CN115198088B - 一种配加高炉环境除尘灰生产的球团矿及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高炉炉料技术领域，特别涉及一种配加高炉除尘灰生产的球团矿及其制备方法。所述球团矿的组分包括：高炉环境除尘灰，所述高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％‑3％；球团矿精粉，所述球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，所述赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％‑30％；碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球。高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％‑3％。有效调整球团造球混合料的水分，使高炉环境除尘灰中Fe、C等有价元素得到高效的资源化利用，为球团矿的提供内配碳，减少球团生产的质量波动，减少生产能耗。
Description
技术领域
本发明属于高炉炉料技术领域，特别涉及一种配加高炉除尘灰生产的球团矿及其制备方法。
背景技术
国内高炉冶炼主要以烧结矿为主，球团矿平均入炉比例不足15％，最高比例也在30％以下。而球团矿与烧结矿相比具有含铁品位高、粒度均匀、冶金性能优异、工序能耗低、污染排放少等综合技术优势，球团工序的污染物排放比烧结工序低28％左右，能耗比烧结低60％左右，所以发展球团，提高球团矿在高炉炼铁中的使用比例对铁前工序的节能减排意义重大。
随着高炉炉料结构中球团矿比例的不断提高，优质的球团粉资源需求量不断增加，导致优质球团粉价格持续升高。钢铁微利时代，钢铁企业采取低成本配矿已上升至战略高度。所以，寻找优质高性价比球团粉资源是一项重要课题。
赤铁精粉作为铁矿原料的一种，具有储量多、价格相对低、铁品位较高等优点，但工业实践和研究发现，赤铁精粉生产球团较磁铁精粉生产球团的热工性能差，需要更长的预热焙烧时间和更高的焙烧温度，使赤铁精粉生产球团工艺难度较大，限制了赤铁精粉在球团矿中的配加量。
球团矿内配碳提供热源，缩短预热焙烧时间和减少焙烧温度，是解决赤铁精粉生产球团热工性能差的主要工艺路径。当前球团内配碳形式为内配焦粉或煤粉，已有工业实践发现，球团矿内配焦粉或煤粉，碳元素无法实现均匀分布，造成球团矿局部还原气氛，破坏球团焙烧所需的强氧化气氛，导致球团矿FeO指标高；球团矿局部温度过高，出现过熔现象，影响球团矿抗压强度和冶金性能稳定。国内外已应用的球团内配焦粉或煤粉生产实践，都对球团质量稳定造成了影响，导致该工艺无法在行业内普遍推广应用。
高炉环境除尘器收集的各处除尘灰极为高炉环境除尘灰，高炉环境除尘灰含有铁、碳等元素，是宝贵的二次资源，目前主要是回收到烧结工序中利用。但是高炉环境除尘灰粒度较细，烧结配加过多会造成燃料耗量升高，烧结矿强度降低。
如何将高炉环境除尘灰应用到球团矿中，是研究的重点方向。
发明内容
本申请提供了一种配加高炉除尘灰生产的球团矿及其制备方法，以解决如何通过控制内配碳使球团矿质量稳定的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种配加高炉除尘灰生产的球团矿，所述球团矿的组分包括：
高炉环境除尘灰，所述高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％-3％；
球团矿精粉，所述球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，所述赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％-30％；
碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；
粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球。
可选的，以重量份计，所述球团矿的组分包括：高炉环境除尘灰1-3份、球团赤铁精粉10-30份，球团磁铁精粉62.5-87.5份、碱度调节剂1-3份、粘结剂0.5-1.5份。
可选的，以重量计，粒度为100-200目的高炉环境除尘灰占整个所述高炉环境除尘灰70％以上。
可选的，以重量计，所述高炉环境除尘灰的碳含量大于25％。
第二方面，本申请提供了第一方面所述球团矿的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将高炉环境除尘灰、球团矿精粉、碱度调节剂和粘结剂进行混合，得到混合料；
将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球；
将所述目标生球进行干燥、预热、焙烧和冷却，得到球团矿。
可选的，所述将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球，具体包括：
将所述混合料加入水8-8.7重量份进行造球，获得生球，所述生球的粒度为8mm-16mm。
可选的，所述干燥的温度为300℃-450℃，所述干燥的时间为7min-8min。
可选的，所述预热的温度为600℃-1100℃，所述预热的时间为6min-7min。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的球团矿，组分包括：高炉环境除尘灰，所述高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％-3％；球团矿精粉，所述球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，所述赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％-30％；碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球；球团矿为高炉环境除尘灰的再利用提供了一个新方式，高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％-3％。有效调整球团造球混合料的水分，使高炉环境除尘灰中Fe、C等有价元素得到高效的资源化利用，为球团矿的提供内配碳，减少球团生产的质量波动，减少生产能耗。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种球团矿的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。例如，室温可以是指10～35℃区间内的温度。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明一种典型的实施方式，提供了一种配加高炉除尘灰生产的球团矿，所述球团矿的组分包括：
高炉环境除尘灰，所述高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％-3％；
球团矿精粉，所述球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，所述赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％-30％；
碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；
粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球。
本申请实施例中，将高炉环境除尘灰作为球团矿原料，实现球团内配碳生产，从而实现配加部分赤铁精粉取代高价磁铁精矿粉，生产质量优良、环境友好、成本较低的球团矿。控制高炉环境除尘灰为整个所述球团矿重量的1％-3％的原因是保证良好的球团混合料成球性，该重量份数取值过大的不利影响是对造球造成影响，生球抗压强度降低，湿返矿率升高，过小的不利影响是导致配加赤铁精粉生产球团矿工序能耗增加，成品球团矿质量下降，使球团矿质量波动大；将高炉环境除尘灰作为球团矿原料，可以扩展球团矿配用资源，降低球团矿配矿成本，取得更大的环境效益、社会效益和经济效益。
具体地，碱度调节剂包括但不限于：消石灰、石灰石和白云石中至少一种；碱度调节剂的作用是控制生产合适碱度的球团矿，控制碱度调节剂的重量份数视实际情况而定，最终要实现的目的是使得整个球团矿的碱度被控制在1.1±0.1范围内；
具体地，粘结剂包括但不限于：膨润土和复合性膨润土中至少一种；粘结剂的作用是提高球团混合料成球性能，以提高球团生球指标和改善冶金性能，控制粘结剂的用量的原则是在保证球团生球强度的前提下，尽可能的减少脉石带入，该重量份数取值过大的不利影响是球团矿中的脉石含量SiO2增加，过小的不利影响是成球困难，球团生球强度低，球团质量差。
在一些实施方式中，以重量份计，所述球团矿的组分包括：高炉环境除尘灰1-3份、球团赤铁精粉10-30份，球团磁铁精粉62.5-87.5份、碱度调节剂1-3份、粘结剂0.5-1.5份。
优选的，控制高炉环境除尘灰1-3份、球团赤铁精粉10-30份，球团磁铁精粉62.5-87.5份、碱度调节剂1-3份、粘结剂0.5-1.5份的原因在于：可以生产制备出性能优良的球团矿。
在一些实施方式中，以重量计，粒度为100-200目的高炉环境除尘灰占整个所述高炉环境除尘灰70％以上。
控制粒度为100-200目的高炉环境除尘灰占整个所述高炉环境除尘灰70％以上的原因是：增加细磨高炉环境除尘灰的比表面积，增强造球性能，该占比取值过小的不利影响是对造球过程不利，生球强度降低，成球性差，影响产量及质量。
在一些实施方式中，以重量计，所述高炉环境除尘灰的碳含量大于25％。
控制高炉环境除尘灰的碳含量大于25％的原因是：满足配用赤铁矿精粉生产球团的热工需要，该占比低造成球团混合料中内配碳不足，配用赤铁矿后球团矿质量产生波动，工序能耗增加。
根据本发明另一种典型的实施方式，提供了一种所述球团矿的制备方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
S1.将高炉环境除尘灰、球团矿精粉、碱度调节剂和粘结剂进行混合，得到混合料；
S2.将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球；
S3.将所述目标生球进行干燥、预热、焙烧和冷却，得到球团矿。
在一些实施方式中，所述将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球，具体包括：
将所述混合料加入水8-8.7重量份进行造球，获得生球，所述生球的粒度为8mm-16mm。
控制所述混合料加入水8-8.7重量份进行造球，获得生球，所述生球的粒度为8mm-16mm原因在于：为满足生球的粒度，需对生球进行筛选，筛选出合格的进行下一步骤，不合格的返回，重新进行造球；当然也可选用其余适宜粒度。
在一些实施方式中，所述干燥的温度为300℃-450℃，所述干燥的时间为7min-8min。
控制干燥的温度为300℃-450℃，所述干燥时间为7min-8min的原因在于保证生球水分脱除，保证进入后续高温段后内配碳快速发生反应。
在一些实施方式中，所述预热的温度为600℃-1100℃，所述预热的时间为6min-7min。
控制预热的温度为600℃-1100℃，预热的时间为6min-7min的原因在于保证结晶水分解蒸发、硫化物的煅烧等化合物的分解反应充分，保证内配碳作为辅助热源，从干球内部均匀释放热量，缩短Fe3O4氧化时间。
本申请实施例中，还可以控制所述焙烧的温度为1230℃-1260℃，所述焙烧的时间为8min-11min。所述均热的温度为1150℃，所述均热的时间为2min-3min。
控制焙烧的温度为1230℃-1260℃，所述焙烧的时间为8min-11min，保证铁氧化物充分氧化和形成牢固Fe2O3再结晶键，保证内配碳有充足的反应温度和时间，加强次生赤铁矿的生成，从而强化Fe2O3再结晶固结。
综上所述，本方法的具体操作为：在碱性球团矿配料工艺中，配加质量百分比1％-3％的细磨高炉环境除尘灰；之后进行混匀、圆盘造球、生球筛分、带式焙烧机干燥、预热、焙烧、均热、成球冷却。
为保证球团质量，需要高炉环境除尘灰100-200目粒度70％以上，同时保证碳含量25％以上；在圆盘造球机加入适宜水分造球，水分控制在8.5±0.5％；干燥温度为300℃-450℃，干燥时间为7min-8min；预热温度为600℃-1100℃，预热时间为6min-7min；焙烧温度为1230℃-1260℃，焙烧时间为8min-11min；均热温度为1150℃，均热时间为2min-3min。
采用本方法，给高炉环境除尘灰提供了一个新的利用途径，提高高炉环境除尘灰的再利用价值；有效调整球团造球混合料的水分，减少球团生产波动，减少生产能耗；使高炉环境除尘灰中Fe、C等有价元素得到高效的资源化利用，提供球团矿少量的内配碳从而实现配加赤铁精粉生产球团矿，扩展球团矿配用资源，降低球团矿配矿成本；因此，本方法具有非常显著的经济效益和环境效益。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本发明的方法进行详细说明。
实施例1
本实施例提供了一种配加高炉除尘灰生产的球团矿，所述球团矿的组分包括：
高炉环境除尘灰，所述高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的1％-3％；
球团矿精粉，所述球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，所述赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％-30％；
碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；
粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球。
同时，所述球团矿的制备方法，所述方法包括以下步骤：
将高炉环境除尘灰、球团矿精粉、碱度调节剂和粘结剂进行混合，得到混合料；
将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球；
将所述目标生球进行干燥、预热、焙烧和冷却，得到球团矿。
具体包括以下步骤：
第一步：配料：将磁铁精矿、赤铁精矿、高炉环境除尘灰、消石灰、粘结剂按照球团质量要求进行配料。以重量份计，高炉环境除尘灰3份，磁铁精粉64份，赤铁精粉30份，消石灰2.10份，钙基膨润土0.9份。
第二步：混匀：将各种球团精粉、高炉环境除尘灰、粘结剂进行充分混匀。
第三步：造球：在圆盘造球机上，加入适宜水分造球，控制在8.5±0.5％。
第四步：生球筛分：用双层滚筛，筛选出粒度为8mm-16mm的合格生球。
第五步：利用梭式布料机，将8mm-16mm的合格生球放入带式焙烧机进行干燥、预热、焙烧。干燥温度为350℃，干燥时间为8min；预热温度为600℃-1100℃，预热时间为6.7min；焙烧温度为1240℃，焙烧时间为11min；均热温度为1150℃，均热时间为3min。
第六步：成球冷却：在带式焙烧机冷却段进行冷却至120℃以下。
实施例2
本申请实施例与实施例1的不同之处在于：高炉环境除尘会比例不同。
第一步：配料：将磁铁精矿、赤铁精矿、高炉环境除尘灰、消石灰、粘结剂按照球团质量要求进行配料。以重量份计，高炉环境除尘灰2份，磁铁精粉74.8份，赤铁精粉20份，消石灰2.20份，钙基膨润土1.0份。
第二步：混匀：将各种球团精粉、高炉环境除尘灰、粘结剂进行充分混匀。
第三步：造球：在圆盘造球机上，加入适宜水分造球，控制在8.5±0.5％。
第四步：生球筛分：用双层滚筛，筛选出粒度为8mm-16mm的合格生球。
第五步：利用梭式布料机，将8mm-16mm的合格生球放入带式焙烧机进行干燥、预热、焙烧。干燥温度为350℃，干燥时间为8min；预热温度为650℃-1100℃，预热时间为7min；焙烧温度为1250℃，焙烧时间为11min；均热温度为1150℃，均热时间为3min。
第六步：成球冷却：在带式焙烧机冷却段进行冷却至120℃以下。
实施例3
本申请实施例与实施例1的不同之处在于：高炉环境除尘会比例不同。
第一步：配料：将磁铁精矿、赤铁精矿、高炉环境除尘灰、消石灰、粘结剂按照球团质量要求进行配料。以重量份计，高炉环境除尘灰1份，磁铁精粉85.8份，赤铁精粉10份，消石灰2.20份，钙基膨润土1.0份。
第二步：混匀：将各种球团精粉、粘结剂进行充分混匀。
第三步：造球：在圆盘造球机上，加入适宜水分造球，控制在8.5±0.5％。
第四步：生球筛分：用双层滚筛，筛选出粒度为8mm-16mm的合格生球。
第五步：利用梭式布料机，将8mm-16mm的合格生球放入带式焙烧机进行干燥、预热、焙烧。干燥温度为350℃，干燥时间为9min；预热温度为650℃-1100℃，预热时间为7min；焙烧温度为1250℃，焙烧时间为12min；均热温度为1150℃，均热时间为3min。
第六步：成球冷却：在带式焙烧机冷却段进行冷却至120℃以下。
对比例1
本申请对比例与实施例的不同之处在于：配加赤铁精粉，同时不配加高炉炼铁除尘灰
第一步：配料：将磁铁精矿、赤铁精矿、消石灰、高炉环境除尘灰、粘结剂按照球团质量要求进行配料。以重量份计，磁铁精粉86.8份，赤铁精粉10份，消石灰2.20份，钙基膨润土1.0份。
第二步：混匀：将各种球团精粉、粘结剂进行充分混匀。
第三步：造球：在圆盘造球机上，加入适宜水分造球，控制在8.5±0.5％。
第四步：生球筛分：用双层滚筛，筛选出粒度为8mm-16mm的合格生球。
五步：利用梭式布料机，将8mm-16mm的合格生球放入带式焙烧机进行干燥、预热、焙烧。干燥温度为350℃，干燥时间为9min；预热温度为600℃-1100℃，预热时间为6.5min；焙烧温度为1240℃，焙烧时间为11min；均热温度为1150℃，均热时间为3min。
第六步：成球冷却：在带式焙烧机冷却段进行冷却至120℃以下。
对比例2
本申请对比例与实施例1的不同之处在于：所述高炉环境除尘灰配加量多，高炉环境除尘灰重量为整个所述球团矿重量的5％以上。
第一步：配料：将磁铁精矿、赤铁精矿、高炉环境除尘灰、消石灰、粘结剂按照球团质量要求进行配料。以重量份计，高炉环境除尘灰5份，磁铁精粉62份，赤铁精粉30份，消石灰2.1份，钙基膨润土0.9份。
第二步：混匀：将各种球团精粉、粘结剂进行充分混匀。
第三步：造球：在圆盘造球机上，加入适宜水分造球，控制在8.5±0.5％。
第四步：生球筛分：用双层滚筛，筛选出粒度为8mm-16mm的合格生球。
第五步：利用梭式布料机，将8mm-16mm的合格生球放入带式焙烧机进行干燥、预热、焙烧。干燥温度为350℃，干燥时间为9min；预热温度为650℃-1100℃，预热时间为7min；焙烧温度为1250℃，焙烧时间为11min；均热温度为1150℃，均热时间为3min。
第六步：成球冷却：在带式焙烧机冷却段进行冷却至120℃以下。
实验例
将实施例1-3和对比例1、2制得的球团矿进行检测，测试结果如下表所示。
由上表数据可得，采用本发明实施例提供的配比和方法制备的球团矿，随着细磨高炉环境除尘灰的加入，球团矿抗压强度稳定，能保持3000N/p以上；球团的工序能耗低于22.5kgce/t；通过对比例和实施例数据的对比可得，球团配加赤铁精粉而未配加高炉环境除尘灰，抗压强度降低至3000N/p以下，工序能耗上升至26kgce/t以上；高炉环境除尘灰配加较多达5％时，抗压强度有下降趋势；FeO有上升趋势，应控制FeO的比例为不超1％，保证球团矿较高的氧化程度，降低高炉能耗；其原因为配加过多除尘灰影响造球，造成球团质量波动，能耗增加。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
1)本发明实施例提供的球团矿的制备方法，高效的利用了高炉环境除尘灰，可以有效调节球团混合料水分大的问题，解决现有高炉环境除尘灰使用技术中，存在的烧结燃耗升高，质量下降等技术问题，提供了高炉环境除尘灰的回用价值；
2)本发明实施例提供的球团矿的抗压强度较高，且球团矿生产的工序能耗保持在较低水平。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (6)
1.一种配加高炉除尘灰生产的球团矿，其特征在于，所述球团矿的组分包括：
高炉环境除尘灰1-3份、球团赤铁精粉10-30份，球团磁铁精粉62.5-87.5份、碱度调节剂1-3份、粘结剂0.5-1.5份；
球团矿精粉包括磁铁精粉和赤铁精粉，赤铁精粉重量为整个所述球团矿重量的10％-30％；
所述碱度调节剂，用以控制所述球团矿的碱度为1.1±0.1；
所述粘结剂，用以使所述高炉环境除尘灰、所述球团矿精粉和所述碱度调节剂粘结成球；
以重量计，所述高炉环境除尘灰的碳含量大于25％。
2.根据权利要求1所述的球团矿，其特征在于，以重量计，粒度为100-200目的高炉环境除尘灰占整个所述高炉环境除尘灰70％以上。
3.一种权利要求1-2任意一项所述球团矿的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将高炉环境除尘灰、球团矿精粉、碱度调节剂和粘结剂进行混合，得到混合料；
将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球；
将所述目标生球进行干燥、预热、焙烧和冷却，得到球团矿。
4.根据权利要求3所述的球团矿的制备方法，其特征在于，所述将所述混合料进行造球和筛分，得到目标生球，具体包括：
将所述混合料加入水8-8.7重量份进行造球，获得生球，所述生球的粒度为8mm-16mm。
5.根据权利要求3所述的球团矿的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为300℃-450℃，所述干燥的时间为7min-8min。
6.根据权利要求3所述的球团矿的制备方法，其特征在于，所述预热的温度为600℃-1100℃，所述预热的时间为6min-7min。
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