CN1318609C - 炼铁用烧结矿表面添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高炉炼铁烧结矿表面添加剂，它由氯化物组成，其特征在于另加有0.04～2.0%(重量百分比)的硼酸或者硼酸盐。含硼化合物的加入可减少氯化物的含量，使烧结矿低温粉化率得到有效降低。本发明还提供了一种以硼酸或者硼酸盐为有效成分的表面添加剂，它含有重量百分比为0.5～4.0%的硼酸或者硼酸盐。在炼铁作业时，将本发明所提供的添加剂喷洒到烧结矿团粒表面上，便能有效地降低团粒在高炉中的低温粉化率。同目前普遍使用的单一氯化钙添加剂对比，本添加剂不仅效果更佳，而且还可降低和杜绝氯离子对高炉系统的腐蚀，也有利于减小氯对环境的污染。

Description

炼铁用烧结矿表面添加剂
技术领域
本发明广义上属于冶金技术领域，狭义上属于高炉炼铁技术领域。具体地说，本发明提供了一种供高炉炼铁原料枛烧结矿团粒使用的表面处理剂。
背景技术
目前在炼铁过程中，普遍采用烧结矿团粒为原料，这有利于提高高炉炼铁的质量。然而烧结矿团粒在生产过程中，石灰(或石灰石)与矿石中二氧化硅反应形成硅酸二钙(2CaO.SiO2)。2CaO.SiO2有四种同质异晶体(由高温到低温)分别为α、α’、β和γ，它们的密度为：3.07g/cm3、3.31g/cm3、3.28g/cm3和2.97g/cm3。因而烧结矿团粒在冷却过程中由于相变，分子体积膨胀产生内应力，将使得烧结矿强度降低，往往会出现低温粉化现象。烧结矿低温粉化率高，将影响到高炉炼铁时的透气性，不利于冶炼过程的正常进行。为克服这一缺点，现有技术是在烧结矿表面添加氯化钙。添加氯化钙后，可明显地降低烧结矿的低温粉化率；但氯化钙的加入却增加了高炉气中氯的含量，这加速了对气体回收、冷却装置金属材料的腐蚀，同时还会对环境产生不良影响。
发明内容
本发明的目的是寻求一种高炉炼铁烧结矿表面添加剂，它可以有效地降低烧结矿的低温粉化率，同时又能减小和杜绝添加剂中氯的不良影响。
针对炼铁烧结矿团粒低温粉化率高和现有的由单一氯化物组成的表面添加剂存在的问题，发明人进行了多年的实验和理论研究，发现在现有的添加剂中加入硼化物可以取得很好的效果。
本发明提供了一种炼铁烧结矿表面添加剂，它由氯化物组成，其特征在于另加有硼酸或者硼酸盐，且成分配比(以重量百分数计算)为：
硼酸或者硼酸盐    0.04～2.0
氯化物            0.5～4.0
水                99.46～94
含硼化合物的加入，之所以能够明显改善添加剂的性能，经本发明人的分析，其作用机理有如下几个方面：
(1)硼离子的半径小，易于扩散到硅酸二钙中。进入硅酸二钙的晶格后它可抑制硅酸二钙由β向γ的相变，即抑制了分子体积膨胀；
(2)硼在铁矿粉烧结过程中，能改善液相的流动性能，增强了铁矿粉的胶结效果。由于流动性较好的液相量的增加，也促进了铁酸钙的生成和赤铁矿晶粒的长大聚合，使硅酸二钙生成量减小；
(3)在烧结矿团粒冷却过程中，硼离子进入团粒玻璃相中，改善了玻璃相的力学和动力学性能，可增加团粒的强度。
发明人还发现：进一步增加添加剂中硼化物的含量，可以相应减少氯化物的含量，仍能有效地使烧结矿团粒的低温粉化率进一步降低。在此研究工作的基础上，本发明还提供了一种炼铁用烧结矿表面添加剂，其特征在于主要成分为硼酸或硼酸盐，成分配比(以重量百分比计算)为：
硼酸或者硼酸盐    0.50～4.0
水                99.5～96
烧结矿中加入硼酸和硼酸盐后，还会有新的物质CaB6生成，分析其反应过程可能是：
800℃     B2O3+3CaO→Ca3B2O6(3CaO·B2O3)
1000℃    Ca3B2O6+8B2O3+30C→3CaB6+30CO↑
由于CaB6的熔点较低，故在烧结过程中会较早地出现液相，这有利于节省能源消耗和增大烧结矿的强度，能更为有效地降低烧结矿的低温粉化率。
本发明在实施的过程中所采用的硼酸或者硼酸盐可以是工业纯的产品，硼酸盐还可以是硼镁铁矿矿粉。这可以进一步降低生产成本，同时并不会明显地影响到添加剂的效果。
将本发明的添加剂喷洒到烧结矿团粒的表面上，能有效地改善烧结矿团粒的表面性质，降低烧结矿的低温粉化率。添加剂在高炉炼铁的过程中，使烧结矿低温(＜500℃)下有足够的强度和透气性；而在高温(＞1000℃)下不会对高炉的运行和铁的质量产生不良影响。由于添加剂中减少和完全不含氯化物，对高炉炉衬、炉壁耐火材料和高炉气体冷却、回收装置的腐蚀现象将得到有效抑制，对环境保护也会产生有利的影响。
具体实施方式
例1：
将氯化镁、氯化钙和硼酸按如下重量百分比混合并溶于适量的水中：
MgCl2      1.5％
CaCl2      2.5％
H3BO3      0.3％
便可制成本发明的表面添加剂。将其喷洒在烧结矿团粒表面上，按国家标准GB/T133242-91进行铁矿石低温粉化试验，测得低温粉化率(RDI+3.15)未加添加剂时为：＞35；使用单一氯化钙添加剂时为：22.5；使用本添加剂时为：18.9。
例2：
将氯化镁、氯化钙和硼砂(四硼酸钠)按如下重量百分比混合并溶于适量的水中：
MgCl2     1.0
CaCl2     1.5
Na2B4O7   1.0
便可制成本发明的表面添加剂，使用时只需将其喷洒在烧结矿团粒表面上即可。使用这种添加剂后，能将烧结矿的低温粉化率(RDI+3.15)从35以上降低到20以下。
例3：
将氯化镁、氯化钙和硼酸钙按如下重量百分比混合并溶于适量的水中：
MgCl2      1.0
CaCl2      1.0
Ca3(BO3)2  1.0
便可制成本发明的表面添加剂。
例4：
将氯化镁、氯化钙和硼酸镁按如下重量百分比混合并溶于适量的水中：
MgCl2      0.5
CaCl2      1.0
Mg3(BO3)2  0.5
即制成本发明的表面添加剂。
例5：
按重量百分比将0.5％的硼酸(H3BO3)和99.5％的水混合，便可制成本发明的表面添加剂。
例6：
将重量百分比2.0％的硼酸镁[Mg3(BO3)2]和98％的水混合，即制成本发明的表面添加剂。
例7：
将重量百分比4.0％的硼酸钙[Ca3(BO3)2]和96％的水充分溶解后，即可制成本发明的表面添加剂以供使用。
例8：
将重量百分比4.0％的硼镁铁矿粉(3MgO·FeO·Fe2O3·B2O3)粉碎并使其溶于适量的水中，即制成本发明的表面添加剂可供使用。
发明人还可以列举出更多的实施方案来，这些方案的技术特征均是在表面添加剂中引进了硼离子，即加入了硼酸或者硼酸盐。上述技术特征正是本发明所请求的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种炼铁用烧结矿表面添加剂，其特征在于该添加剂组分按重量百分数为：硼酸或硼酸盐0.5～2.0％，氯化物0.5～4.0％，余量为水。
2.一种炼铁用烧结矿表面添加剂，其特征在于该添加剂组分按重量百分数为：MgCl21.0％，CaCl21.5％，Na2B4O71.0％，余量为水。
3.一种炼铁用烧结矿表面添加剂，其特征在于该添加剂组分按重量百分数为：MgCl21.0％，CaCl21.0％，Ca3(BO3)21.0％，余量为水。
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