CN114737052B - 一种镁质熔剂性球团的制造方法 - Google Patents

一种镁质熔剂性球团的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种镁质熔剂性球团的制造方法，包括如下步骤：1)制备球团料A；2)一次造球：将球团料A喷加雾化水造球，制备得到粒径为5±0.5mm的球核A；3)制备球团料B；4)二次造球：以球核A为制粒核心，以球团料B为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为10±0.5mm的球核B；5)制备球团料C；6)三次造球：以球核B为制粒核心，以球团料C为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为15±0.5mm的镁质熔剂性球团生球；7)球团焙烧：将镁质熔剂性球团生球焙烧制得镁质熔剂性球团成品。镁质熔剂性球团，其碱度由内层向外层逐渐降低，氧化镁质量分数由内层向外层逐渐提高，既可以改善球团矿冶金性能，又可以避免焙烧粘结。

Description

一种镁质熔剂性球团的制造方法
技术领域
本发明涉及炼铁生产技术领域，特别涉及一种镁质熔剂性球团的制造方法。
背景技术
随着高炉冶炼技术进步和操作速度加快，提高了对炉料质量的要求，酸性球团矿已不能满足现代化高炉快速操作的要求。众所周知，造球前向铁精矿中添加CaO或MgO的细粒物料(例如石灰石或白云石)，可以改善球团矿的物理性能和冶金性能。生产冶金性能优良的熔剂性球团矿已成为提高球团质量的优先方向。
酸性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，规定碱度值大于0.6称为熔剂性球团(fluxed pellet)，大于1.0称为自熔性球团。从改善我国高炉炉料结构的实际出发，应重视发展球团矿生产，尤其是熔剂性球团。当熔剂性球团碱度(CaO/SiO2)大于1.0时，焙烧温度区间要求很窄，一旦操作不当，易粘结成大块，影响熔剂性球团生产作业；这是因为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。经过长期高炉冶炼实践探索，我国生产出碱度0.9-1.2、MgO质量分数1.7％-2.5％的球团，该球团具有还原度高、膨胀率低、软熔温度区间窄等良好的冶金性能。
氧化镁是高炉冶炼不可缺少的辅料。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的MgO含量。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，可以优化高炉炉料结构。
《东北大学材料与冶金学报》发表的“双层复合熔剂性球团的开发研究”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，该球团矿能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。
中国专利201010600752.3公布了一种镁质自熔性球团及其制备方法。其特征在于向含铁原料中外加2％-4％的镁砂和1％-2％的膨润土并充分混匀，混匀后的球团料水分为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10-20min；在温度为1180℃-1300℃条件下焙烧，焙烧时间为15-35min，制备镁质自熔性球团矿，该球团TFe≥59％，MgO＞2％，三元碱度＞0.8。该专利制成球团矿的低温还原粉化率、还原膨胀性、软熔滴落性和高温还原性等冶金性能均有较大改善，但该方法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
本发明所要解决的技术问题是提供一种镁质熔剂性球团的制造方法，该方法所生产球团碱度和焙烧助剂配比由内层向外层逐渐递减，赤铁矿和镁质熔剂配比由内层向外层逐渐增加，可以避免镁质熔剂性球团焙烧粘结，大幅度提高镁质熔剂性球团的冶金性能。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种镁质熔剂性球团的制造方法，包括如下步骤：
1)制备球团料A：铁精矿Ⅰ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料A，向混合料A中添加消石灰及水形成球团料A，球团料A的碱度为1.8-2.1；球团料A的MgO质量分数为0.3％-0.7％；所述混合料A中铁精矿Ⅰ质量分数为90％-94％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数2％-4％，焙烧助剂质量分数3％-4％；铁精矿Ⅰ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为40％-50％，磁铁精矿质量分数为50％-60％；
2)一次造球：将球团料A喷加雾化水造球，制备得到粒径为5±0.5mm的球核A；
3)制备球团料B：铁精矿Ⅱ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料B，向混合料B中添加消石灰及水形成球团料B，球团料B的碱度为1.1-1.4；球团料B的MgO质量分数为0.8％-1.2％；所述混合料B中铁精矿Ⅱ质量分数为89％-93％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数4％-6％，焙烧助剂质量分数2％-3％；铁精矿Ⅱ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为60％-70％，磁铁精矿质量分数为30％-40％；
4)二次造球：以球核A为制粒核心，以球团料B为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为10±0.5mm的球核B；
5)制备球团料C：铁精矿Ⅲ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料C，向混合料C中添加消石灰及水形成球团料C，球团料C的碱度为0.2-0.7；球团料C的MgO质量分数为1.3％-1.7％；所述混合料C中铁精矿Ⅲ质量分数为88％-92％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数6％-8％，焙烧助剂质量分数1％-2％；铁精矿Ⅲ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为70％-80％，磁铁精矿质量分数为20％-30％；
6)三次造球：以球核B为制粒核心，以球团料C为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为15±0.5mm的镁质熔剂性球团生球；
7)球团焙烧：将镁质熔剂性球团生球焙烧制得镁质熔剂性球团成品；
步骤1)、3)及5)中焙烧助剂为高铁酸钙、高铁酸钾和高铁酸钠的一种或两种的组合。
所述磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，粒度小于200目的质量分数大于90％。
所述粘结剂为膨润土、羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠的一种或两种的组合。
所述镁质熔剂为镁石粉、轻烧镁石粉和轻烧白云石粉的一种或两种的组合。
所述球团料A、球团料B和球团料C，其水分质量分数为8％-9％。
步骤7)焙烧采用带式焙烧机，焙烧参数如下：
鼓风干燥段参数：温度为200-250℃，时间为4-6min，风速2-3m/s；
抽风干燥段参数：温度为260-330℃，时间为3-5min，风速1.2-2m/s；
预热段参数：温度为700-900℃，时间为3-5min，风速1.2-1.8m/s；
焙烧段参数：温度为1220-1270℃，时间为6-10min，风速1.2-1.8m/s；
均热段参数：温度为800-1000℃，时间为3-5min，风速1.2-1.8m/s；
冷却一段参数：温度为700-800℃，时间为9-11min，风速1.5-2.0m/s；
冷却二段参数：温度为250-350℃，时间为3-5min，风速1.8-2.5m/s。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明在镁质熔剂性球团中配加高铁酸盐焙烧助剂，并且配比由内层向外层逐渐降低，既可以改善球团矿冶金性能，又可以增加赤铁矿配比，缩球团短焙烧时间。
(2)本发明所生产镁质熔剂性球团，其碱度由内层向外层逐渐降低，氧化镁质量分数由内层向外层逐渐提高，既可以改善球团块矿冶金性能，又可以避免焙烧粘结。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明：
以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。
实施例1
一种镁质熔剂性球团的制造方法，包括：
1)铁精矿Ⅰ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料A，铁精矿Ⅰ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为40％，磁铁精矿质量分数为60％；粘结剂为膨润土，镁质熔剂为轻烧白云石粉；焙烧助剂为高铁酸钙；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，粒度小于200目的大于90％；
混合料A中铁精矿Ⅰ质量分数为93％，粘结剂质量分数为1％，镁质熔剂质量分数为2.2％，焙烧助剂质量分数为3.8％。向混合料A中添加消石灰，加水形成球团料A，使球团料A的碱度为2.05；球团料A的MgO质量分数为0.4％；球团料A的水分质量分数为8.2％。
2)将球团料A喷加雾化水造球，制备得到粒径5±0.5mm的球核A。
3)铁精矿Ⅱ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料B，铁精矿Ⅱ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为60％，磁铁精矿质量分数为40％；粘结剂为腐殖酸钠，镁质熔剂为轻烧镁石粉；焙烧助剂为高铁酸钙；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，其粒度小于200目的大于90％；
混合料B中铁精矿Ⅱ质量分数为91％，粘结剂质量分数为1.2％，镁质熔剂质量分数为5.4％，焙烧助剂质量分数为2.4％。向混合料中B添加消石灰，加水形成球团料B，球团料B的碱度为1.35；球团料B的MgO质量分数为1.0％；球团料B的水分质量分数为8.7％。
4)以球核A为制粒核心，充分混匀的球团料B为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径10±0.5mm的球核B。
5)铁精矿Ⅲ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料C，铁精矿Ⅲ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为70％，磁铁精矿质量分数为30％；粘结剂为羧甲基纤维素钠和膨润土的混合，镁质熔剂为轻烧镁石粉；焙烧助剂为高铁酸钙；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，粒度小于200目的大于90％；
混合料C中铁精矿Ⅲ质量分数为89.8％，粘结剂质量分数为1.5％，镁质熔剂质量分数7.5％，焙烧助剂质量分数1.2％。向混合料C中添加消石灰，加水形成球团料C，球团料C的碱度为0.6；球团料C的MgO质量分数为1.6％；球团料C的水分质量分数为8.6％。
6)以球核B为制粒核心，充分混匀的球团料C为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径15±0.5mm的镁质熔剂性球团生球。
7)将镁质熔剂性球团生球经由带式焙烧机焙烧，制得1#镁质熔剂性球团，焙烧参数为：(1)鼓风干燥段参数，温度为210℃，时间为4.5min，风速2.2m/s；(2)抽风干燥段参数，温度为280℃，时间为4min，风速1.5m/s；(3)预热段参数，温度为780℃，时间为5min，风速1.6m/s；(4)焙烧段参数，温度为1240℃，时间为8.5min，风速1.4m/s；(5)均热段参数，温度为950℃，时间为4.5min，风速1.4m/s；(6)冷却一段参数，温度为720℃，时间为9.5min，风速2.0m/s；(7)冷却二段参数，温度为260℃，时间为3.5min，风速2m/s。
1#镁质熔剂性球团高温冶金性能改善：球团熔滴区间变窄，由132℃降低为105℃；球团还原度由72.86％提高到80.96％，膨胀率由16.4％降低到11.3％，低温还原粉化率由85.6％提高到94.5％；球团抗压强度和转鼓强度分别由2414N/球和86.9％提高到3045N/球和96.8％。(见表1)。
实施例2
一种镁质熔剂性球团的制造方法，包括：
1)铁精矿Ⅰ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料A，铁精矿Ⅰ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为45％，磁铁精矿质量分数为55％；粘结剂为腐殖酸钠和膨润土的混合，镁质熔剂为镁石粉；焙烧助剂为高铁酸钠；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，其粒度小于200目的大于90％。
混合料A中铁精矿Ⅰ质量分数为91.8％，粘结剂质量分数为1.6％，镁质熔剂质量分数3.4％，焙烧助剂质量分数3.2％。向混合料A中添加消石灰，加水形成球团料A，球团料A的碱度为1.95；球团料A的MgO质量分数为0.6％；球团料A的水分质量分数为8.6％。
2)将球团料A喷加雾化水造球，制备得到粒径5±0.5mm的球核A。
3)铁精矿Ⅱ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料B，铁精矿Ⅱ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为65％，磁铁精矿质量分数为35％；粘结剂为羧甲基纤维素钠，镁质熔剂为轻烧镁石粉；焙烧助剂为高铁酸钙和高铁酸钾的混合；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，其粒度小于200目的大于90％。
混合料B中铁精矿Ⅱ质量分数为90.2％，粘结剂质量分数为1.4％，镁质熔剂质量分数5.8％，焙烧助剂质量分数2.6％。向混合料B中添加消石灰，加水形成球团料B，使球团料B的碱度为1.25；球团料B的MgO质量分数为1.1％；球团料B的水分质量分数为8.4％。
4)以球核A为制粒核心，充分混匀的球团料B为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到10±0.5mm的球核B。
5)铁精矿Ⅲ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料C，铁精矿Ⅲ由赤铁精矿和磁铁精矿组成，其中赤铁精矿质量分数为75％，磁铁精矿质量分数为25％；粘结剂为羧甲基纤维素钠和膨润土的混合，镁质熔剂为镁石粉；焙烧助剂为高铁酸钙；磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，其粒度小于200目的大于90％。
混合料C中铁精矿质量分数为89.6％，粘结剂质量分数为1.8％，镁质熔剂质量分数7.2％，焙烧助剂质量分数1.4％。向混合料C中添加消石灰，水形成球团料C，使球团料C的碱度为0.4；球团料C的MgO质量分数为1.5％；球团料C的水分质量分数为8.2％。
6)以球核B为制粒核心，充分混匀的球团料C为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到15±0.5mm的镁质熔剂性球团生球。
7)将镁质熔剂性球团生球经由带式焙烧机焙烧，制得2#镁质熔剂性球团，焙烧参数为：(1)鼓风干燥段参数，温度为240℃，时间为5.5min，风速2.6m/s；(2)抽风干燥段参数，温度为320℃，时间为4min，风速1.6m/s；(3)预热段参数，温度为820℃，时间为4min，风速1.4m/s；(4)焙烧段参数，温度为1260℃，时间为6.5min，风速1.4m/s；(5)均热段参数，温度为850℃，时间为4.5min，风速1.6m/s；(6)冷却一段参数，温度为760℃，时间为11min，风速2.0m/s；(7)冷却二段参数，温度为310℃，时间为5min，风速2.4m/s。
2#镁质熔剂性球团高温冶金性能改善：球团熔滴区间变窄，由132℃降低为101℃；球团还原度由72.86％提高到81.28％；膨胀率由16.4％降低到10.5％；低温还原粉化率由85.6％提高到95.2％；球团抗压强度和转鼓强度分别由2414N/球和86.9％提高到3068N/球和97.6％。(见表1)
表1镁质熔剂性球团冶金性能

Claims (6)

1.一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)制备球团料A：铁精矿Ⅰ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料A，向混合料A中添加消石灰及水形成球团料A，球团料A的碱度为1.8-2.1；球团料A的MgO质量分数为0.3％-0.7％；所述混合料A中铁精矿Ⅰ质量分数为90％-94％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数2％-4％，焙烧助剂质量分数3％-4％；铁精矿Ⅰ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为40％-50％，磁铁精矿质量分数为50％-60％；
2)一次造球：将球团料A喷加雾化水造球，制备得到粒径为5±0.5mm的球核A；
3)制备球团料B：铁精矿Ⅱ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料B，向混合料B中添加消石灰及水形成球团料B，球团料B的碱度为1.1-1.4；球团料B的MgO质量分数为0.8％-1.2％；所述混合料B中铁精矿Ⅱ质量分数为89％-93％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数4％-6％，焙烧助剂质量分数2％-3％；铁精矿Ⅱ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为60％-70％，磁铁精矿质量分数为30％-40％；
4)二次造球：以球核A为制粒核心，以球团料B为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为10±0.5mm的球核B；
5)制备球团料C：铁精矿Ⅲ、粘结剂、镁质熔剂和焙烧助剂组成混合料C，向混合料C中添加消石灰及水形成球团料C，球团料C的碱度为0.2-0.7；球团料C的MgO质量分数为1.3％-1.7％；所述混合料C中铁精矿Ⅲ质量分数为88％-92％，粘结剂质量分数为0.7％-2％，镁质熔剂质量分数6％-8％，焙烧助剂质量分数1％-2％；铁精矿Ⅲ包括赤铁精矿和磁铁精矿，其中赤铁精矿质量分数为70％-80％，磁铁精矿质量分数为20％-30％；
6)三次造球：以球核B为制粒核心，以球团料C为粘附粉，喷加雾化水造球，制备得到粒径为15±0.5mm的镁质熔剂性球团生球；
7)球团焙烧：将镁质熔剂性球团生球焙烧制得镁质熔剂性球团成品；焙烧参数为：
鼓风干燥段参数：温度为200-250℃，时间为4-6min，风速2-3m/s；
抽风干燥段参数：温度为260-330℃，时间为3-5min，风速1.2-2m/s；
预热段参数：温度为700-820℃，时间为3-5min，风速1.2-1.8m/s；
焙烧段参数：温度为1220-1260℃，时间为6-10min，风速1.2-1.8m/s；
均热段参数：温度为800-1000℃，时间为3-5min，风速1.2-1.8m/s；
冷却一段参数：温度为700-800℃，时间为9-11min，风速1.5-2.0m/s；
冷却二段参数：温度为250-350℃，时间为3-5min，风速1.8-2.5m/s；
步骤1)、3)及5)中焙烧助剂为高铁酸钙、高铁酸钾和高铁酸钠的一种或两种的组合。
2.根据权利要求1所述的一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，所述磁铁精矿、赤铁精矿、镁质熔剂和消石灰，粒度小于200目的质量分数大于90％。
3.根据权利要求1所述的一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，所述粘结剂为膨润土、羧甲基纤维素钠和腐殖酸钠的一种或两种的组合。
4.根据权利要求1所述的一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，所述镁质熔剂为镁石粉、轻烧镁石粉和轻烧白云石粉的一种或两种的组合。
5.根据权利要求1所述的一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，所述球团料A、球团料B和球团料C，其水分质量分数为8％-9％。
6.根据权利要求1所述的一种镁质熔剂性球团的制造方法，其特征在于，步骤7)焙烧采用带式焙烧机。
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