CN117660755B - 一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料及生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料及生产方法，包含褐铁矿、镜赤铁矿、磁铁矿、焦化除尘灰、硼镁精粉、高炉返矿和消石灰。通过配加焦化灰和部分磁铁矿实现系统补热，促进热传导实现均匀焙烧并改善结晶固结反应。在原料中配加少量的硼镁精粉或高炉返矿可以促进焙烧性能，降低能耗改善成品球抗压强度和还原膨胀。通过配加消石灰生产碱性球，可有效提高成品球抗压强度和还原度。本发明可有效改善赤褐铁矿球团生产过程控制和成品球质量。

Description

一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料及生产方法

技术领域

本发明涉及一种球团生产的混合料及生产方法，特别是一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料及生产方法，属于钢铁冶炼技术领域。

背景技术

当前国内大部分球团产线主要以磁铁矿原料为主生产酸性球团。但随着磁精粉价格居高不下，为了降低球团原料成本，部分钢铁厂球团开始以赤、褐铁矿作为原料用于球团生产，进而达到降本增效的目的。但赤褐铁矿尤其是褐铁矿作为球团原料在国内外应用较少，国内也缺乏相关的实践经验。赤褐铁矿由于烧损大、难过滤、含全水量大、无氧化放热过程等特点，导致在焙烧过程难以稳定控制，烧制出来的成品球抗压强度和冶金性能也波动较大，给生产带来困难。

褐铁矿只磨不选直接用于球团生产主要难点在压滤系统，脱水比较困难，其以针铁矿、水赤铁矿、氢氧化铁以及泥质物混合而成，进而褐铁矿的特性是粘性较高，含全水量较大，含较为丰富的吸附水、薄膜水、毛细水和重力水，同时还含有分子化合水，所以褐铁矿润磨压滤后的粉料很难达到造球的适宜水分。

由于褐铁矿含有泥质物粘性大，加上烧损和水分高特点，导致生球干燥过程极难控制，生球爆裂温度低，在焙烧干燥过程中容易发生生球裂纹或爆裂粉化问题。生球爆裂问题一旦发生会导致整个料层透气性恶化，进一步影响生球的整个干燥过程，当这部分含粉率高透气性差的物料进入到预热和焙烧阶段，高温气体不能有效穿过料层，热传导以及球团的氧化和焙烧固结过程难以继续，此外，褐铁矿的烧损较高，在高温氧化焙烧过程中本身也会产生大量的粉尘，对透气性进步恶化，最终导致上部料层出现高温板结，而下部料层出现大量未烧透的生料。同时褐铁矿生产过程中粉尘较多，进入烧嘴高温燃烧室内易形成低熔点化合物结瘤最终被迫停产。

赤铁矿以巴西镜铁矿PFC为例，其表面光滑入境、结构致密粒度较粗，亲水性和成球性极差不利于造球，在国内外球团配加比例较低，一般控制镜铁矿配比在15%以下。当高比例配加情况下对膨润土消耗较大，湿返率高，导致生球入机量无法保障，产量低，且赤铁矿的焙烧固结温度较高1320度，能耗较高，给生产、设备稳定运行以及成本控制带来较大难度，生产过程和成品球质量更难以稳定控制。

因此，有必要研发一种全新的赤褐铁矿球团的生产比例以及生产方法，以改善焙烧过程控制和成品球的质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料及生产方法，有效改善赤褐铁矿球团生产过程控制和成品球质量。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，其特征在于：包含褐铁矿、镜赤铁矿、磁铁矿、焦化除尘灰、硼镁精粉和高炉返矿。

进一步地，所述褐铁矿和镜赤铁矿的质量比的比值为0.40-0.45。

进一步地，所述褐铁矿和镜赤铁矿的质量比为3：7。

进一步地，所述磁铁矿占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的35-45%。

进一步地，所述焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不超过0.8%。

进一步地，所述焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比为0.1-0.5%。

进一步地，所述硼镁精粉和高炉返矿的总质量占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不大于10%，其中硼镁精粉占比1-3%，高炉返矿占比6-9%。

进一步地，还包含消石灰。

进一步地，所述消石灰的添加量为使最终生产的碱性球团的碱度R≥0.5。

一种高比例赤褐铁矿球团生产方法，包含以下步骤：

S1、将质量比为7：3的镜赤铁矿和褐铁矿进行磨矿和压滤得到赤褐铁矿混合料；

S2、在赤褐铁矿混合料中加入磁铁矿、焦化灰、高炉返矿和消石灰得到赤褐铁矿球团生产混合料，其中焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占赤褐铁矿混合料总质量的占比为0.1-0.5%，硼镁精粉和高炉返矿的总质量占赤褐铁矿混合料总质量的占比不大于10%；

S3、将赤褐铁矿球团生产混合料进行混合、造球，然后送入焙烧机内焙烧得到赤褐铁矿碱性球团，焙烧温度控制在1280-1320℃，赤褐铁矿碱性球团的碱度R≥0.5。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1、本发明可有效改善赤褐铁矿球团生产过程控制和成品球质量，通过对赤褐铁矿进行原料结构优化改善粒度组成结构提高压滤效果和爆裂温度，同时还可以降低膨润土消耗量；

2、本发明通过配加焦化灰和部分磁铁矿实现系统补热，促进热传导实现均匀焙烧并改善结晶固结反应；在原料中配加少量的硼镁精粉或高炉返矿可以促进焙烧性能，降低能耗改善成品球抗压强度和还原膨胀；通过配加消石灰生产碱性球，可有效提高成品球抗压强度和还原度；

3、本发明通过强化干燥过程，合理控制焙烧机速度以及铺底料和总料层厚度，保障生球有较长的干燥时间和氧化焙烧时间；鼓风干燥段和抽风干燥段宜采用低风温高负压、高风量，确保整个料层充分干燥改善透气性促进热传导，避免出现过湿层导致生球爆裂恶化透气性造成板结等问题。

附图说明

图1是本发明的一种高比例赤褐铁矿球团生产方法的流程示意图。

具体实施方式

为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，包含褐铁矿、镜赤铁矿、磁铁矿、焦化除尘灰、硼镁精粉和高炉返矿。

综合褐铁矿粘性大、水分高、生球爆裂温度低，而镜铁矿疏水性好，粒度较粗特点，将两者进行搭配以改善混合料的粒级组成，可以很好的解决压滤和爆裂问题。

褐铁矿和镜赤铁矿的质量比的比值为0.40-0.45。优选地，褐铁矿和镜赤铁矿的质量比为3：7，在此比例下压滤时间从19分钟降至11分钟，成球率冲60%提升至70%，生球爆裂温度从180℃提升至260℃，膨润土消耗7kg/吨球左右，料层透气性和生球干燥效果都得到明显改善。

赤褐铁矿的焙烧耗热问题是生产过程中最为棘手的控制难点，加上生产波动以及生球料层透气性较差，经常会导致料层上部过烧板结而下部料层烧不透现象，给生产带来诸多困难。为了解决赤褐铁矿耗热问题，可在原料中配加一定比例的磁铁矿和焦化除尘灰补充系统热量并改善热传导过程，确保料层均匀焙烧。赤褐铁矿配加部分比例磁铁矿混匀后，生球中磁铁矿可以均匀分布在单个生球内部，与赤褐铁矿相互镶嵌，在氧化放热过程中磁铁矿Fe₃O₄与O₂反应生成Fe₂O₃，反应过程释放出热量，新生Fe₂O₃进一步促进了与周边赤褐铁矿微颗粒之间的结晶与重结晶，加上反应热的加持作用，使得晶粒之间晶桥快速长大，促进了再结晶固结过程。同时由于磁铁矿在球团内部分布均匀，反应热、内应力以及氧化过程也相对均匀，不至于发生100%磁铁矿情况下的“夹心”问题。磁铁矿占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的35-45%。

焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不超过0.8%。焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比为0.1-0.5%。

配加焦化灰同样可以改善赤褐铁矿焙烧热量不足的问题，同时经与原料充分混合后的焦化灰均匀分布在单个生球内部以及整个料层，使得焙烧过程整个料层的热传导和补热相对均匀，不易出现过烧层。焦化灰的粒级需控制在-200目90%以上，确保碳氧化充分的同时避免生球内部局部还原气氛增强，配比不宜超过0.8%（0.1-0.5%为宜）。低配碳模式下可以对焙烧过程有很好的补热效果，料层和生球内部主要以氧化气氛为主，氧气与焦粉微颗粒进行充分反应生成CO₂气体，在生球内部形成少量微孔提高球团的还原度，局部的弱还原气氛会将C颗粒附近的原生赤铁矿先还原后氧化为活性更高的此生赤铁矿，促进Fe₂O₃-Fe₂O₃连晶反应。但随着焦粉比例的增加，反应过程由强氧化性转化为弱氧化性时，部分赤铁矿会被还原为磁铁矿，生成Fe₃O₄- Fe₃O₄结晶，加上球团内部产生大量的孔隙，最终将导致成品球抗压强度降低，而且过多的配加焦粉，一旦混合不均匀将容易导致生产过程中局部过热、料层板结、FeO较高等问题。

硼镁精粉和高炉返矿的总质量占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不大于10%，其中硼镁精粉占比1-3%，高炉返矿占比6-9%。配加少量的硼镁精粉和高炉返矿可以改善球团焙烧性能降低焦炉煤气能源消耗，并促进固结反应改善成品球团质量，同时高炉返矿进入磨矿系统还可以改善压滤效果。一般赤褐铁矿固结温度较高，而硼镁精粉中的B₂O₃和高返中的CaO在球团焙烧过程中会形成低熔点化合物，这部分低熔点化合物在较低焙烧温度情况下就开始生成初始液相，虽然液相量不多，但是在固结反应中起着重要作用。一方面少量液相可以使球团焙烧过程中产生收缩，结构致密化，改善成品球的强度。另一方面，由于在低温情况下就有少量液相，这部分液相可以促进固体质点的扩散加速结晶反应，进而降低整个焙烧过程中的热量消耗。试验过程中硼镁精粉配加前后焙烧温度从1290℃降低至1230℃，成品球抗压强度依然可以达到2500N/P以上。此外，由于硼镁精粉和高炉返矿中都含有一定量的MgO，还可以有效降低成品球的还原膨胀。但是硼镁精粉和高返配比不宜过高（10%以下），否则产生大量的液相非但无法改善球团成品质量，还会球团显“脆性”导致抗压强度降低，过多的液相还会影响氧化过程导致球团还原度降低。

本发明的一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料还包含消石灰。消石灰的添加量为使最终生产的碱性球团的碱度R≥0.5。

通过实验发现在高比例赤、褐铁矿作为原料情况下适宜生产碱性球团，添加消石灰生产碱性球团当碱度R≥0.5时，成品球的矿物组成主要以铁酸钙为主，有效改善了成品球的冶金性能和抗压强度，经试验在同等焙烧条件下，高比例赤褐铁矿生产碱性球对比酸性球，成品球抗压强度和还原度明显提高，还原膨胀略有上升，碱性球平均抗压强度达3000N/P以上、还原度70%、还原膨胀17%，满足高炉大比例球团应用条件。

一种高比例赤褐铁矿球团生产方法，包含以下步骤：

S1、将质量比为7：3的镜赤铁矿和褐铁矿进行磨矿和压滤得到赤褐铁矿混合料。首先将烧结生产用的褐铁矿原料搭配一定比例的巴西镜铁矿PFC粉，经过球磨机进行研磨，然后将旋流器粒度控制在-200目80%左右，这样获得的混合料脱水性很好，十分适宜压滤工艺，对比100%褐铁矿情况下的压滤效果，压滤机的作业效率得到明显提升。同时在造球过程中，粗细相间的粒度组成即能有效利用褐铁矿的粘性特点降低膨润土粘结剂的使用量，又能改善生球内部毛细孔隙，使生球在干燥过程中内部水分可以快速的扩散到生球表面，避免内部形成过剩蒸气压导致裂纹和爆裂问题。

S2、在赤褐铁矿混合料中加入磁铁矿、焦化灰、高炉返矿和消石灰得到赤褐铁矿球团生产混合料，其中焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占赤褐铁矿混合料总质量的占比为0.1-0.5%，硼镁精粉和高炉返矿的总质量占赤褐铁矿混合料总质量的占比不大于10%；

S3、将赤褐铁矿球团生产混合料进行混合、造球，然后送入焙烧机内焙烧得到赤褐铁矿碱性球团，焙烧温度控制在1280-1320℃，赤褐铁矿碱性球团的碱度R≥0.5。高比例的赤褐铁矿球团生产模式下，焙烧控制的关键是需要强化干燥过程，合理控制焙烧机速度以及铺底料和总料层厚度，保障生球有较长的干燥时间和氧化焙烧时间。鼓风干燥段和抽风干燥段宜采用低风温高负压、高风量，确保整个料层充分干燥改善透气性促进热传导，避免出现过湿层导致生球爆裂恶化透气性造成板结等问题，适当提高焙烧温度按1280-1320℃控制，使Fe₂O₃- Fe₂O₃结晶固结充分，改善成品球质量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，其特征在于：包含褐铁矿、镜赤铁矿、磁铁矿、焦化除尘灰、硼镁精粉和高炉返矿；

所述褐铁矿和镜赤铁矿的质量比为3：7；

所述硼镁精粉和高炉返矿的总质量占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不大于10%，其中硼镁精粉占比1-3%，高炉返矿占比6-9%；

所述磁铁矿占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的35-45%；

所述焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比不超过0.8%。

2.根据权利要求1所述的一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，其特征在于：所述焦化除尘灰占褐铁矿和镜赤铁矿总质量的占比为0.1-0.5%。

3.根据权利要求1所述的一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，其特征在于：还包含消石灰。

4.根据权利要求3所述的一种高比例赤褐铁矿球团生产的混合料，其特征在于：所述消石灰的添加量为使最终生产的碱性球团的碱度R≥0.5。

5.一种高比例赤褐铁矿球团生产方法，应用权利要求1-4任一项所述的高比例赤褐铁矿球团生产的混合料进行生产，其特征在于包含以下步骤：

S1、将质量比为7：3的镜赤铁矿和褐铁矿进行磨矿和压滤得到赤褐铁矿混合料；

S2、在赤褐铁矿混合料中加入磁铁矿、焦化灰、高炉返矿和消石灰得到赤褐铁矿球团生产混合料，其中焦化除尘灰的粒级控制在-200目90%以上，焦化除尘灰占赤褐铁矿混合料总质量的占比为0.1-0.5%，硼镁精粉和高炉返矿的总质量占赤褐铁矿混合料总质量的占比不大于10%；

S3、将赤褐铁矿球团生产混合料进行混合、造球，然后送入焙烧机内焙烧得到赤褐铁矿碱性球团，焙烧温度控制在1280-1320℃，赤褐铁矿碱性球团的碱度R≥0.5。