CN114959259A - 钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金工程材料技术领域，具体涉及钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用。本发明发现，球团的腐植酸粘结剂‑水‑铁精矿颗粒体系中，通过配加钠盐作为分散剂，可以明显减少腐植酸基生球水分，降低球团孔隙率，从而大幅提高球团强度和降低AC转鼓指数，拓宽腐植酸粘结剂对不同铁精矿的适应范围。同时，用作分散剂的钠盐可以为有机钠盐和/或无机钠盐，具有用量少、来源广泛、适应各类铁精矿的特点。
Description
技术领域
本发明属于冶金工程材料技术领域，具体涉及钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用。
背景技术
钢铁工业是经济发展的重要支柱，然而，钢铁工业粗放式发展积累的矛盾也日益严重，在钢铁生产中遇到了三个最大问题：生产低成本与精料方针相矛盾；生产结构、产品结构和炉料结构均存在缺陷；环境准入和排放要求严格。在这三个问题中，精料是全面优化高炉炼铁系统生产技术的基础，影响高炉冶炼过程的因素中，精料对高炉生产指标的影响率占70％，其能够有效推动炉料结构的合理化，强化高炉冶炼效果。实施精料方针对高炉冶炼技术的进步和可持续发展具有重要意义。
氧化球团作为实现高炉炉料结构优化所必须的优质原料，在钢铁企业高炉炉料中的占比越来越高，链篦机-回转窑的氧化球团生产工艺在当今的球团工艺中占据主导地位。然而，目前国内绝大部分球团厂都采用无机膨润土作球团粘结剂，一般膨润土的添加量为1.2～3.0wt％，高者达3.0～4.0wt％。生产实践表明，高温焙烧后90％左右的膨润土仍然残留在球团矿中，显著降低了球团矿的全铁品位。而在精料方针——高、熟、均、稳、净、小、少、好的八项内容中，入炉料含铁品位高是精料技术的核心，入炉料含铁品位下降1％，焦比升高1.5％，高炉产量下降2.5％。当采用无机膨润土做粘结剂时，球团焙烧后膨润土在成品球团矿中残留量较高，降低了入炉料的全铁品位，这与高炉的精料方针相违背，因此各大钢铁企业或研究单位一直试图寻找一种新型球团粘结剂以替代膨润土。
腐植酸粘结剂是一种从低阶褐煤中提取可用于制备铁矿氧化球团的新型复合粘结剂。其主要成分是腐植酸，并同时含有一定量的无机物。针对某些铁精矿，其可以制备出质量合格的成品球团矿，并且由于该粘结剂中主要成分为高温下可以燃烧挥发的有机质，相比膨润土球团矿，其成品球团矿的全铁品位可以得到有效提高。因此，腐植酸粘结剂氧化球团矿具有实现降低膨润土消耗、显著提高高炉效益、以及实现低阶煤高效利用的优势，是一种可以替代膨润土，制备铁品位更高的球团，实现高炉精料方针的一种新型粘结剂。
虽然腐植酸粘结剂具有以上明显优势，但是腐植酸粘结剂并非针对所有类型的铁精矿都有良好的粘结性能，不能像传统膨润土一样具有较好的普遍适用性。此外，和大部分有机粘结剂类似，采用腐植酸粘结剂所制备的球团矿其转鼓强度有所降低而AC转鼓指数增大，这意味着腐植酸粘结剂氧化球团在生产、转运过程中相比常规膨润土球团矿将会产生更多的粉尘，将对周边空气造成污染，对钢企实现超低排放目标造成阻碍。
因此，有必要对腐植酸粘结剂及其应用过程进行进一步改良、增效、扩大其适用范围，进一步提高球团矿强度，降低其AC转鼓指数，从而为钢铁行业高质量绿色发展提供技术支撑。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的发明人基于对本领域的研究，并经过大量的实验摸索，首先提供了钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用。
本领域公知，球团法是将细粒物料在加水条件下在专门造球设备上经滚动而成生球，然后再经焙烧固结的方法。其中粉料造球是一个多颗粒重新排列、堆积、密实的过程，最终形成形状大小一致，有一定机械强度的生球。从定义可以看出，球团的强度和球团自身的孔隙率存在一定的关系。Capes等人提出了球团孔隙率与球团强度的关系：
σ＝A·(1/ε-1)B·d-C
上式中σ代表球团强度，ε代表球团孔隙率，d为铁精矿颗粒直径，A、B、C为常数。从中可以看出，当球团孔隙率降低，球团强度增大。
本发明的发明人发现，球团的腐植酸粘结剂-水-铁精矿颗粒体系中，通过配加钠盐作为分散剂，可以明显减少腐植酸基生球水分，降低球团孔隙率，从而进一步提高球团强度和降低AC转鼓指数，拓宽腐植酸粘结剂对不同铁精矿的适应范围。同时，用作分散剂的碱金属盐可以为有机碱金属盐和/或无机碱金属盐，具有用量少、来源广泛、适应各类铁精矿的特点。
作为优选，上述应用中，所述碱金属盐选自Na5P3O10、(NaPO3)x、Na3C6H5O7·2H2O、C3H3NaO2、C20H24Na2O10S2、CH3COONa·3H2O中的一种或几种。本发明进一步发现，采用上述碱金属盐作为分散剂，可以进一步提高球团强度和降低AC转鼓指。
作为优选，上述应用中，制备所述铁矿球团的含铁原料中包括至少95wt％的铁精矿，优选98wt％。本发明发现，钠盐分散剂适用于不同种类的铁精矿制备球团，特别适用于难造球铁精矿。
本发明还提供一种用腐植酸作为粘结剂制备铁矿球团的方法，包括以下步骤：在铁矿球团的造球过程中将碱金属盐作为分散剂添加到含铁原料中，可提高球团强度并降低AC转鼓指数。
作为优选，上述制备方法中，所述碱金属盐选自Na5P3O10、复合磷酸盐(NaPO3)x、Na3C6H5O7·2H2O、C3H3NaO2、C20H24Na2O10S2、CH3COONa·3H2O中的一种或几种。
作为优选，上述制备方法中，以所述含铁原料的质量计，所述腐植酸的添加量为0.5-1.0wt％。
作为优选，上述制备方法中，以所述含铁原料的质量计，所述碱金属盐的添加量为0.1-0.5wt％。用量过低，则对腐植酸基球团质量改善不明显，用量过高，则钠残留量较高，影响成品球团矿全铁品位。
研究表明，通过合理调整腐植酸粘结剂和分散剂的添加量，能够使得所制备的球团质量更好。
作为优选，上述制备方法中，所述含铁原料包括至少95wt％的铁精矿，优选98wt％；
作为优选，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)将所述含铁原料、腐植酸、钠盐混合，进行润磨预处理，然后造球，得到生球；
(2)将所述生球经干燥后进行预热，得到预热球，所述预热的温度为900～980℃；优选干燥的温度为100℃；
(3)将所述预热球送入进行焙烧，得到焙烧球，所述焙烧的温度为1200～1280℃。
作为优选，上述制备方法中，所述润磨预处理中加入水分按重量百分比计为总物料重量的6～8％。润磨是造球工艺中的常见手段，混合料在润磨机中的钢球之间不断收到挤压、撞击、剥磨，从而使得物料进一步磨碎，混捏，从而提高铁精矿物料的成球性能。
本发明提供了钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用，其有益效果在于：
1)拓宽腐植酸粘结剂在铁精矿中的适用范围，使得原来不适用于腐植酸粘结剂的铁精矿也可以制备出质量合格的腐植酸粘结剂球团矿；
2)添加碱金属盐分散剂后，可提高所制备的腐植酸基球团生球强度、预热球和焙烧球抗压强度，降低预热球AC转鼓指数，提高焙烧球转鼓强度，降低焙烧球耐磨指数；
3)钠盐分散剂在球团制备过程中添加量极少，相比常规膨润土球团矿，碱金属盐分散剂-腐植酸基球团矿全铁品位可得到提高；
4)钠盐分散剂适用于不同种类的铁精矿制备球团，特别适用于难造球铁精矿。
5)钠盐分散剂成本低，来源广泛，可满足工业生产需求。
6)钠盐分散剂可以提高预热球AC转鼓强度和焙烧球转鼓强度，从而减少球团在生产、转运过程中的粉尘量，降低对周边空气的污染，有助于钢铁企业实现超低排放，助力钢铁企业绿色高质量发展。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件，或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过正规渠道商购买得到的常规产品。
下述实施例和对比例的具体制备方法为：
(1)将铁精矿、腐植酸、钠盐混合，进行润磨预处理，然后造球，得到生球；所述润磨预处理中加入水分按重量百分比计为总物料重量的7％，润磨的时间为5min；
(2)将所述生球经100℃干燥后进行预热，得到预热球，所述预热的温度为950℃，预热时间10min；
(3)将所述预热球进行焙烧，得到焙烧球，所述焙烧的温度为1250℃，焙烧时间10min。
实施例1
向鞍山磁铁精矿(其中-200目粒级占90.2％)中加入腐植酸粘结剂和分散剂Na5P3O10，两者质量分别为铁精矿干重的1.0wt％和0.1％，将三者充分混匀后进行润磨预处理再造球，所得生球水分为8.4％，生球落下强度6.5次/0.5m，抗压强度为19.8N/个。预热球抗压强度为657N/个，AC转鼓指数为1.8％，焙烧球抗压强度为2689N/个，转鼓强度为96.77％，耐磨指数为2.57％，成品球团矿TFe品位为64.13％。
实施例2
向东鞍山赤铁精矿(其中-200目粒级占95.2％)中加入腐植酸粘结剂和分散剂C3H3NaO2，两者质量分别为铁精矿干重的0.75wt％和0.2wt％，将三者充分混匀后进行润磨预处理再造球，所得生球水分为8.8％，生球落下强度7.1次/0.5m，抗压强度为20.5N/个。预热球抗压强度为598N/个，AC转鼓指数为2.1％，焙烧球抗压强度为2871N/个，转鼓强度为94.54％，耐磨指数为2.32％，成品球团矿TFe品位为65.97％。
实施例3
向镜铁矿中(其中-200目粒级占96.2％)中加入腐植酸粘结剂和分散剂C20H24Na2O10S2，两者质量分别为铁精矿干重的0.5wt％和0.5wt％，将三者充分混匀后进行润磨预处理再造球，所得生球水分为8.8％，生球落下强度5.1次/0.5m，抗压强度为18.2N/个。预热球抗压强度为560N/个，AC转鼓指数为2.2％，焙烧球抗压强度为2754N/个，转鼓强度为95.12％，耐磨指数为2.42％，成品球团矿TFe品位为67.37％。
实施例4
向东鞍山赤铁精矿(其中-200目粒级占97.5％)中加入腐植酸粘结剂和分散剂Na2CO3，两者质量分别为铁精矿干重的1.0wt％和0.5wt％，将三者充分混匀后进行润磨预处理再造球，所得生球水分为8.5％，生球落下强度4.5次/0.5m，抗压强度为15.5N/个。预热球抗压强度为456N/个，AC转鼓指数为2.7％，焙烧球抗压强度为1809N/个，转鼓强度为91.84％，耐磨指数为3.08％，成品球团矿TFe品位为66.02％。
对比例1
将腐植酸钠粘结剂按照铁精矿重量的1.0wt％添加至鞍山磁铁精矿(其中-200目粒级占90.2％)中混匀并进行润磨预处理后造球，所得生球水分为8.2％，生球落下强度为4.0次/0.5m，抗压强度为15.8N/个。预热球抗压强度为350N/个，AC转鼓指数为2.0％。焙烧球抗压强度2140N/个，转鼓强度为94.20％，耐磨指数为2.84％，成品球团矿TFe品位为64.21％。
对比例2
将腐植酸粘结剂按占铁精矿重量的0.75wt％添加至东鞍山赤铁精矿(其中-200目粒级占95.2％)中混匀并进行润磨预处理后造球，所得生球水分为7.8wt％，生球落下强度为2.8次/0.5m，抗压强度为10.8N/个。预热球抗压强度为245N/个，AC转鼓指数为2.7％，焙烧球抗压强度为2010N/个，转鼓强度为91.88％，耐磨指数为2.86％，成品球团矿TFe品位为65.87％。
对比例3
将腐植酸粘结剂按占铁精矿重量的0.5wt％添加至镜铁矿中(其中-200目粒级占96.2％)中混匀，润磨预处理后造球，所得生球水分为8.2wt％，生球落下强度为2.5次/0.5m，抗压强度为7.3N/个，预热球抗压强度为208N/个，AC转鼓指数为2.6％，焙烧球抗压强度为1812N/个，转鼓强度为90.56％，耐磨指数为3.04％，成品球团矿TFe品位为66.57％。
对比例4
将腐植酸粘结剂按占铁精矿重量的1.0wt％添加至东鞍山赤铁精矿(其中-200目粒级占97.5％)中混匀并进行润磨预处理后造球，所得生球水分为8.2wt％，生球落下强度为2.5次/0.5m，抗压强度为12.7N/个。预热球抗压强度为289N/个，AC转鼓指数为2.8％，焙烧球抗压强度为1989N/个，转鼓强度为90.95％，耐磨指数为3.24％，成品球团矿TFe品位为66.43％。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.钠盐在通过腐植酸粘结剂制备铁矿球团的方法中作为分散剂的应用。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述钠盐选自Na5P3O10、(NaPO3)x、Na3C6H5O7·2H2O、C3H3NaO2、C20H24Na2O10S2、CH3COONa·3H2O中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，制备所述铁矿球团的含铁原料中包括至少95wt％的铁精矿，优选98wt％。
4.一种用腐植酸作为粘结剂制备铁矿球团的方法，其特征在于，包括以下步骤：在铁矿球团的造球过程中将钠盐作为分散剂添加到含铁原料中。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱金属盐选自Na5P3O10、(NaPO3)x、Na3C6H5O7·2H2O、C3H3NaO2、C20H24Na2O10S2、CH3COONa·3H2O中的一种或几种。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，以所述含铁原料的质量计，所述腐植酸的添加量为0.5-1.0wt％。
7.根据权利要求4-6任一项所述的制备方法，其特征在于，以所述含铁原料的质量计，所述碱金属盐的添加量为0.1-0.5wt％。
8.根据权利要求4-7任一项所述的制备方法，其特征在于，所述含铁原料包括至少95wt％的铁精矿，优选98wt％。
9.根据权利要求4-8任一项所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将所述含铁原料、腐植酸、钠盐混合，进行润磨预处理，然后造球，得到生球；
(2)将所述生球经干燥后进行预热，得到预热球，所述预热的温度为900～980℃；
(3)将所述预热球进行焙烧，得到焙烧球，所述焙烧的温度为1200～1280℃。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述润磨预处理中加入水分按重量百分比计为总物料重量的6～8％。
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|---|---|---|---|---|
| CN115505731A (zh) * | 2022-10-26 | 2022-12-23 | 扬州泰富特种材料有限公司 | 一种提高镁质球团焙烧强度的方法 |
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| CN104164560A (zh) * | 2014-08-28 | 2014-11-26 | 中南大学 | 一种铁矿球团用腐植酸钠粘结剂溶液及其制备方法和应用 |
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