CN117535511A - 一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统及生产方法、球团矿生产方法 - Google Patents

一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统及生产方法、球团矿生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于铁矿粉造球团矿技术领域，公开了一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，该生产系统包括依次相连的预混罐、过滤筛和搅拌装置，所述搅拌装置包括筒体、盖体、低速刮壁搅拌组件和多个高速搅拌组件，多个高速搅拌组件围绕低速刮壁搅拌组件周向设置；所述低速刮壁搅拌组件包括低速搅拌电机、低速搅拌轴和低速搅拌桨，所述低速搅拌桨固定在低速搅拌轴下端且靠近筒体底部和筒壁；每个所述高速搅拌组件包括高速搅拌电机、高速搅拌轴和多个高速搅拌桨，多个高速搅拌桨沿高速搅拌轴自上而下均匀分布。本发明低速刮壁搅拌与多个高速搅拌机构结合，可以将筒体底部、侧壁和底角的层流消除转变成紊流，使粘结剂得到充分分散。

Description

一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统及生产方法、球团 矿生产方法
技术领域
本发明属于铁矿粉造球团矿技术领域，涉及一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统及生产方法、球团矿生产方法。
背景技术
球团矿具备优良的冶金性能，被大家视为改善高炉炉料构造不可或缺的优良物料，球团矿的优点包括颗粒均匀、强度高、含铁量较高、有害元素少、还原性良好，在高炉冶炼中有着增产、节约焦炭、降低成本以及增加经济效益的效果。造球是生产球团矿的关键环节，其本质是将微小离散铁矿石颗粒结合成较大团块的过程。在造球物料中添加粘结剂能够有效改善造球物料的成球性，提高生球内颗粒之间的分子结合力，从而提高生球的强度和热稳定性。目前大部分球团厂都使用膨润土作为粘结剂，而在冶炼过程中膨润土不能够受热分解，大部分都会留存在球团中，使球团矿的含铁品位有所下降。据统计，膨润土用量每增加1％，球团含铁品位降低0.6％。
膨润土分为钠基膨润土和钙基膨润土两类。钠基膨润土虽然粘结效果相对好，但高炉使用由其造的成品球后，碱金属钠在高炉内部上下循环，侵蚀高炉炉衬并影响高炉内物理化学反应。钙基膨润土因粘结性能相对差，作为球团矿粘结剂时，用量较大(2％～3.5％)，其主要成分三氧化二铝和二氧化硅降低了球团矿的品位，高炉使用由钙基膨润土造的球团矿，会增加高炉的渣量、燃料消耗和降低产量。因此，降低球团矿生产过程中膨润土的用量对钢铁工业的发展有着重大意义。
为提高球团矿铁品位，目前开发较多的有无机粘结剂、有机粘结剂和复合粘结剂三类。无机粘结剂除膨润土外，主要有硅藻土、水泥、水玻璃、皂土、生石灰、硼酸盐和粉煤灰等。常见有机粘结剂有糊精、淀粉、羟甲基纤维素、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、佩利多(Peridur)、阿可泰(Alcotac)、植物油沥青等。复合粘结剂是将无机与有机粘结剂按一定比例复合改性而成。复合粘结剂的使用，虽然一定程度上替代了部分膨润土，提高了球团矿铁品位，但粘结剂一般是在造球盘进行造球作业时向造球盘喷洒粘结剂，会使粘结剂在造球原料中分散不均匀，进而使生球及焙烧球团的强度降低，影响造球效果。因此，需要改进造球时粘结剂的添加工艺，以提高造球效果。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，低速搅拌和高速搅拌相结合可以使粘结剂得到充分分散，二次在造球设备上交替加入雾化(造母球)和非雾化(加速母球长大)的浆液化复合粘结剂，从而使膨润土和复合粘结剂的用量均可大幅度减少，球团矿品位得到提高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，该生产系统包括依次相连的预混罐、过滤筛和搅拌装置，所述搅拌装置包括筒体、盖体、低速刮壁搅拌组件和多个高速搅拌组件，所述筒体的底部开设出料口，所述盖体上设置加水口和出料口，多个高速搅拌组件围绕低速刮壁搅拌组件周向设置；所述低速刮壁搅拌组件包括低速搅拌电机、低速搅拌轴和低速搅拌桨，所述低速搅拌桨固定在低速搅拌轴下端且靠近筒体底部和筒壁；
每个所述高速搅拌组件包括高速搅拌电机、高速搅拌轴和多个高速搅拌桨，多个高速搅拌桨沿高速搅拌轴自上而下均匀分布。
在一个技术方案中，所述低速搅拌桨呈对称的L形，低速搅拌桨的水平部与筒体底部平行、且靠近筒体底部，低速搅拌桨的竖直部靠近筒体1筒壁。
在一个技术方案中，所述高速搅拌桨包括水平部和尖端部，所述尖端部固定在水平部一端。
在一个技术方案中，所述筒体的底部呈锥形。
第二方面，本发明提供利用上述一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统的浆液化复合粘结剂的生产方法，包括以下步骤：
1)将按照设计要求准备的粉状复合粘结剂加入预混罐混合，经过滤筛除去大颗粒后经加料口进入搅拌装置的筒体中，水经加水口加入筒体中；
2)启动低速搅拌电机，低速搅拌轴带动低速搅拌桨转动，搅拌2～6min后再启动高速搅拌电机，高速搅拌轴带动高速搅拌桨转动，高速搅拌桨高速搅拌过程中低速搅拌桨进行刮壁搅拌，搅拌混合4～8min后得到浆液化复合粘结剂。
在一个技术方案中，所述低速搅拌机的转速为300～1100r/min。
在一个技术方案中，所述高速搅拌电机的转速为1500～2700r/min。
第三方面，本发明提供利用上述浆液化复合粘结剂的生产方法生产的浆液化复合粘结剂的球团矿生产方法，包括以下步骤：将铁精粉与粉状粘结剂混合配料，烘干后得干基造球原料并输送至造球装置，造球作业时将浆液化复合粘结剂经雾化和非雾化交替使用方式喷洒入造球装置内，加速造球装置中母球形成和长大，然后将生球焙烧得到球团矿。
在一个技术方案中，所述粉状粘结剂的加入量为干基铁精粉质量的0.6～1.5％。
在一个技术方案中，所述浆液化复合粘结剂的浓度为1.2～3％，浆液化复合粘结剂的加入量为干基铁精粉质量的0.03～0.07％。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
采用本发明浆液化复合粘结剂生产系统，位于中心的“山”字形搅拌机构为桨叶低速刮壁搅拌，且靠近筒体底部和筒壁，与位于内侧的多个高速搅拌机构结合，可以将筒体底部、侧壁和底角(低侧结合部)的层流消除转变成紊流，使粘结剂得到充分分散。
本发明球团矿生产时初次在混料前加入粉状粘结剂，二次在造球设备上加入浆液化复合粘结剂，可使粘结剂的用量大幅度减少，球团矿品位增加，进而减少烧结和高炉的石灰用量，减少高炉渣量、降低焦比和提高产量。
附图说明
图1为本发明一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统中搅拌装置的主视图。
图2为本发明一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统中搅拌装置的俯视图。
附图中标记：1为筒体，2为加料口，3为加水口，4为出料口，5为低速搅拌电机，6为低速搅拌轴，7为低速搅拌桨，8为高速搅拌电机，9为高速搅拌轴，10为高速搅拌桨，11为盖体。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。下述实施例中的试验方法，如无特别说明，均为常规方法。
实施例一
如图1和图2所示，本发明一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，该生产系统包括依次相连的预混罐、过滤筛和搅拌装置，搅拌装置包括筒体1、盖体11、低速刮壁搅拌组件和多个高速搅拌组件，筒体1的底部开设出料口4，所述盖体11上设置加料口2和加水口3，多个高速搅拌组件围绕低速刮壁搅拌组件周向设置；低速刮壁搅拌组件包括低速搅拌电机5、低速搅拌轴6和低速搅拌桨7，低速搅拌桨7固定在低速搅拌轴6下端且靠近筒体1底部和筒壁；每个高速搅拌组件包括高速搅拌电机8、高速搅拌轴9和2个高速搅拌桨10，2个高速搅拌桨10沿高速搅拌轴9自上而下均匀分布。
在一个优选的实施方式中，本发明中低速搅拌桨7呈对称的L形，低速搅拌轴6与两侧的L形低速搅拌桨7组成“山”字形，低速搅拌桨7的水平部与筒体1底部平行、且靠近筒体1底部，低速搅拌桨7的竖直部靠近筒体1筒壁。
在一个优选的实施方式中，本发明中高速搅拌桨10包括水平部和尖端部，尖端部固定在水平部一端。
在一个优选的实施方式中，本发明中筒体1的底部呈锥形。
值得说明的是，多个高速搅拌组件围绕低速刮壁搅拌组件周向设置，可以是一套低速刮壁搅拌组件+两套高速搅拌组件，排成“一”字形，也可以是一套低速刮壁搅拌组件+四套高速搅拌组件排成“器”字形。此外，本发明中每个高速搅拌组件的高速搅拌桨10虽有多个，其结构相同，但尺寸可以不同，其可以由大到小沿高速搅拌轴9自上而下均匀分布。
筒体1内粉状粘结剂在水中的溶解和扩散遵守流体力学的传质规律，搅拌时，筒体1内液体流动以紊流为主，并要抑制层流，才能保证粉状粘结剂与水快速充分混匀。本发明位于中心的“山”字形搅拌机构为桨叶低速刮壁搅拌，且靠近筒体1底部和筒壁，与位于内侧的多个高速搅拌机构结合，可以将筒体底部、侧壁和底角(低侧结合部)的层流消除转变成紊流，使粘结剂得到充分分散。
实施例二
利用上述球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统的浆液化复合粘结剂的生产方法，包括以下步骤：
1)将按照设计要求准备的粉状复合粘结剂加入预混罐混合，经过滤筛除去大颗粒后经加料口4进入搅拌装置的筒体1中，水经加水口3加入筒体1中；
2)启动低速搅拌电机5，低速搅拌轴6带动低速搅拌桨7转动，搅拌2～6min后再启动高速搅拌电机8，高速搅拌轴9带动高速搅拌桨10转动，高速搅拌桨10高速搅拌过程中低速搅拌桨7进行刮壁搅拌，搅拌混合4～8min后得到浆液化复合粘结剂。
本发明球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统中低速搅拌机的转速一般控制为300～1100r/min，高速搅拌电机的转速一般控制为1500～2700r/min，得到的浆液化复合粘结剂浓度为1.2～3％，可直接经泵输送至造球装置。
实施例三
利用上述球团矿用浆液化复合粘结剂的球团矿生产方法，包括以下步骤：
将铁精粉与粉状粘结剂混合配料，烘干后得干基造球原料并输送至造球装置，造球作业时将浆液化复合粘结剂经雾化和非雾化两种使用方式交替喷入造球装置内，先雾化喷入加速造球装置中母球的形成，后非雾化喷洒进入造球装置加速母球的长大，然后将生球焙烧得到球团矿。
传统工艺过程普遍采用在混料前一次性加入粘结剂，以膨润土为例，加入量为2.6％，本发明制备球团矿时粉状粘结剂在混料过程中加入，浆液化复合粘结剂在造球时以雾化状态和非雾化常规状态先后交替加入，代替传统工艺过程中的用水造球。
本实施例粉状复合粘结剂设计以下两个配方，以1t铁精粉为例，粉状复合粘结剂配方1的组分及用量为：腐殖酸钠100kg，瓜豆胶100kg，硅酸钠300kg，纤维素200kg，预糊化淀粉300kg。粉状复合粘结剂配方2的组分及用量为：腐殖酸钠100kg，佩利多100kg，硅酸钠300kg，纤维素200kg，预糊化淀粉300kg。浆液化复合粘结剂的生产系统中搅拌装置分别采用排成“一”字形的一套低速刮壁搅拌组件+两套高速搅拌组件，及排成“器”字形的一套低速刮壁搅拌组件+四套高速搅拌组件，浆液化复合粘结剂获得后经泵直接输送至造球装置。
本实施例中铁精粉来源于山西代县，主要成分为：TFe 64.98％，FeO 26.28％，SiO26.78％，CaO 0.86％，MgO 0.74％，Mn 0.068％，P 0.025％，S 0.183％，水份10.18％，细度97.20％。粉状粘结剂在混料过程中加入，浆液化复合粘结剂在造球时以雾化和非雾化两种状态先后(或交替，根据母球的多少灵活控制)加入。
以1t干基铁精粉为例，以膨润土为粉状粘结剂，混料前加入，造球过程中加与不加浆液化复合粘结剂为对比。按照上述方法进行造球，所得生球质量指标如表1所示。
表1生球质量指标对比
从表1中可见，当浆液化复合粘结剂在造球时以雾化状态和非雾状交替加入时，膨润土用量大幅减少，球团矿的生球落下次数、抗压强度和爆裂温度等指标与用纯膨润土的指标相当。
将上述编号1～13造好的生球取规定数量，进行加热和焙烧，检测其950℃和1250℃的抗压强度，根据国家相关标准，检测标样和实施例的转鼓强度、还原膨胀率和500℃低温还原指数(RDI+3.15)，部分成品球团矿的质量指标具体如表2所示。
表2成品球团矿的质量指标
从上列表2中可见，当采用二次加入浆液化粘结剂造球团矿时，膨润土用量大幅度减少，所造成品球的950℃抗压强度、1250℃抗压强度、转鼓强度、还原膨胀率和500℃低温还原粉化指标RDI(+3.15)等与原一次加入膨润土的指标相当，可以满足高炉生产的需要。
综上所述，采用本发明技术方案造球团矿，初次在混料前加入膨润土粉状粘结剂，二次在造球设备上加入浆液化复合粘结剂，膨润土和复合粘结剂的用量均可大幅度减少，球团矿品位增加，可以减少烧结和高炉的石灰用量，减少高炉渣量、降低焦比和提高产量。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理上所作的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。

Claims (10)

1.一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，其特征在于，该生产系统包括依次相连的预混罐、过滤筛和搅拌装置，所述搅拌装置包括筒体（1）、盖体（11）、低速刮壁搅拌组件和多个高速搅拌组件，所述筒体（1）的底部开设出料口（4），所述盖体（11）上设置加料口（2）和加水口（3），多个高速搅拌组件围绕低速刮壁搅拌组件周向设置；所述低速刮壁搅拌组件包括低速搅拌电机（5）、低速搅拌轴（6）和低速搅拌桨（7），所述低速搅拌桨（7）固定在低速搅拌轴（6）下端且靠近筒体（1）底部和筒壁；每个所述高速搅拌组件包括高速搅拌电机（8）、高速搅拌轴（9）和多个高速搅拌桨（10），多个高速搅拌桨（10）沿高速搅拌轴（9）自上而下均匀分布。
2.根据权利要求1所述的一种球团矿用复合粘结剂生产系统，其特征在于，所述低速搅拌桨（7）呈对称的L形，低速搅拌桨（7）的水平部与筒体（1）底部平行、且靠近筒体（1）底部，低速搅拌桨（7）的竖直部靠近筒体（1）筒壁。
3.根据权利要求1所述的一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，其特征在于，所述高速搅拌桨（10）包括水平部和尖端部，所述尖端部固定在水平部一端。
4.根据权利要求1所述的一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统，其特征在于，所述筒体（1）的底部呈锥形。
5.利用权利要求1~4任一项所述的一种球团矿用浆液化复合粘结剂生产系统的浆液化复合粘结剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将按照设计要求准备的粉状复合粘结剂加入预混罐混合，经过滤筛除去大颗粒后经加料口（2）进入搅拌装置的筒体（1）中，水经加水口（3）加入筒体（1）中；
2）启动低速搅拌电机（5），低速搅拌轴（6）带动低速搅拌桨（7）转动，搅拌2~6min后再启动高速搅拌电机（8），高速搅拌轴（9）带动高速搅拌桨（10）转动，高速搅拌桨（10）高速搅拌过程中低速搅拌桨（7）进行刮壁搅拌，搅拌混合4~8min后得到浆液化复合粘结剂。
6.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述低速搅拌机（5）的转速为300~1100r/min。
7.根据权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述高速搅拌电机（8）的转速为1500~2700r/min。
8.利用权利要求5~7任一项所述的生产方法生产的浆液化复合粘结剂的球团矿生产方法，其特征在于，包括以下步骤：将铁精粉与粉状粘结剂混合配料，烘干后得干基造球原料并输送至造球装置，造球作业时将浆液化复合粘结剂经雾化和非雾化相交替的方式喷入和喷洒进入造球装置内，雾化喷入加速造球装置中母球形成，非雾化喷洒加速母球的长大，然后将生球焙烧得到球团矿。
9.根据权利要求8所述的球团矿生产方法，其特征在于，所述粉状粘结剂的加入量为干基铁精粉质量的0.6~1.5%。
10.根据权利要求8所述的球团矿生产方法，其特征在于，所述浆液化复合粘结剂的浓度为1.2~3%，浆液化复合粘结剂的加入量为干基铁精粉质量的0.03~0.07%。
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