溶液，优选的，有机酸为乙酸、草酸或柠檬酸中的一种或多种；进一步优选的，所述有机酸溶液的质量浓度为0.01～1％。
所述步骤S1中，酸性溶液与石灰石的质量比为5％～100％。
所述步骤S2中，粘结剂为膨润土、水玻璃、白云石、淀粉、糊精、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物中的一种或多种。
所述步骤S2中，铁精矿、石灰石、粘结剂、水的质量比为(67.0～92.4):(0.5～3.0):(0.1～20):(1～10)。
所述步骤S2中，所述碱性球团生球的二元碱度范围为0.4～1.5；碱性球团生球的粒度为8～20mm；
所述步骤S3中，所述预热温度为850～1200℃；预热时间为5～20min。
本发明的原理：
石灰石性脆易破碎，原料易得，成本低廉，物化性质相对稳定，在造球原料配矿中，加入大量的石灰石以提高球团矿的二元碱度，是制造碱性球团的常用方法。
本发明的球团制备方法，重点在对制备碱性球团矿的主要熔剂——石灰石粉进行短暂酸洗预处理，石灰石颗粒表面与酸反应，但颗粒内部仍为碳酸钙成分，能够有效提高颗粒粘度，增加石灰石颗粒表面活化能。其中运用到的酸性试剂主要为成本低廉，低毒害作用的工业有机酸性试剂，在压缩成本的同时避免引入有害离子增加后期排污负担。
在传统球团矿制备的温度条件下，经过酸性溶液喷淋的石灰石颗粒更易分解，能有效缩短与铁矿粉的反应时间，加快反应进程，减少生球到氧化球团制备环节的时间，提升碱性球团矿的耐磨指数，降低球团球团矿含粉率。
以用工业乙酸溶液喷淋石灰石粉为例，化学反应式如下，反应生成乙酸钙，水和二氧化碳：
CaCO3+2CH3COOH＝Ca(CH3COO)2+H2O+CO2↑
乙酸钙的分解温度为160℃，石灰石的分解温度大于850℃。乙酸钙在球团矿预热前期迅速分解为碳酸钙，颗粒表面活化能增加，加快石灰石的分解进程，缩短石灰石颗粒分解时间，加快与铁矿粉的反应进程。在相同球团矿制备条件下，用经过酸性溶液喷淋的石灰石颗粒作为熔剂，能够有效提高碱性球团矿的机械强度，减少球团矿在干燥、预热阶段的破碎和粉化，提高成品碱性氧化球团的耐磨指数。
本发明的有益效果：本发明的方法通过采用有机酸处理石灰石，生成少量的有机酸钙，有机酸钙的分解温度低，分解时可以活化碳酸钙颗粒，从而加速石灰石的分解，加快与铁矿粉的反应进程，所以本发明的方法基本不改变碱性球团原料配比和生产方法的情况下，提高球团矿各阶段的耐磨指数，可以满足碱性球团矿在运输和生产中的需要，实现碱性球团矿的稳定生产，促进碱性球团矿的制备冶炼技术的发展。
附图说明
图1为本发明方法的技术路线图。
具体实施方式
下面通过实施例进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
在本发明实施例中，如无特殊说明，采用的手段均为本领域的常规手段，采用的原料和试剂均可通过常规的商业途径获取。
以下通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细阐述。
本发明中的方法技术路线图如图1所示，具体步骤可见实施例。
实施例1
将质量浓度0.05％乙酸喷淋在石灰石上(石灰石的粒度为-200目占30％以上)，边喷淋边翻搅，确保石灰石颗粒表面能够均匀与酸性溶液反应，乙酸与石灰石的质量比为20％，喷淋完毕后，得到处理后的石灰石；按照碱度为0.6，计算并称量造球配料所需的铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水(铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水的具体质量比为91:1:3.45:9.41)；将上述原料混匀后，利用造球机制备粒度为10～15mm的生球，生球干燥后用小型卧式管炉进行预热，预热温度900℃，预热时间10min。制备得到耐磨碱性球团A，测得其AC转鼓指数(-5mm)为2.9％。
对比例1
以普通石灰石颗粒作为熔剂制备碱性氧化球团矿：按照实施例1的数据，称量造球配料所需的铁精矿、粘结剂、石灰石和水。将石灰石粉末平铺置于相同温度的烘箱内，烘干相同时间。将造球所需配料混匀，所有工艺条件均与实施例1相同。制备得到普通碱性球团，测得其AC转鼓指数(-5mm)为8.7％。
实施例2
将质量浓度0.05％乙酸喷淋在石灰石上(石灰石的粒度为-200目占30％以上)，边喷淋边翻搅，确保石灰石颗粒表面能够均匀与酸性溶液反应，乙酸与石灰石的质量比为10％，喷淋完毕后，得到处理后的石灰石；按照碱度为0.8，计算并称量造球配料所需的铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水(铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水的具体质量比为91:1:4.85:9.56)；将上述原料混匀后，利用造球机制备粒度为10～15mm的生球，生球干燥后用小型卧式管炉进行预热，预热温度900℃，预热时间10min。制备得到耐磨碱性球团B，测得其AC转鼓指数(-5mm)为3.4％。
实施例3
将质量浓度0.02％乙酸喷淋在石灰石上(石灰石的粒度为-200目占30％以上)，边喷淋边翻搅，确保石灰石颗粒表面能够均匀与酸性溶液反应，乙酸与石灰石的质量比为20％，喷淋完毕后，得到处理后的石灰石；按照碱度为1.0，计算并称量造球配料所需的铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水(铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水的具体质量比为91:1:5.55:9.63)；将上述原料混匀后，利用造球机制备粒度为10～15mm的生球，生球干燥后用小型卧式管炉进行预热，预热温度900℃，预热时间10min。制备得到耐磨碱性球团C，测得其AC转鼓指数(-5mm)为3.7％。
实施例4
将质量浓度0.02％乙酸喷淋在石灰石上(石灰石的粒度为-200目占30％以上)，边喷淋边翻搅，确保石灰石颗粒表面能够均匀与酸性溶液反应，草酸与石灰石的质量比为20％，喷淋完毕后，得到处理后的石灰石；按照碱度为1.2，计算并称量造球配料所需的铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水(铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水的具体质量比为91:1:7.67:9.83)；将上述原料混匀后，利用造球机制备粒度为10～15mm的生球，生球干燥后用小型卧式管炉进行预热，预热温度900℃，预热时间10min。制备得到耐磨碱性球团E，测得其AC转鼓指数(-5mm)为3.2％。
实施例5
将质量浓度0.02％草酸喷淋在石灰石上(石灰石的粒度为-200目占30％以上)，边喷淋边翻搅，确保石灰石颗粒表面能够均匀与酸性溶液反应，乙酸与石灰石的质量比为20％，喷淋完毕后，得到处理后的石灰石；按照碱度为1.0，计算并称量造球配料所需的铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水(铁精矿、膨润土、预处理后石灰石和水的具体质量比为91:1:5.65:9.63)；将上述原料混匀后，利用造球机制备粒度为10～15mm的生球，生球干燥后用小型卧式管炉进行预热，预热温度1050℃，预热时间10min。制备得到耐磨碱性球团D，测得其AC转鼓指数(-5mm)为2.6％。
从对比例1和实施例1～5制备的普通碱性球团和耐磨碱性球团的AC转鼓指数对比可知，用经过处理的石灰石颗粒作熔剂，碱性球团AC转鼓指数大幅降低。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于上述实施例，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种耐磨碱性铁矿球团的制备方法，包括以下步骤：
S1.石灰石的预处理：对碱性球团制备所用的石灰石粉进行酸性溶液喷淋预处理，得到预处理后的石灰石；
S2.碱性球团生球制备：将铁精矿、预处理后的石灰石、粘结剂、水按比例充分混匀造球，得到粒度、水分、落下强度合格的碱性球团生球；
S3.碱性氧化球团制备：将合格的碱性球团生球进行干燥、预热，得到一种耐磨的碱性铁矿球团。
2.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，石灰石粉的粒度要求为-200目占30％以上。
3.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述的酸性溶液为工业适用有机酸溶液。
4.根据权利要求3所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，有机酸为乙酸、草酸或柠檬酸中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述有机酸溶液的质量浓度为0.01～1％。
6.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，酸性溶液与石灰石的质量比为5％～100％。
7.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，粘结剂为膨润土、水玻璃、白云石、淀粉、糊精、羧甲基纤维素钠、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺共聚物中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，铁精矿、石灰石、粘结剂、水的质量比为(67.0～92.4)：(0.5～3.0)：(0.1～20)：(7～10)。
9.根据权利要求1所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述碱性球团生球的二元碱度范围为0.4～1.5；碱性球团生球的粒度为8～20mm。
10.根据权利要求3所述耐磨碱性铁矿球团的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，预热温度为850～1200℃；预热时间为5～30min。
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