CN1720340A - 冷压团块和造球的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种冶金应用的用含铁水硬化矿物粘合剂将含铁矿石或非含铁矿石或矿石细料冷压块和造球的方法，所述的方法包括以下步骤：将84－95％(重量)冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的材料以粉料/细料/矿渣形式与4－ 10％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂以及任选与2－6％(重量)水和0.05－0.20％(重量)表面活性剂混合，形成均质的干燥混合物/浆液；将干燥混合物/浆液造球或压紧，形成聚结物；以及通过将聚结物在常压空气中暴露10－14小时随后水汽处理使聚结物固化3－20天。含铁的水硬化矿物粘合剂是化学组分为25－45％(重量)Fe2O3、40－60％(重量)CaO+MgO和12－18％(重量)SiO2+Al2O3的超细粉末材料(例如水泥)。

Description

冷压团块和造球的方法
技术领域
本发明涉及一种冶金应用的用含铁水硬化矿物粘合剂将含铁矿石或非含铁矿石或矿物细料冷压团和造球的方法。
背景技术
由氧化铁和金属铁细料衍生物、石灰石、白云石、纯橄榄岩、固体炭等用含铁水硬化矿物粘合剂制备的聚结产物例如压团、球团和块料适合作为原料在高炉中用于萃取铁，在回转窑和竖式窑中用于还原和氧化烘烤和烧结，在风道、炉室和活动炉排型炉中用于焙烧、烘烤和烧结。
为了将矿石、矿物、残留物和固体废料的细料和粉状衍生物转变成各种工业应用的块状尺寸，压团和造球的聚结方法是大家十分熟悉的。在钢铁工业中，在冶金炉中使用含铁细料是一种通用工艺。为了用热法和冷法从各种冶金细料生产压团和球团，已取得许多工艺进展。视细料的性质、油污染、矿物分解和铁结构相而定，已开发了生产压团和球团的热法和冷法。
1981年4月8日由Jpn.Kokai Tokkyo Koho(Sumitomo Metal Ind.Ltd.)提交的日本专利8135731(C1.C22 B1/14)公开了通过在90℃下硬化24小时和在90℃干燥1小时，用水泥(OPC)生产铁矿石冷压团，其压碎强度约256公斤。
1979年4月3日由De Souza Neto等提交的巴西专利Pedido PI7705932(C1.C22 B1/242)公开了用粘合剂例如水合石灰、糖蜜、膨润土、硅酸钠、水泥(OPC/pozz.)、Na2SO4、焦油、糊精或maniac flour使铁矿石细料压团。
1985年2月20日由Nippon Kokan K.K.等提交的日本专利JP 6033319(8533319)(C1.C22 B1/14)公开了采用5-15％碱性矿渣作为粘合剂通过在5-200℃下热处理和水蒸汽固化，生产含铁矿石和非含铁矿石压团。
1980年8月1日由Nippon Kokan K.K.和Kokai Tokkyo Koho提交的日本专利80 100940(C1.C22 B1/14)公开了水泥(OPC)作为粘合剂在铁矿石压团中的应用，通过在室温下固化3天、在100℃下水蒸汽固化然后在100-500℃下干燥来提高强度。
1977年10月13日由Austin Lawrence J.等提交的德国专利2614452(C1.C22 B1/244)公开了用沥青粘合剂例如矿物油的含水乳化液制备海绵铁粉压团。
1976年8月26日由Knill Kenneth G.等提交的德国专利2605215(C1.B22 F1/00)公开了用纤维材料、高氧化铝水泥、石灰石作为粘合剂制备钢切削屑、车削屑和碎屑粉压团。
Maschinenfabrik，Koeppern GmbH and Co.，K-G，Hattinger Fed.Rep.Ger.，在MPT Metall.Plant Technol.，1981，5(2)发表的“考虑到粘合剂选择的海绵铁压块的现状”一文中介绍了水玻璃、糖蜜、废硫酸盐碱液、焦油沥青和沥青作为粘合剂在海绵铁细料的热压块中和冷压块中的应用。
Kudryavtsev，O.M.et al.(USSR)Intensif.Protesessov.Domennoi Plavki Osvoenie Pechei Bol’shogo Ob’ema，1979(5)28-30介绍了金属化细料在700-800℃下进行热压块。
1985年9月20日由Kiwaki Yoshihiro et al.(Onoda Cement Co.Ltd.，Nippon Steel Corp.)，Jpn.Kokai Tokkyo Koho提交的JP 60184642(85 184642)(C1.C22 B1/243)公开了采用水泥(OPC)作为粘合剂用于铁矿石细料的压块。
同样，1980年5月6日由Lotosh V.E.et al.提交的USSR PatentNo.730844(C1.C22 B1/243)生产含铁球团的方法公开了采用水泥(OPC)、碱土金属和氯化物盐作为机械活化剂用于生产冷粘合的铁矿石球团。
1979年2月25日由Salykin A.A.et al提交的USSR Patent No.648626(C1.C22 B1/243)，公开了粘合剂例如聚甲基丙烯酰胺、苏打、膨润土在铁矿石材料冷造团中的应用。
Sasaba Minoru，Tetsu to Hogan，1985，71(15)，1780-6 Japan介绍了通过熔炼由LD矿渣和氧化铝矿渣混合物专门开发的粘合剂在生产冷粘合的铁矿石球团中的应用。
1977年1月27日由Furui Takeo et al.(Nippon.Steel Corp.)提交的Japan Kokai 7711103(C1.C22 B1/14)公开了水泥熟料和石灰石混合物作为粘合剂的应用，它与铁矿石料通过研磨混合，用于生产非烧结的球团。
1976年12月2日由Munrio Neil et al.(British steel Corp.)提交的Ger Offen.2622348(C1.C22 B1/14)公开了膨润土和水作为粘合剂用于生产铁矿石球团，通过在炉排上烧结，得到高炉应用所需的强度和性能。
以前的发明公开了各种有机材料和无机材料例如石灰、糖蜜、纤维素、糊精、树脂、膨润土、塑性白土、石灰石、白云石、水泥、矿渣、矿物油、焦油、酚、碱土金属硅酸盐、氯化物和硫酸盐作为粘合剂通过热法和冷法应用在含铁矿石和细料的压块和造球，它涉及在常压条件、蒸汽压力下固化，在200-800℃加热下硬化，使之适用于高炉应用。一些方法也描述了冷粘合的压块和球团在1200℃下烧结，以便用于高炉应用。一些方法还描述了油污染的铁矿渣通过加热用于脱油和热压块。
以前方法的缺点是在生产压块和球团中，使用各种粘合材料、水蒸汽固化、加热硬化、烧结和在压力下的热压实，它们是高能耗的。大多数有机粘合剂和无机粘合剂在低温(小于600℃)下分解，易溶于水中，因此就耐用性、耐水性、体积稳定性和热稳定性来说，这些粘合剂渗出后的压块和球团有不令人满意的性能。此外，含硫酸盐、碱、氯化物、磷酸盐的粘合材料的应用使压块和球团的烧结性和还原性变差。这些类型的粘合剂也使冶金过程中增加了有害的杂质，产生有危险和有腐蚀气体排放，使炉寿命缩短且污染空气。因此，仍需要提供一种克服了上述限制的方法。
发明目的
本发明的主要目的是要提供一种冶金应用的含铁矿石或非含铁矿石或矿石细料通过含铁的水硬化矿物粘合剂冷压块和造球的方法，所述的方法避免了上面详述的缺点。
本发明的另一目的是要提供一种压块和造球方法，所述的方法消除了高能耗的过程，例如加热硬化、水蒸汽固化、热处理、热压制。
本发明的再一目的是要提供这样一种压块和造球的方法，所述的方法不使用昂贵的多种对冶金操作有害的不希望组分构成的粘合材料。
本发明的又一目的是要提供这样一种压块和造球的方法，所述的方法得到具有改进化学稳定性、物理稳定性、热稳定性和体积稳定性的压块和球团，以及有更好的机械性能。
本发明的又一目的是要提供这样一种压块和造球的方法，所述的方法使用各种原料来生产适合用于冶金和高温炉的压块、球团、微粒料和块料。
本发明的又一目的是要提供这样一种压块和造球的方法，所述的方法按原样或以复合混合物形式使用包括氧化铁和含碳材料在内的各种矿物，生产适合用于冶金和高温炉的压块、球团、微粒料和块料。
本发明的另一目的是要使压块和造球方法能耗低、无污染和费用低。
发明概述
因此，本发明提供一种冶金应用的用含铁水硬化矿物粘合剂将含铁矿石或非含铁矿石或矿石细料冷压块和造球的方法，所述的方法包括以下步骤：将80-95％(重量)冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的粉料/细料/矿渣与3-10％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂以及任选与2-6％(重量)水和0.05-0.20％(重量)表面活性剂混合，形成均质的干混合物/浆液；将干混合物/浆液造球/压紧，形成聚结物；以及通过将聚结物在空气气氛中暴露10-14小时随后水汽处理使聚结物固化3-20天。
发明详述
一种冶金应用的用含铁水硬化矿物粘合剂将含铁矿石或非含铁矿石或矿石细料冷压块和造球的方法，所述的方法包括以下步骤：
(a)将84-95％(重量)冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的材料以粉料/细料/矿渣形式与4-10％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂以及任选与2-6％(重量)水和0.05-0.20％(重量)表面活性剂混合，形成均质的干混合物/浆液；
(b)将步骤(a)的干混合物/浆液造球/压紧，形成聚结物；以及
(c)通过将聚结物在空气气氛中暴露10-14小时随后水汽处理使步骤(b)的聚结物固化3-20天。
在本发明的一个实施方案中，冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的粉料/细料/矿渣选自含铁矿石、高炉粉料和矿渣、氧气顶吹转炉(BOF)粉料和矿渣、锈皮以及油和碳污染的矿渣和细料、石灰、石灰石、白云石、纯橄榄岩、石英岩、焦炭、含碳质材料及其混合物。
在本发明的另一个实施方案中，含铁的水硬化矿物粘合剂含有20-25％(重量)Fe2O3、40-60％(重量)CaO和MgO以及12-18％(重量)SiO2+Al2O3。
在本发明的另一个实施方案中，表面活性剂为三乙醇胺。
在本发明的再一个实施方案中，聚结物为圆柱形块料/压块/球团/微粒料。
在本发明的又一个实施方案中，对于块料/压块来说，混合物的粒度为约10毫米。
在本发明的又一个实施方案中，对于块料/压块来说，混合物的粒度为约2毫米。
在本发明的又一个实施方案中，含铁的水硬化矿物粘合剂为具有至少90％能通过170目BSS筛的粒度和最小表面积为300米2/公斤(Blaine)的干粉料。
在本发明的一个实施方案中，如果聚结物以块料或压块形式制备，那么在步骤(a)的混合过程中加入水。
在本发明的另一个实施方案中，其中在步骤(b)中，将矿渣送入辊压或压紧型压制设备中，以便制成块料或压块。
在本发明的另一个实施方案中，其中辊压或压紧型压制设备施加0.5-5吨压紧负荷。
在本发明的另一个实施方案中，其中在步骤(b)中，如果聚结物为球团或微粒料形式，那么将干混合物送入鼓式或盘式造球机。
在本发明的另一个实施方案中，将水和表面活性剂加到鼓式或盘式造球机的干混合物中，以便生成球团/微粒料。
在本发明的另一个实施方案中，为了制备球团或微粒料，干混合物应含有至少6％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂。
在本发明的另一个实施方案中，为了制备块料/压块，浆液应含有至少3％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂。
在本发明的一个实施方案中，球团的尺寸为8-16毫米。
在本发明的另一个实施方案中，微粒料的尺寸为2-8毫米。
在本发明的另一个实施方案中，对于球团或微粒料，造粒时间为约8至约12分钟。
在本发明的另一个实施方案中，通过将聚结物在常压空气中暴露12小时随后水汽处理的方法使聚结物固化3-20天。
在本发明的另一个实施方案中，在大约20天内，如此制得的块料/压块的冷强度达到约10至约40兆帕。
在本发明的另一个实施方案中，在大约20天内，如此制得的球团/微粒料的冷强度达到约4至约18兆帕。
附图简介
在说明书的附图中，
图1(a)-(d)表示压紧负荷和含铁矿物粘合剂百分数对圆柱形压块的冷压碎强度的影响。
图2表示在水中固化20天时在含铁矿物粘合剂存在下的氧化铁球团的压碎强度。
图3表示在正常铸造和不同压紧压力铸造下，含铁水硬化矿物粘合剂对强度的影响。
图4表示在高温下含铁水硬化矿物粘合剂的铸造立方体强度损失和增加的典型现象。
图5表示在高温下氧化铁压块的强度。
图6表示在高温还原气氛中氧化铁压块保持强度的倾向。
图7表示在高温还原气氛中氧化铁球团保持强度的倾向。
图8图示说明在1050℃下氧化加热以后，氧化铁颗粒在聚结物中通过粘合剂相粘合的机理。
图9图示说明聚结物产品在1050℃下在限定的焦炭室中处理1小时以后，氧化铁还原成金属铁的程度。
下面并且通过实施例详细描述本发明的方法，所给定实施例用于说明，不应以任何方式将它们作为对本发明范围的限制。
在制备块料、压块、球团和微粒料的混合物配方中，含铁水硬化矿物粘合剂、表面活性剂和水是与不同类型冶金和矿物细料混合的组分。含铁水硬化矿物粘合剂为具有至少90％能通过170目BSS筛的粒度以及最小表面积300米2/公斤(Blaine)的粉状材料，例如Portland水泥。粘合剂在水存在下水合，并使粘合强度提高。表面活性剂为液体形式，它很容易使粘合剂分散并提高对油性的含碳质颗粒的粘合效果。视含铁相的类型、其他矿物的含量、固体碳、油含量和水含量而定，将各组分混合，以便制得干燥状态或半湿状态的均质混合物。根据压块和造球混合物的应用，将水加入。通常，压块混合物制成潮湿形式，在混合过程中加入水。在生产球团的造球情况下，造球过程中，干燥混合物与加水一起使用。在特殊情况下，表面活性剂也与水一起使用。三乙醇胺为表面活性剂，根据粘合剂的含量，表面活性剂与水(5毫升/升水为最小剂量)一起使用，以便易于分散粘合剂和改进粘合剂在油性表面的颗粒上的粘合性能。在混合物的组成和含铁矿物粘合剂的含量的基础上，为了使粘合剂在生产的压块、球团或微粒料中均匀水合，根据使W/B比(水∶粘合剂)保持在0.2-1.8来加水。粒度不大于10毫米和2毫米的细料分别是生产块料或压块以及球团或微粒料混合物的粒度等级。在压块的情况下，混合物送入辊压或压紧型或压制设备或机器，以便生产压块和块料。根据细料衍生物的组成和类型以及混合物料的颗粒尺寸，为了生产压块或块料形状的产品，施加0.5-5吨的压紧负荷或压力。生产压块和块料的混合物中，粘合剂的含量为3-10％(重量)。根据最终产品的应用，也可使用更高的粘合剂百分数。
将粒度不大于2毫米的干混合物或半湿混合物送入鼓式或盘式造球设备，通过加入所需数量的水，以便生产球形球或微粒料。为了生产8-20毫米直径的球团和小于8毫米粒度的微粒料，混合物的造球时间为5-10分钟。为了避免不可靠的沉降和干燥影响，由湿混合物生产这些压块、块料和粒料聚结物产品优选在水与粘合剂接触开始5小时内完成。
将压块、块料和球化的产品生坯在大气中暴露12小时，然后每12小时间隔喷洒一次水汽，以便固化和提高冷强度。随着时间延长和水固化的进行，压块、块料和球团逐渐增加强度。粘合剂的水合强度是一个随时间的逐步变化过程，在第20天产品达到几乎95％的强度。但是在3-7天内，产品达到总强度的约50-70％。视含铁冶金衍生物的类型、矿物细料、粒度、3-10％粘合剂含量和0.5-5吨压紧负荷而定，在第20天，压块和块状产品的冷强度达到10-40兆帕。铸造以后，在粘合剂存在下压块和块状产品的生坯压缩强度即可达到20-30公斤/厘米2，能够承受从1米高处落在钢板上3-4次，该产品具有足够的湿强度，易于通过传送带或任何其他输送设备输送，以便进一步固化。图1(a)、(b)、(c)和(d)说明了压紧负荷和含铁矿物粘合剂的百分数对在水中固化1、3、7和20天以后由氧化铁颗粒组成的圆柱形压块(至6.3毫米尺寸)的冷压碎强度的影响。当在盘式或鼓式造球机中通过造球制备球团时，在存在6-18％粘合剂的情况下，在水中固化20天的压碎强度达到4-18兆帕。图2说明的是在含铁矿物粘合剂存在下，在水中固化20天时氧化铁球团(直径8-12毫米)的压碎强度。根据冶金应用原料的化学组成，使用更高的粘合剂百分数可使压块和造球产品达到更高强度。
含铁水硬化矿物粘合剂通过在聚结产品中水合对提高冷强度起重要作用。粘合剂的化学组成为25-45％Fe2O3、40-60％CaO+MgO和12-18％SiO2+Al2O3。在矿物学上，粘合剂中的这些氧化物以CaO-Fe2O3、CaO-Al2O3-Fe2O3、CaO-Fe2O3-MgO-SiO2和CaO-SiO2的不同固溶结构存在，它们通过水合提供粘合性能。粘合剂为由这些含铁矿物相组成的超细粉状材料。使用含适量水的糊状混合物铸造(立方体)时粘合剂本身水合时强度达到约70-85兆帕。但是，在压紧压力下进行同样的糊状物铸造时，水合强度比正常强度提高20-30％。图3说明含铁矿物粘合剂在正常铸造(CCP 0)和在压紧压力1、2、3吨(CCP)下铸造的强度性能。在高温下，由于结构水的丧失，粘合剂的铸造立方体在800℃内有水合强度的最大损失。在800℃以上，由于析出氧化物相的粘合，粘合剂的强度显著提高。图4说明在高温下含铁水硬化矿物粘合剂的铸造立方体强度损失和增加的典型现象。在聚结产品中，高温下粘合剂强度的损失和增加的类似现象很普遍。粘合剂将铁和石灰有价值的有益组分加到适合冶金应用的产品中，并使聚结产品在直到600℃和800℃以上的温度下保持高的强度、高的体积稳定性和高的热稳定性。图5说明在高温下含4-10％粘合剂的氧化铁压块的强度。图6说明在高温还原气氛中氧化铁压块保持强度的倾向。图7说明在高温还原气氛中氧化铁球团保持强度的倾向。粘合剂的含铁和石灰结构的水合析出物的生成不仅提供了粘合强度，而且还在聚结物产品的氧化铁颗粒的早期烧结和还原反应中起促进剂作用。图8图示说明在1050℃下氧化加热以后，聚结物中粘合剂相对氧化铁颗粒的粘合机理。粘合剂在加热时主要形成铁酸钙结构，它给聚结的颗粒提供强度。图9图示说明聚结物产品1050℃下在限定的焦炭室中处理1小时以后，氧化铁还原成金属铁的程度。
在常压条件和高温下保持高强度、体积稳定性和热稳定性，从而能够耐水和耐湿、促进氧化铁相的快速烧结和还原以及在高温下无腐蚀性气体的排放和无杂质是制备适用于冶金和其他应用的含铁矿物细料和非含铁矿物细料的冷压块和球团的本方法的一些特点。
通过由含铁氧化物、金属和其他矿物细料例如铁矿石、高炉粉料和矿渣、氧气顶吹转炉(BOF)粉料和矿渣、锈皮和油和碳污染的矿渣和细料、石灰、石灰石、白云石、纯橄榄岩、石英岩、焦炭和含碳质材料的不同组合物，使用含铁水硬化矿物粘合剂生产压块、块料和球团状聚结物的一系列实验室规模实验确立了本方法的创新。评价了所述的聚结物在各种场合的物理性能、冶金性能和高温性能。
为了说明给出以下实施例，所以不应把它们作为对本发明范围的限制。
实施例1
将3.600公斤铁矿石(粒度至6.3毫米)、0.4公斤富铁矿物粘合剂(按矿物计，10％)和0.130升水[水/粘合剂比(W/B)0.32]在鼓式混合器中混合5分钟。然后每次将2公斤生坯混合物用于在0.5和5吨压制负荷下生产直径30毫米的圆柱形压块。为了保持相同的压块重量，每一压块使用55克生坯混合物。因此，在0.5吨负荷(压缩比0.70)和5吨负荷(压缩比0.60)下制备30个压块。两种压块样品间隔12小时以后在常压空气中水固化直到20天，以便粘合剂水合和冷强度提高。压块的冷粘合强度随时间和粘合剂水合率增加。在20天内，粘合剂达到几乎90％水合强度，而在90天内达到平衡强度。在0.5吨和5.0吨压缩负荷下制得的压块在1、3、7、14、21和28天水固化时分别达到4.8、11.0、14.8、18.5、21.0和23.0兆帕以及8.0、14.2、22.0、27.0、31.0和34.8兆帕冷压碎强度。在高温下，冷强度为23.0和34.8兆帕的压块在200、400、600、800、1000、1200和1400℃加热以后分别具有22.8、21.5、20.5、18.8、16.0、22.0和29.0兆帕以及34.5、32.0、29.5、24.0、17.0、22.8和31.2兆帕压碎强度。铁矿石压块在800-1000℃之间的强度有某种程度的损失，而体积没有变化。但是，在1000℃以上加热以后，压块得到更高的强度。在1000℃下，压块的总失重为8-10％。
实施例2
将1.680公斤铁矿石(粒度至4毫米)、0.160公斤焦炭粉(粒度至0.5毫米)、0.160公斤富铁矿物粘合剂(按重量计，8％)、70毫升水和2毫升表面活性剂在盘中混合5分钟。将生坯混合物在3吨压缩负荷下压块，在压缩比0.62下生产直径30毫米的圆柱形压块。每一压块使用50克混合物。由上述混合物制备20个压块，然后在水中固化28天。在水固化1、3、7、14、21和28天，含焦炭的复合铁矿石压块分别达到6.4、13.0、18.6、23.5、25.8和27.0兆帕平均冷压碎强度。
实施例3
将2.000公斤BOF粉料(粒度至1毫米)、0.800公斤锈皮(粒度至3.0毫米)、0.800公斤铁矿石(粒度至2毫米)、0.400公斤富铁矿物粘合剂(按重量计，10％)、120毫升水和5毫升表面活性剂在鼓式混合器中混合5分钟。每次将2公斤生坯混合物用于在4吨和5吨压缩负荷下生产直径30毫米圆柱形压块。每一压块使用的生坯混合物的重量为45克。因此，在4吨和5吨负荷下每种制备40个压块，然后在水中固化28天。在4吨和5吨压缩负荷下制得的压块在水中固化1、3、7、14、21和28天，分别达到5.5、13.5、18.5、22.0、24.4和26.2兆帕和8.0、16.3、21.5、25.0、26.8和28.5兆帕的平均冷压碎强度。
实施例4
将3.200公斤锈皮(粒度至4毫米)、0.400公斤含铁的油性矿渣、0.400公斤富铁矿物粘合剂(按重量计，10％)、8毫升表面活性剂和120毫升水用来制备混合物。将锈皮、含铁的油性矿渣、表面活性剂在鼓式混合器中混合在一起，以便改进金属铁颗粒的表面性能。然后将粘合剂和水加入，并充分混合5分钟。将4公斤生坯混合物用于在3吨和5吨压缩负荷下生产直径30毫米圆柱形压块。每一压块使用生坯混合物的重量为50克。在两种不同压缩负荷下(3吨、5吨)制备20个压块，间隔12小时后在水中固化28天。在3吨和5吨压缩负荷下制得的压块在水中固化1、3、7、14、21和28天，分别达到5.0、12.0、17.0、21.0、23.5和24.8兆帕和5.6、13.8、18.8、22.5、25.0和26.5兆帕的平均冷压碎强度。
实施例5
将3.600公斤焦炭粉料(粒度至3毫米)、0.400公斤富铁矿物粘合剂(按焦炭计，10％)、250毫升水和8毫升表面活性剂在鼓式混合器中混合5分钟。然后将混合物用于在2吨和3吨压缩负荷下压制直径30毫米圆柱形压块。压块使用30克混合物。在2吨和3吨负荷下制备的焦炭压块在间隔24小时后分别进行水固化28天。在2吨压缩负荷下制得的压块在固化1、3、7、14、21和28天后分别达到2.0、4.0、7.0、8.5、9.6和10.0兆帕的冷压碎强度。同样，在3吨压缩负荷下制得的压块在固化1、3、7、14、21和28天后分别达到2.3、5.0、8.0、10.5、11.8和12.5兆帕的冷压碎强度。
实施例6
将7.000公斤铁矿石(粒度至10.0毫米)、2.000公斤锈皮(粒度至3毫米)、1.000公斤富铁矿物粘合剂(按重量计，10％)、350毫升水和5毫升表面活性剂在鼓式混合器中混合5分钟。将400克混合物用(5×5×5)厘米模具通过立方体振动器振动2分钟来铸造块料。铸造24小时以后从模具中取出块料，然后浸入水罐(28±2℃)中，固化直到28天。在每7天间隔中，用新鲜水更换一次罐中的水。在1、3、7、14、21和28天间隔测量块料的冷强度。在1、3、7、14、21和28天水中固化后，块料达到4.0、8.0、12.4、14.0、16.5和17.6兆帕的压碎强度。
实施例7
将铁矿石粉(粒度至2.0毫米)和含铁矿物粘合剂混合，制备用于生产冷粘合球团的干混合物。通过在鼓式混合器中混合制备10公斤含有8％和16％(按重量计)粘合剂的混合物。将每一含有8％和16％粘合剂的混合物样品用安装角30°的1米盘径的盘式造球机在水存在下[水∶粘合剂比(W/B)1.2]造球，得到8-16毫米尺寸球团。在每种情况下，使造球时间保持在10分钟，使生坯球团的体积密度达到2000-2250公斤/米3。间隔24小时以后，每一混合物的生坯球团水固化直到28天。在固化3、7、14、21和28天时测定球团(取10个球团的平均值)的冷强度。在水中固化3、7、14、21和28天后分别得到40、68、115、150和173公斤/粒(8％粘合剂)和62、98、136、180和202公斤/粒(16％粘合剂)的冷压碎强度。固化28天以后球团得到的强度是十分稳定的，在600℃下加热时仍保持不变。
实施例8
4.750公斤石灰石粉(粒度至3.00毫米)和0.250公斤含铁矿物粘合剂(按重量计，5％)、100毫升水在鼓中混合3分钟，得到生坯混合物。每次通过施加2吨和4吨压紧负荷将2.500公斤生坯混合物压块制成圆柱形压块(直径30毫米)。每一压块使用50克生坯混合物，以便保持相同的重量。将2吨和4吨压紧负荷下铸造的压块在间隔12小时内分别水固化。在水固化1、3、7、14和21天时，2吨负荷制得的压块达到3.0、6.0、9.0、12.5和14.0兆帕的压碎强度。在水固化1、3、7、14和21天时，4吨负荷制得的同样组成的压块达到4.0、7.2、10.5、13.8和15.4兆帕的压碎强度。
实施例说明，在生产冷压块、球团和微粒料中，粒度、粘合剂含量、压紧负荷和压紧因子的范围(对于压块和块料)、造球时间(对于球团)、水∶粘合剂比等是一些可变因子。聚结产品的冷强度随时间逐渐增加。但是考虑到时间和生产率，在商业生产中，3-7天的水固化时间是理想的。根据用途、材料类型和化学组成的限制，基于聚结产品的应用，最小粘合剂需要量是一个决定性因素。
本发明的主要优点是：
1.除冶金粉料外，还可用于非含铁矿物的冷聚结。
2.能耗低、经济、压块使用不大于10毫米的更粗颗粒以及造球使用不大于2毫米的颗粒。
3.固化条件很简单并在常温下进行
4.灵活使用油和碳污染的材料。
5.就冷条件和热条件下的强度、体积稳定性、长期贮存的耐湿性、烧结性和还原性来说，有更好的物理性质和冶金性质。
6.以粘合剂形式加入额外的铁和石灰作为冶金组分的一部分。
7.环境友好且没有气体杂质排放。

Claims (20)

1.一种冶金应用的用含铁水硬化矿物粘合剂将含铁矿石或非含铁矿石或矿石细料冷压块和造球的方法，所述的方法包括以下步骤：
(a)将84-95％(重量)冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的材料以粉料/细料/矿渣形式与4-10％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂以及任选与2-6％(重量)水和0.05-0.20％(重量)表面活性剂混合，形成均质的干混合物/浆液；
(b)将步骤(a)的干混合物/浆液造球/压紧，形成聚结物；以及
(c)通过将聚结物在常压空气中暴露10-14小时随后水汽处理使步骤(b)的聚结物固化3-20天。
2.根据权利要求1的方法，其中冶金的/矿物的/含碳质的/油污染的粉料/细料/矿渣选自含铁矿石、高炉粉料和矿渣、氧气顶吹转炉(BOF)粉料和矿渣、锈皮以及油和碳污染的矿渣和细料、石灰、石灰石、白云石、纯橄榄岩、石英岩、焦炭、含碳质材料及其混合物。
3.根据权利要求1的方法，其中含铁的水硬化矿物粘合剂含有20-25％(重量)Fe2O3、40-60％(重量)CaO+MgO和12-18％(重量)SiO2+Al2O3。
4.根据权利要求1的方法，其中表面活性剂为三乙醇胺。
5.根据权利要求1的方法，其中聚结物为圆柱形块料/压块/球团/微粒料。
6.根据权利要求1的方法，其中对于块料/压块来说，混合物的粒度为约10毫米。
7.根据权利要求1的方法，其中对于球团/微粒料来说，混合物的粒度为约2毫米。
8.根据权利要求1的方法，其中如果聚结物以块料或压块的形式制备，那么在步骤(a)中的混合步骤过程中加入水。
9.根据权利要求1的方法，其中在步骤(b)中，将浆液送入辊/压型压制设备，以便制成块料或压块。
10.根据权利要求9的方法，其中辊/压型压制设备施加0.5-5吨压紧负荷。
11.根据权利要求1的方法，其中在步骤(b)中，如果聚结物以球团或微粒料的形式制备，那么将干混合物送入鼓式或盘式造球机。
12.根据权利要求1的方法，其中将水和表面活性剂加到鼓式或盘式造球机中的干混合物中，以便制成球团/微粒料。
13.根据权利要求1的方法，其中为了制备球团/微粒料，干混合物应含有至少6％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂。
14.根据权利要求1的方法，其中为了制备块料/压块，浆液应含有至少3％(重量)含铁水硬化矿物粘合剂。
15.根据权利要求1的方法，其中球团的尺寸为8-16毫米。
16.根据权利要求1的方法，其中微粒料的尺寸为2-8毫米。
17.根据权利要求1的方法，其中对于球团和微粒料来说，造粒时间为约8至约12分钟。
18.根据权利要求1的方法，其中通过将聚结物在空气气氛中暴露12小时随后进行水汽处理来使聚结物固化3-20天。
19.根据权利要求1的方法，其中在约20天内，如此生产的块料/压块的冷强度达到约10至约40兆帕。
20.根据权利要求1的方法，其中在约20天内，如此生产的球团/微球的冷强度达到约4至约18兆帕。
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