CN115852143A - 一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，步骤为：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理；将高压辊磨后的赤铁矿粉、含碳燃料、粘结剂混合，加水调节混合料的含水量，加含钙熔剂调节混合料的碱度；将混匀料在圆盘造球机中进行造球；在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。通过本发明方法和外加剂的相互协调与优化，本发明最终获得全赤铁矿氧化球团的抗压强度大于2800N/个，转鼓强度超过95％，耐磨指数低于5％；模拟Midrex工艺，其还原度90％以上，还原粉化RDI+3.15mm超过90％，还原膨胀低于15％，可用于气基直接还原工艺。
Description
技术领域
本发明涉及冶金材料制备技术领域，具体涉及一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法。
背景技术
相比于高炉-转炉长流程，电炉短流程CO2排放量仅为其40％。因此，我国钢铁工业实现“双碳”目标的主要途径之一是发展电炉短流程炼钢。直接还原铁(DRI)是电炉冶炼必不可少的炉料。近些年来，随着磁铁精粉原料的消耗，可用于制备直接还原用氧化球团的高品质磁铁精矿严重不足，以高品质赤铁矿为主要原料生产高品质球团成为趋势。带式焙烧机作为一种大规模球团生产设备，具有生产作业率高、产品质量稳定以及工艺对原料适应性强等优点，其设备的大型化发展也符合我国对球团生产的需要。
相比于磁铁矿，赤铁矿球团制备过程中由于活性低、晶粒生长难、球团孔隙率高，导致焙烧温度高、焙烧时间长、能耗大、氧化球团强度差。尤其是，高品质的全赤铁矿球团，其脉石成分极低，焙烧过程中几乎无液相形成，导致赤铁矿晶粒生长和扩散极其困难，球团强度差，亟需开发相应的强化手段。此外，全赤铁矿粉造球过程中，粘度大、生球稳定性差，生球爆裂温度低，影响后续氧化球团的性能。
因此，提供一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，针对现有技术中全赤铁矿球团焙烧存在焙烧温度高、焙烧时间长、能耗大、氧化球团强度差的问题，本发明的目的在于提供一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，包括以下步骤：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理；
(2)混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、含碳燃料、粘结剂混合，然后加水调节混合料的含水量，再加入含钙熔剂调节混合料的碱度并混合均匀，得到混匀料；
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球；
(4)带式焙烧：造球之后在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。
进一步，所述赤铁矿的铁品位高于67.5％，SiO2和Al2O3含量小于3.5％。若赤铁矿品位较低，则制备出的氧化球团品位低，无法满足直接还原工艺的要求。同理，SiO2和Al2O3含量太高，杂质含量高，影响氧化球团质量。
进一步，步骤(1)中所述赤铁矿粉经高压辊磨粉碎后的表面积为1800-2100cm2/g。
采用上述进一步方案的有益效果在于：全赤铁矿球团制备工艺与磁铁矿球团或磁铁矿和赤铁矿混合矿球团制备工艺不同，其无法通过磁铁矿氧化释放的热量，导致所需的焙烧温度高、球团强度差；此外，赤铁矿氧化球团的固结方式为高温结晶固结，而磁铁矿球团或磁铁矿和赤铁矿混合矿球团为氧化再结晶固结，因此焙烧过程赤铁矿晶格活性差、迁移速率慢，导致球团孔隙高、致密程度低、强度差。为此，在全赤铁矿球团制备过程，其原料的比表面积不应该仅仅达到传统的球团原料比表面积要球(大于1500cm2/g)，而应该通过高压辊磨获得更高的比表面积，才有利于后续的焙烧。
通过发明人的大量研究表明，适宜于全赤铁矿球团制备的比表面积应该是1800-2100cm2/g。当比表面积低于1800cm2/g，赤铁矿晶格缺陷小、晶格活性低，其焙烧过程中赤铁矿难以有效迁移、晶粒难以长大，球团致密程度低，氧化球团的机械强度低。当比表面积超过2100cm2/g时，虽然有利于后续的焙烧过程，提高氧化球团强度；但是赤铁矿经过多次高压辊磨后，粒度过细，微细粒级含量太多，毛细管极其微细，导致干燥环节，水蒸汽无法有效排除，生球爆裂温度大幅度降低、生球热稳定性极差，无法保证工艺的顺行。
进一步，步骤(2)中所述高压辊磨后的赤铁矿粉、含碳燃料与粘结剂按以下质量百分比组成：含碳燃料0.5％-1.0％，粘结剂0.5％-1.5％，余量为高压辊磨后的赤铁矿粉；
所述混合料的含水量为8.0-8.5％；
所述含钙熔剂调节混合料的碱度为0.25-0.35。
更进一步，所述含碳燃料为焦粉、无烟煤粉、焦炭、兰炭中任意一种或多种混合，且所述含碳燃料的粒度小于0.074mm；
所述含钙熔剂为石灰石、生石灰或消石灰；
所述粘结剂为膨润土、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、腐植酸钠中的一种或多种混合。
采用上述进一步方案的有益效果在于：所述粘结剂优选为腐植酸钠。有机粘结剂虽然亲水性能好，能改善生球性能，且也不会带入大量脉石成分，有利于提高氧化球团品位；但是，有机粘结剂在高温情况会分解，在球团内部产生大量孔隙，导致球团致密程度低、强度差，无法实现高强度球团制备。膨润土含有大量SiO2和Al2O3等脉石成分，且相比于有机粘结剂和复合粘结剂，其亲水性差，造球过程中用量大，导致球团的品位低。所以，综合对比，所选用的粘结剂为腐植酸钠。
焦粉相比于无烟煤粉、焦炭、兰炭，焦粉的粒度细、灰分含量低，避免显著降低球团品位。本发明中添加焦粉主要有如下目的：①焦粉为疏水性成分，其添加进赤铁矿粉后，可以降低赤铁矿粉的粘度，增加球团毛细管直径，有利于干燥环节水分的扩散，提高高比表面积下生球的热稳定性，避免球团干燥环节产生大量的粉末，提高球团成品率；②赤铁矿球团焙烧为高温再结晶固结，焙烧过程所需要热量多，利用焦粉的燃烧放热，可以补充大量热量，促进焙烧球团固结，提高球团强度。
所述的熔剂优选为石灰石。相比于消石灰和生石灰，石灰石来源广泛、成本低，因此选用石灰石。石灰石的作用：①添加石灰石，可以调球团碱度，有利于低熔点渣相的形成，为赤铁矿晶粒的迁移提供通道，诱导晶粒的生长，提高氧化球团的致密度，从而改善其机械强度；②添加石灰石，高品质赤铁矿球团的渣相增加，能够吸收后续氧化球团直接还原过程，晶格膨胀产生的应力，从而有效改善还原膨胀和还原粉化。
所述的石灰石的用量根据球团碱度调剂至0.25-0.35进行控制。球团碱度太低、石灰石添加量少，虽然有利于氧化球团品位，但是渣量少、液相含量低，球团强度差，后续还原过程还原膨胀和还原粉化率高；球团碱度太高，石灰石添加量多，球团的品位降低太多，其品质也降低。
进一步，步骤(2)中所述混合搅拌速度为2000-2500rpm，搅拌时间为120-240s。
进一步，步骤(3)中所述造球水分为7.5％-8.5％，造球时间8-12min。
进一步，步骤(4)中所述干燥操作包括鼓风干燥和抽风干燥；
其中，所述鼓风干燥温度为200-300℃、时间为3-5min、风速为0.8-1.2m/s；所述抽风干燥温度为250-350℃、时间为6-8min、风速为0.8-1.2m/s。
采用上述进一步方案的有益效果在于：干燥环节对于全赤铁矿球团的制备尤其重要。因此，本发明尤其主要干燥环节的条件优化。尤其是注意了鼓风干燥和抽风干燥温度与时间的分配的协调统一。由于赤铁矿相比于磁铁矿，其烧损大，在干燥过程容易产生大量裂纹，导致球团结构受损，强度差。此外，为了保证赤铁矿的焙烧效果，需要降低高压辊磨至高的比表面积，必然使得赤铁矿的微细颗粒增加，球团的热稳定性降低，爆裂温度降低，这也为干燥环节带来了不利于影响。全赤铁矿球团干燥过程相当敏感。为此，在全赤铁矿球团干燥过程，需要精心操作，系统优化，注意鼓风和抽风两个环节的协同。
鼓风干燥环节，干燥温度要低，优选的鼓风干燥温度200-300℃，时间为3-5min。经过发明人大量研究表明，赤铁矿球团鼓风干燥温度应该至少比其爆裂温度低100-200℃，而不是传统球团中，只需低于爆裂温度即可。温度过高，毫无疑问，球团爆裂多，导致成品率低；温度太低，则料层仍然有大量水分，球团易爆裂。鼓风干燥时间太短，则大量水分仍然在球团料层中，导致球团内部饱和蒸汽压仍然较高，球团容易爆裂粉碎。但是，鼓风干燥时间太长，一方面导致带式焙烧机的利用系数低；另外一方面，大量的水分的固废干燥时候容易集中的料层的上部，当鼓风转抽风时，由于抽风风温高，料层上部球团容易爆裂，导致上部分爆裂的球团多、强度差。因此，优选的，鼓风干燥温度200-300℃，时间为3-5min。
在抽风干燥过程中，由于经过鼓风干燥后，球团的水分下降，可以在鼓风干燥的基础上，适当提高抽风干燥温度。同时，抽风干燥时间较长，一般为6-8min。适当延长抽风干燥时间，有利于水分的完全蒸发，防止生球从干燥环节过渡到预热环节因为温度的剧烈变化而产生热应力，导致球团中出现大量裂纹。
此外，抽风和鼓风干燥的风速均为0.8-1.2m/s。风速过低，则升温速率慢，导致带式焙烧机利用系数低；风速过高，则升温速度快、热传递速度也快，大量水分快速蒸发，导致球团内部蒸气压大，球团容易爆裂。
更进一步，步骤(4)中所述预热温度为1000℃-1100℃、风速为2.0-2.4m/s、时间为10-12min；
预热温度过低，球团赤铁矿晶粒生长不充分，导致球团强度降低；预热温度过高，则能耗大。预热时间过短，球团孔隙率低；预热时间过长，则能耗高。
所述焙烧温度为1275℃-1325℃、风速为2.0-2.4m/s、时间为为10-12min；
对于赤铁矿球团焙烧，其焙烧温度对球团固结效果以及球团矿相具有决定性作用。焙烧温度太低，赤铁矿晶粒无法有效迁移、聚集和长大，导致球团孔隙率高、致密度低，球团强度差；焙烧温度提高，Fe2O3能分解成Fe3O4，导致球团出现双层结构，球团强度显著下降。焙烧时间过短，球团孔隙率低；焙烧时间过长，则能耗高。
所述均热温度为900℃-1100℃、风速2.0-2.4m/s、时间为3-5min；
更进一步，步骤(8)中所述所述冷却方法为采用带式焙烧机中抽风冷却，冷却温度为50℃以下。
本发明的有益效果在于：(1)本发明提供了一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法，针对高品质全赤铁矿球团焙烧，生球爆裂温度低、热稳定性差，容易产生裂纹；焙烧温度高、球团强度差等一系列技术瓶颈，从原料预处理、优化配料、热工制度协同优化等方面进行系统研究，开发出专属于高品质全赤铁矿带式焙烧机工艺制备气基直接还原用氧化球团的系统性方法，克服了全赤铁矿制备球团的技术瓶颈。迄今为止，国内主要以磁铁矿，或者赤铁矿和赤铁矿混合矿为原料制备氧化球团，赤铁矿的比例最高为85％，而利用本发明提供的技术，赤铁矿比例可提高至100％，扩大的球团原料来源，为气基还原球团的制备提供新方法。
(2)本发明提供了一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法，针对全赤铁矿球团难焙烧、难固结的特性，提出其高压辊磨的比表面积应该为1800-2100cm2/g，而不是传统超过1500cm2/g即可。通过高压辊磨活化赤铁矿晶格，使其在高温焙烧时，脱离共价键的束缚，促进迁移与连晶，从而提高球团致密度和强度。同时，通过加入熔剂与腐植酸钠粘结剂的协同，形成低熔点的渣相，这有利于球团焙烧过程中，赤铁矿晶粒的迁移与扩散。此外，通过配入焦粉，利用腐植酸钠中钠盐催化其燃烧，改善燃烧效果，补充热量，促进球团的高温固结。以上技术手段的协同强化全赤铁矿球团焙烧过程赤铁矿高温再结晶，改善固结效果，提高球团焙烧性能。
(3)本发明提供了一种全赤铁矿带式焙烧机工艺制备高品质气基直接还原用氧化球团的系统性方法，针对全赤铁矿球团生球爆裂温度低、热稳定性差，球团裂纹率高，导致球团强度差的技术难题，利用焦粉的疏水性，增大球团毛细管直径，有利于干燥过程，水蒸汽的扩散与排出，从而提高球团爆裂温度；此外，通过鼓风干燥与抽风干燥制度的优化和系统设计，降低球团裂纹率，提高球团强度。
通过上述方法和外加剂的相互协调与优化，本发明最终获得全赤铁矿氧化球团的抗压强度大于2800N/个，转鼓强度超过95％，耐磨指数低于5％；模拟Midrex工艺，其还原度90％以上，还原粉化RDI+3.15mm超过90％，还原膨胀低于15％，可用于气基直接还原工艺。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下实施例及对比例，除特别声明外，所使用的高品质赤铁矿粉，其化学成份如下：TFe 67.66％、SiO2 0.48％、CaO 0.092％、MgO 0.23％、Al2O3 1.42％、LOI 1.58％；粒度-0.074mm占76％。
石灰石：CaO 51.32％，SiO2 2.33％、MgO 0.88％、Al2O31.33％、LOI 42.44％；粒度-0.074mm占90％。
焦粉：固定碳含量85.23％，灰分6.98％；粒度-0.074mm占90％。
实施例1
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1821cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.0MPa。
(2)原料混匀：高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠、腐植酸钠和水利用强力混匀机进行混匀。焦粉用量为0.5％，腐植酸钠用量为0.5％，石灰石调节碱度至0.25；搅拌速度为2000rpm，搅拌时间为180s，混匀后混合料的水分控制在8.0％。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1325℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率28.78％，抗压强度2856N/个，转鼓强度95.45％，耐磨指数5.00％；模拟Midrex工艺，其还原度90.62％，还原粉化RDI+3.15mm90.12％，还原膨胀14.78％。
对比例1与实施例1相比，当提高比表面积至1821cm2/g，氧化球团矿的机械强度显著提高，冶金性能改善。
实施例2：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1989cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为0.5％，腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.25，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料；
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率29.32％，抗压强度2934N/个，转鼓强度95.66％，耐磨指数4.78％；模拟Midrex工艺，其还原度90.45％，还原粉化RDI+3.15mm91.09％，还原膨胀14.76％。
对比例1与实施例1相比，继续提高比表面积，氧化球团矿的机械强度继续提高，冶金性能略有改善。
实施例3：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1989cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为1.0％，腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.25，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料；
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率23.44％，抗压强度3123N/个，转鼓强度95.99％，耐磨指数4.32％；模拟Midrex工艺，其还原度90.56％，还原粉化RDI+3.15mm92.02％，还原膨胀14.71％。
实施例3和实施例2相比，当提高焦粉用量，球团裂纹率降低，氧化球团矿的机械强度提高，冶金性能略有改善。
实施例4：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1989cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为1.0％，腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.30，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率23.32％，抗压强度3198N/个，转鼓强度96.11％，耐磨指数4.12％；模拟Midrex工艺，其还原度90.98％，还原粉化RDI+3.15mm92.56％，还原膨胀12.22％。
实施例4和实施例3相比，当提高熔剂用量，调节碱度时，氧化球团矿的机械强度提高，还原膨胀显著降低。
实施例5：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1989cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为1.0％，腐植酸钠用量为1.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.30，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率18.77％，抗压强度3328N/个，转鼓强度96.88％，耐磨指数3.76％；模拟Midrex工艺，其还原度90.88％，还原粉化RDI+3.15mm93.44％，还原膨胀12.24％。
实施例5和实施例4相比，当提高粘结剂腐植酸钠的用量，氧化球团矿的机械强度提高。
实施例6：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积2034cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为1.2％，腐植酸钠用量为1.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.35，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：350℃、1.2m/s、6min；
预热温度、风速和时间：1050℃、2.2m/s、10min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、10min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率16.99％，抗压强度3372N/个，转鼓强度96.44％，耐磨指数3.88％；模拟Midrex工艺，其还原度90.45％，还原粉化RDI+3.15mm93.56％，还原膨胀13.45％。
对比例1：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1632cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.0MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为0.5％，腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.25，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1325℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率26.87％，抗压强度2467N/个，转鼓强度92.11％，耐磨指数6.98％；模拟Midrex工艺，其还原度90.33％，还原粉化RDI+3.15mm78.76％，还原膨胀16.78％。
当高压辊磨的比表面积仅仅为1632cm2/g时，氧化球团抗压强度、转鼓强度和耐磨指数均不达标。
对比例2：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1632cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.0MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、腐植酸钠混合，其中腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.25，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1325℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率36.56％，抗压强度2212N/个，转鼓强度90.33％，耐磨指数8.77％；模拟Midrex工艺，其还原度90.22％，还原粉化RDI+3.15mm72.55％，还原膨胀17.64％。
对比例1和对比例2相比，当不添加焦粉时，球团裂纹率提高，机械强度下降，冶金性能变差。
对比例3：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1632cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.0MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉混合，其中焦粉用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.25，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1325℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率27.89％，抗压强度2086N/个，转鼓强度87.89％，耐磨指数7.33％；模拟Midrex工艺，其还原度90.12％，还原粉化RDI+3.15mm75.43％，还原膨胀16.56％。
对比例1与对比例3相比，当不添加腐植酸钠时，球团机械强度也显著降低。
对比例4：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1632cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.0MPa。
(2)原料混匀：原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为0.5％，腐植酸钠用量为0.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：275℃、1.2m/s、7min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1325℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率25.99％，抗压强度2155N/个，转鼓强度87.89％，耐磨指数7.56％；模拟Midrex工艺，其还原度88.72％，还原粉化RDI+3.15mm74.45％，还原膨胀20.22％。
对比例1与对比例4相比，当不添加石灰石调节碱度是，球团机械强度显著降低，还原膨胀率显著恶化。
对比例5：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理至比表面积1989cm2/g，辊磨水分为7.5％，辊磨压力为2.5MPa。
(2)原料混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、焦粉、腐植酸钠混合，其中焦粉用量为1.0％，腐植酸钠用量为1.5％，然后加水调节混合料的含水量为8.0％，再加入石灰石调节混合料的碱度至0.30，然后2000rpm搅拌混合180s，得到混匀料。
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球，造球时间10min，造球水分控制在8.5％。
(4)带式焙烧：在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。各阶段的制度如下：
抽风干燥温度、风速和时间：250℃、1.2m/s、4min；
鼓风干燥温度、风速和时间：375℃、1.2m/s、4min；
预热温度、风速和时间：1100℃、2.2m/s、12min；
焙烧温度、风速和时间：1300℃、2.2m/s、12min；
均热温度、风速和时间：1050℃、1.2m/s、4min。
最后制备的全赤铁矿氧化球团的裂纹率34.56％，抗压强度2767N/个，转鼓强度94.89％，耐磨指数6.02％；模拟Midrex工艺，其还原度90.88％，还原粉化RDI+3.15mm93.44％，还原膨胀13.44％。
对比例5中，当鼓风干燥的温度过高、时间太短时，球团裂纹率高、强度低。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (9)
1.一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)赤铁矿粉预处理：利用高压辊磨将赤铁矿粉处理；
(2)混匀：将高压辊磨后的赤铁矿粉、含碳燃料、粘结剂混合，然后加水调节混合料的含水量，再加入含钙熔剂调节混合料的碱度并混合均匀，得到混匀料；
(3)造球：将混匀料在圆盘造球机中进行造球；
(4)带式焙烧：造球之后在带式焙烧机中依次进行干燥、预热、焙烧、均热和冷却，得到还原用氧化球团。
2.根据权利要求1所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(1)中所述赤铁矿粉经高压辊磨粉碎后的表面积为1800-2100cm2/g。
3.根据权利要求1所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(2)中所述高压辊磨后的赤铁矿粉、含碳燃料与粘结剂按以下质量百分比混合：含碳燃料0.5％-1.0％，粘结剂0.5％-1.5％，余量为高压辊磨后的赤铁矿粉；
所述混合料的含水量为8.0-8.5％；
所述含钙熔剂调节混合料的碱度为0.25-0.35。
4.根据权利要求3所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，所述含碳燃料为焦粉、无烟煤粉、焦炭、兰炭中任意一种或多种混合，且所述含碳燃料的粒度小于0.074mm；
所述含钙熔剂为石灰石、生石灰或消石灰；
所述粘结剂为膨润土、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、腐植酸钠中的一种或多种混合。
5.根据权利要求1所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合搅拌速度为2000-2500rpm，搅拌时间为120-240s。
6.根据权利要求1所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(3)中所述造球水分为7.5％-8.5％，造球时间8-12min。
7.根据权利要求1所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(4)中所述干燥操作包括鼓风干燥和抽风干燥；
其中，所述鼓风干燥温度为200-300℃、时间为3-5min、风速为0.8-1.2m/s；所述抽风干燥温度为250-350℃、时间为6-8min、风速为0.8-1.2m/s。
8.根据权利要求7所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(4)中所述预热温度为1000℃-1100℃、风速为2.0-2.4m/s、时间为10-12min；
所述焙烧温度为1275℃-1325℃、风速为2.0-2.4m/s、时间为为10-12min；
所述均热温度为900℃-1100℃、风速2.0-2.4m/s、时间为3-5min。
9.根据权利要求7所述一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法，其特征在于，步骤(8)中所述所述冷却方法为抽风冷却，冷却温度为50℃以下。
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| CN202211372558.3A Pending CN115852143A (zh) | 2022-11-02 | 2022-11-02 | 一种全赤铁矿带式焙烧机制备气基还原用氧化球团的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115852143A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB831006A (en) * | 1956-04-04 | 1960-03-23 | Horace Freeman | Iron oxide reduction |
| CN102417976A (zh) * | 2011-11-16 | 2012-04-18 | 中南大学 | 一种由全赤铁精矿制备氧化球团矿的方法 |
| CN110104975A (zh) * | 2019-05-15 | 2019-08-09 | 中南大学 | 一种带式焙烧机球团法制备煤矸石轻骨料的工艺 |
| CN110229960A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-09-13 | 中南大学 | 一种粗粒含铁矿石制备含镁球团的方法 |
| CN114763582A (zh) * | 2021-01-15 | 2022-07-19 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种利用取向硅钢氧化镁废弃物生产镁质球团的方法 |
-
2022
- 2022-11-02 CN CN202211372558.3A patent/CN115852143A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB831006A (en) * | 1956-04-04 | 1960-03-23 | Horace Freeman | Iron oxide reduction |
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| 温力士: "强化巴西赤铁矿链篦机-回转窑球团焙烧技术及其在中国的工业应用", 中国博士学位论文全文数据库工程科技I辑, 15 March 2014 (2014-03-15), pages 124 - 135 * |
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