CN117144128A - 一种碱性球团矿及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及铁矿球团生产技术领域，尤其涉及一种碱性球团矿及其制备方法。所述方法包括：将石灰石、高炉返矿以及赤铁矿粉进行磨制，后进行过滤，得到混合熔剂；其中，所述混合熔剂具有第一目标粒度；将混合熔剂和精矿粉进行第一混匀，得到预配料；将消石灰、粘结剂以及所述预配料进行第二混匀，得到预备料；将所述预备料进行造球，得到生球；其中，所述生球具有第二目标粒度以及目标水分；将所述生球进行干燥，后进行热处理，得到碱性球团矿；其中，所述热处理包括焙烧，并控制所述焙烧的工艺参数。本申请内容解决了现有碱性球团矿均质化程度较低的的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及铁矿球团生产技术领域，尤其涉及一种碱性球团矿及其制备方法。
背景技术
随着双碳目标在社会各个行业的深入推进，钢铁行业也面临着持续的压力。发展球团、提高球团矿在高炉冶炼的比例是钢铁行业应对双碳目标的重要举措，是绿色低碳发展的重要方向。
提高球团矿在高炉冶炼中的比例，采取高比例球团冶炼制度，必然要求提高球团矿的碱度，生产碱性球团矿。碱性球团矿需要配加一定比例的碱性熔剂，以满足对球团矿碱度的要求，目前主流的碱性熔剂包括石灰石、白云石、消石灰、白灰等。这些碱性熔剂对球团生产及球团矿质量影响各不相同，单独使用不能够满足球团质量均质化的需求。
发明内容
本申请提供了一种碱性球团矿及其制备方法，以解决现有碱性球团矿均质化程度较低的的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种碱性球团矿的制备方法，所述方法包括：
将石灰石、高炉返矿以及赤铁矿粉进行磨制，后进行过滤，得到混合熔剂；其中，所述混合熔剂具有第一目标粒度；
将混合熔剂和精矿粉进行第一混匀，得到预配料；
将消石灰、粘结剂以及所述预配料进行第二混匀，得到预备料；
将所述预备料进行造球，得到生球；其中，所述生球具有第二目标粒度以及目标水分；
将所述生球进行干燥，后进行热处理，得到碱性球团矿；其中，所述热处理包括焙烧，并控制所述焙烧的工艺参数。
可选的，所述第一目标粒度包括：粒度为<200目的混合熔剂，所述粒度为<200目的混合熔剂的含量为>85重量％。
可选的，所述石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为1：3：1或1：1：3或3：1：1。
可选的，所述预备料的组分中，所述混合熔剂的含量为4-8重量％，所述粘结剂的含量为0.6-1.2重量％，所述消石灰的含量为1.8-2.5重量％。
可选的，所述预备料的碱度为1.0-1.2。
可选的，所述第二目标粒度为8-16mm；其中，粒度为10-14mm的生球的含量为≥85重量％。
可选的，所述目标水分为8.6-9.0重量％。
可选的，所述焙烧的工艺参数包括：焙烧温度和焙烧时间。
可选的，所述焙烧温度为1250℃-1260℃，和或所述焙烧时间为9-10min。
第二方面，本申请提供了一种碱性球团矿，所述碱性球团矿由第一方面任一项实施例所述的方法制备得到。
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该碱性球团矿的制备方法，通过将石灰石、赤铁矿和高炉返矿经过混磨、过滤后制成均质化程度更高的混合熔剂。新型熔剂与消石灰分为两个过程加入球团矿中。混合熔剂与铁精粉实现预配料，经过充分的混合后，然后再与消石灰、粘结剂混合，形成混匀料。过对造球、焙烧过程的工艺参数优化控制，实现球团矿固结质量和均质化程度的提高。制备得到的碱性球团矿的抗压强度能够达到2500N/P以上，还原膨胀率降低至15％以下，微观物相中铁酸钙含量能够达到5重量％以上，球团矿固结质量明显提高，有利于高炉高比例球团冶炼。
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，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
为了更清楚地说明本申请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地介绍，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碱性球团矿的制备方法的流程示意图；
图2为本申请实施例1提供的一种碱性球团矿的微观形貌图。
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。
本申请的各种实施例可以以一个范围的形式存在；应当理解，以一范围形式的描述仅仅是因为方便及简洁，不应理解为对本申请范围的硬性限制；因此，应当认为所述的范围描述已经具体公开所有可能的子范围以及该范围内的单一数值。例如，应当认为从1到6的范围描述已经具体公开子范围，例如从1到3，从1到4，从1到5，从2到4，从2到6，从3到6等，以及所述范围内的单一数字，例如1、2、3、4、5及6，此不管范围为何皆适用。另外，每当在本文中指出数值范围，是指包括所指范围内的任何引用的数字(分数或整数)。
在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”具体为附图中的图面方向。另外，在本申请说明书的描述中，术语“包括”“包含”等是指“包括但不限于”。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。在本文中，“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。在本文中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“至少一种”、“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a,b,或c中的至少一项(个)”，或，“a,b,和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a,b,c,a-b(即a和b),a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c分别可以是单个，也可以是多个。
除非另有特别说明，本申请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。
球团矿质量不仅要满足化学成分的均质化而且要在包括抗压强度、固结质量以及冶金性能等各方面达到均质化，最终获得性能优异，有利于高炉冶炼的球团矿。本申请提供的碱性球团矿的制备方法，在满足对球团矿碱度要求的同时，使得球团矿质量更加均质化，在抗压强度、固结质量以及冶金性能等方面实现更高层次的均质化，更有利于高炉冶炼，提升高炉冶炼的技术经济指标。
第一方面，本申请提供了一种碱性球团矿的制备方法，请参见图1，所述方法包括：
S1、将石灰石、高炉返矿以及赤铁矿粉进行磨制，后进行过滤，得到混合熔剂；其中，所述混合熔剂具有第一目标粒度；
在一些实施方式中，所述第一目标粒度包括：粒度为<200目的混合熔剂，所述粒度为<200目的混合熔剂的含量为>85重量％。
在本申请实施例中，控制混合熔剂的粒度组成需要满足：粒度<200目的混合熔剂的含量为>85重量％，就是200目的标准筛筛下部分是>85％，该比例越高越好。若具有该粒度的混合熔剂的含量过低，在一定程度上会影响生球质量。
在一些实施方式中，所述石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为1：3：1或1：1：3或3：1：1。
在本申请实施例中，石灰石的积极效果：由于石灰石分解后产生气体逸出，能够提高球团矿内部孔隙率，进而提高球团矿的还原度。高炉返矿的积极效果：一方面可以消耗掉劣质物料，减少污染，另一方面由于高返有利于形成铁酸钙物相，有利于提高球团矿的固结质量。赤铁矿粉的积极效果：有利于改善生球质量，提高生球粒度的均匀性，对提高带式焙烧机料层的透气性有利。
控制石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为1：3：1的积极效果：该配比有利于抑制碱性球团矿的还原膨胀率，当碱性球SiO2含量相对较低的情况下，采取此配比可以降碱性球团矿的还原膨胀率控制在15％以下的相对较低的水平。
控制石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为1：1：3的积极效果：该配比有利于改善生球质量，提高生球粒度均匀性，对带式焙烧机提高料层透气性、降低生球爆裂、破碎情况比较有利。
控制石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为3：1：1的积极效果：该配比有益于球团矿SiO2含量相对较高，球团矿还原度相对低的情况。此种情况下，由于适当提高了石灰石的配比，球团矿经过高温焙烧后，其孔隙率有所增加，还原度获得改善。
此外，本领域的技术人员可能会调整石灰石、赤铁矿和高炉返矿的配比，根据具体的球团矿的化学成分进行动态调整，尤其是SiO2含量的波动进行动态调整；调整顺序按照：消石灰-石灰石-高炉返矿的顺行进行；即先满足消石灰的控制范围，然后满足石灰石的控制范围，最后是高炉返矿的控制范围；但是其思路是与本申请是一致的，也应该属于本申请的保护范围。
S2、将混合熔剂和精矿粉进行第一混匀，得到预配料；
S3、将消石灰、粘结剂以及所述预配料进行第二混匀，得到预备料；
在本申请实施例中，碱性熔剂包含两种，一种是消石灰，一种是混合熔剂；消石灰和混合熔剂分步骤S2、S3两个过程加入。
混合熔剂与精矿粉进行了预配料。混合溶剂与精矿粉进行预配了其目的是混合熔剂与精矿粉进行第一混匀，通过与精矿粉的混匀过程，混合熔剂中的各种有益成分与精矿粉进行了更充分的混合、有益成分与磁铁矿结合度更高，有利于高温焙烧中提高其反应性，促进有益物相的生成。
在一些实施方式中，所述预备料的组分中，所述混合熔剂的含量为4-8重量％，所述粘结剂的含量为0.6-1.2重量％，所述消石灰的含量为1.8-2.5重量％。
在本申请实施例中，控制混合熔剂的含量为4-8重量％的积极效果：其钙质分布均质化程度高，石灰石分解温度高，CaO活性更高，有利于在球团矿焙烧过程中形成有铁酸钙物相。此外，尽量降低易分解物质的分解吸热。若该混合熔剂的含量过高，在一定程度上会增加球团矿的SiO2含量，同时由于易分解物质的吸热增加，影响球团矿的固结质量；若该混合熔剂的含量过低，在一定程度上会.影响球团矿熔剂的反应活性，对抑制球团矿的还原膨胀率不利.。具体地，该混合熔剂的含量可以为4重量％、6重量％、8重量％。
控制粘结剂的含量为0.6-1.2重量％的积极效果：在保持生球质量的前提下，尽量降低粘结剂的配比，进而能够获得较高的铁品位。若该粘结剂的含量过高，在一定程度上会.显著增加该球团矿的SiO2含量，降低铁品位.；若该粘结剂的含量过低，在一定程度上会影响生球质量，生球落下强度不够则在布料阶段产生碎球，影响带式焙烧机料层的透气性。具体地，该粘结剂的含量可以为0.6重量％、0.8重量％、1.0重量％、1.2重量％等。
控制消石灰的含量为1.8-2.5重量％的积极效果：使得球团矿的碱度保持在一个适宜的范围，同时有利于获得较好的生球质量。若该消石灰的含量过高，在一定程度上会造成球团矿碱度过高，不利于高炉实现炉料酸碱度的平衡；若该消石灰的含量过低，在一定程度上会使得球团矿的碱度过低，影响其在高炉中的使用比例，另外消石灰配比过低，生球质量会受到一定程度降低，为保证生球质量粘结剂的配比不可避免的提高，进而影响球团矿的SiO2含量和铁品位。具体地，该消石灰的含量可以为1.8重量％、2.3重量％、2.5重量％等。
在一些实施方式中，所述预备料的碱度为1.0-1.2。
控制预备料的碱度为1.0-1.2的积极效果：有利于降低球团矿的还原膨胀率，提高其冶金性能。若预备料的碱度过高，在一定程度上会影响球团矿的固结质量；若预备料的碱度过低，在一定程度上会使得球团矿的还原膨胀率难以抑制，影响高炉上部的透气性，不利于高炉降低燃料消耗。具体地，该碱度可以为1.0、1.1、1.2等。
S4、将所述预备料进行造球，得到生球；其中，所述生球具有第二目标粒度以及目标水分；
在一些实施方式中，所述第二目标粒度为8-16mm；其中，粒度为10-14mm的生球的含量为≥85重量％。
在本申请实施例中，控制生球的粒度为8-16mm的积极效果：使得生球粒度保持在一个合适的粒度范围，该范围内的球团矿有利于固结质量的提高；若生球的粒度过大，在一定程度上会影响球团矿的固结质量；若生球的粒度过小，在一定程度上会降低带式焙烧机料层的透气性，也不利于提高球团矿固结质量的均匀性。
控制粒度为10-14mm的生球的含量为≥85重量％的积极效果：保持生球粒度的均匀性和一致性，最终提高带式焙烧机料层的透气性，提高球团矿的固结质量的均匀性。
在一些实施方式中，所述目标水分为8.6-9.0重量％。
在本申请实施例中，控制生球的水分为8.6-9.0重量％的积极效果：生球质量既能保持在较好的水平，同时尽量减低生球水分，减轻生球干燥的压力。若生球的水分过高，在一定程度上会使得生球在干燥阶段不能够完全干燥，造成干燥延后的现象，造成生球爆裂；若生球的水分过低，在一定程度上会造成生球质量较低，布料过程中容易破碎，影响带式焙烧机料层的透气性，进而影响球团矿固结质量的均匀性。具体地，该水分可以为8.6重量％、8.8重量％、9.0重量％等。
S5、将所述生球进行干燥，后进行热处理，得到碱性球团矿；其中，所述热处理包括焙烧，并控制所述焙烧的工艺参数。
上述干燥为鼓风干燥，其工艺参数包括：风温为300℃-330℃，风压为4.0Kpa-4.5Kpa，干燥时间为6-7min。
在一些实施方式中，所述焙烧的工艺参数包括：焙烧温度和焙烧时间。
在一些实施方式中，所述焙烧温度为1250℃-1260℃，和或所述焙烧时间为9-10min。
在本申请实施例中，控制焙烧温度为1250℃-1260℃，焙烧时间为9-10min的积极效果：获得合适的球团矿焙烧热工制度，在保持较低降低工序能耗的前提下，尽量能够提高球团矿的固结质量和冶金性能。若焙烧温度过高或焙烧时间过长，在一定程度上会使得燃料的消耗更多，不利于降低球团矿的工序能耗；若焙烧温度过低或焙烧时间过短，在一定程度上会球团矿的固结质量不能够满足于要求，冶金性能也不能够满足要求。具体地，该焙烧温度可以为1250℃、1255℃、1260℃等，该焙烧时间可以为9min、9.5min、10min等。
上述焙烧使用带式焙烧机进行生产，带式焙烧机料层厚度按照400-450mm控制，普底料厚度按照80-90mm控制。
上述热处理包括：预热段、焙烧段、均热段以及冷却段。
在上述焙烧之前还包括：预热段，预热时间为4-5min；
在上述焙烧之后还包括：均热段，均热时间为2.5-3min；冷却段，冷却时间为12-13min。
第二方面，本申请提供了一种碱性球团矿，所述碱性球团矿由第一方面任一项实施例所述的方法制备得到。
该碱性球团矿是基于上述碱性球团矿的制备方法来实现，该碱性球团矿的制备方法的具体步骤可参照上述实施例，由于该碱性球团矿采用了上述实施例的部分或全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
下面结合具体的实施例，进一步阐述本申请。应理解，这些实施例仅用于说明本申请而不用于限制本申请的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。
具体实施步骤：
S1、将石灰石、高炉返矿以及赤铁矿粉进行磨制，后进行过滤，得到混合熔剂；其中，所述混合熔剂具有第一目标粒度；
S2、将混合熔剂和精矿粉进行第一混匀，得到预配料；
S3、将消石灰、粘结剂以及所述预配料进行第二混匀，得到预备料；
S4、将所述预备料进行造球，得到生球；其中，所述生球具有第二目标粒度以及目标水分；
S5、将所述生球进行干燥，后进行热处理，得到碱性球团矿；其中，所述热处理包括焙烧，并控制所述焙烧的工艺参数。具体的工艺参数可参见表1。该碱性球团矿的性能可参见表2。
表1碱性球团矿的制备工艺参数
表2碱性球团矿的性能
| 序号 | 抗压强度(N/P) | 还原膨胀率(％) | 微观物相中铁酸钙含量(wt％) |
| 实施例1 | 3275 | 14.5 | 8.76 |
| 实施例2 | 3213 | 15.2 | 6.43 |
| 实施例3 | 3169 | 16.1 | 5.66 |
对比例1
普通碱性球团矿不包含混合熔剂的制备过程这一本发明的核心环节。仅仅是通过铁矿粉预配料，然后与消石灰、粘结剂进行混配，形成造球预备料。将97％左右的铁矿粉1与铁矿粉2形成预配料，然后与2.7％左右的消石灰、1.2％左右的粘结剂共同混合形成造球所用的预备料。通过上述具有混合熔剂的实施例1进行比较：从生球指标来看，实施例1生球落下强度能够达到6.0次/0.5m，高于对比例1生球落下强度5.3次/0.5m。从球团矿抗压强度来看，在上述相同的热工参数控制条件下，实施例1的抗压强度能够达到3275N/P左右，而对比例1抗压强度为3123N/P，高出152N/P。从球团矿的还原膨胀率来看，对比例1的球团矿还原膨胀率为16.3％，而实施例1的球团矿还原膨胀率为14.5％。从微观物相中有益成分铁酸钙含量来看，实施例1的微观物相中铁酸钙含量为8.76％，明显高于对比例1的3.48％。从以上对比可以看出，对于实施例1来说，由于通过制备混合熔剂，球团矿中的熔剂分布均质化程度明显提高，并且球团矿中铁酸钙含量也明显提高，可参见图2的微观形貌图(针状铁酸钙)，对球团矿来说，抗压强度保持在较高水平的同时，球团矿还原膨胀率得到有效抑制。
综上，利用混合熔剂以制备得到的碱性球团矿，具有优异的综合性能，均质化程度较高，而对比例1未采用本申请实施例的方法，性能较差，均质化程度较低。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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 (10)
1.一种碱性球团矿的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将石灰石、高炉返矿以及赤铁矿粉进行磨制，后进行过滤，得到混合熔剂；其中，所述混合熔剂具有第一目标粒度；
将混合熔剂和精矿粉进行第一混匀，得到预配料；
将消石灰、粘结剂以及所述预配料进行第二混匀，得到预备料；
将所述预备料进行造球，得到生球；其中，所述生球具有第二目标粒度以及目标水分；
将所述生球进行干燥，后进行热处理，得到碱性球团矿；其中，所述热处理包括焙烧，并控制所述焙烧的工艺参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标粒度包括：粒度为<200目的混合熔剂，所述粒度为<200目的混合熔剂的含量为>85重量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述石灰石、所述高炉返矿以及所述赤铁矿粉的配比为1：3：1或1：1：3或3：1：1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预备料的组分中，所述混合熔剂的含量为4-8重量％，所述粘结剂的含量为0.6-1.2重量％，所述消石灰的含量为1.8-2.5重量％。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述预备料的碱度为1.0-1.2。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二目标粒度为8-16mm；其中，粒度为10-14mm的生球的含量为≥85重量％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标水分为8.6-9.0重量％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焙烧的工艺参数包括：焙烧温度和焙烧时间。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述焙烧温度为1250℃-1260℃，和或所述焙烧时间为9-10min。
10.一种碱性球团矿，其特征在于，所述碱性球团矿由权利要求1-9任意一项所述的方法制备得到。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311100181.0A CN117144128A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种碱性球团矿及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311100181.0A CN117144128A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种碱性球团矿及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117144128A true CN117144128A (zh) | 2023-12-01 |
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ID=88898131
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|---|---|---|---|
| CN202311100181.0A Pending CN117144128A (zh) | 2023-08-30 | 2023-08-30 | 一种碱性球团矿及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117144128A (zh) |
-
2023
- 2023-08-30 CN CN202311100181.0A patent/CN117144128A/zh active Pending
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