TWI776268B - 鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品 - Google Patents

鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品 Download PDF

Info

Publication number
TWI776268B
TWI776268B TW109138667A TW109138667A TWI776268B TW I776268 B TWI776268 B TW I776268B TW 109138667 A TW109138667 A TW 109138667A TW 109138667 A TW109138667 A TW 109138667A TW I776268 B TWI776268 B TW I776268B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
iron ore
iso
agglomerate
index
particle size
Prior art date
Application number
TW109138667A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202124732A (zh
Inventor
佛雷維歐 迪 卡斯楚 杜特拉
勒桑蒂 法德琳 甘薩加 迪
法布里席歐 維勒拉 帕爾瑞拉
Original Assignee
巴西商淡水河谷公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 巴西商淡水河谷公司 filed Critical 巴西商淡水河谷公司
Publication of TW202124732A publication Critical patent/TW202124732A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI776268B publication Critical patent/TWI776268B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/242—Binding; Briquetting ; Granulating with binders
    • C22B1/243—Binding; Briquetting ; Granulating with binders inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0046—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes making metallised agglomerates or iron oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/14—Agglomerating; Briquetting; Binding; Granulating
    • C22B1/24—Binding; Briquetting ; Granulating
    • C22B1/2406—Binding; Briquetting ; Granulating pelletizing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

本發明係有關於一種用於生產耐搬運、耐運輸且耐水的鐵礦粉團塊之方法。該方法包括將鐵礦粉與矽酸鈉、奈米材料、催化劑、助熔劑及增塑劑混合；然後調節混合物的濕度；接著透過球團、壓塊或擠壓對混合物造塊；最後在室溫下進行固化。該方法毋需能量輸入進行熱處理，可生產具有高物理性能及高冶金性能的造塊產品，以替代還原爐金屬裝料(包括燒結體)，並且不會排放二氧化碳(CO2 )、二惡英、呋喃及硫氧化物(SOx)等有害氣體。

Description

鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品
本發明係有關於礦物冶金技術領域，特別是關於一種用於生產耐搬運、耐運輸且耐水的鐵礦粉團塊之方法。該方法毋需能量輸入進行熱處理，可生產具有高物理性能及高冶金性能的造塊產品，以替代還原爐金屬裝料(包括燒結體)，並且不會排放二氧化碳、二惡英、呋喃及硫氧化物等有害氣體。
細粉顆粒回收需求推動了造塊技術的發展，此點不僅為該等顆粒提供了商業用途，而且最大程度地減少了由於細粉料或顆粒料生產帶來的環境影響。
造塊方法最常見的應用是利用： ●     細粒礦石或精礦粉，從而避免對冶金爐填料的滲透性及氣固反應條件造成破壞； ●     其他採礦-冶金方法的殘渣或細粉副產品，從而以適當方式進行再利用或回收；以及 ●     金屬廢物(銅、鐵、鈦)及其他材料(紙張、棉花、木材)，從而進行運輸或回收。
鐵礦石造塊作業旨在為待饋入還原爐的填料提供與該填料在高爐中的下行路徑相適應的形狀及力學強度，並且使氣體透過填料進行滲透。在煉鋼還原爐中用作填料的最常用鐵礦石造塊方法包括：燒結法、球團法及壓塊法。
鐵礦石燒結法通常將粒徑範圍在0.15mm ~ 6.3mm之間的礦粉(被稱為燒結料)轉化為較大的團塊(被稱為燒結體)。燒結體的粒徑範圍在5 mm ~ 25 mm之間，呈現出令人滿意的物理、冶金及滲透性特徵，有利於高爐的高效運行。燒結法基於主成分及助熔劑添加劑組成的混合物中各成分之間的初熔，促進顆粒物剛性聯結及液相固化。除冷卻外，鐵礦石燒結分三個階段進行：原料製備、點火及1300o C高溫燃燒。
燒結法通常規模龐大，需要對CAPEx進行大量投資。
由於燒結體在搬運時粉化率較高，因此不適合遠距離運輸，特別是船運。此點亦為燒結設備安裝在客戶高爐附近的原因之一。
球團法係最新造塊方法，在某些鐵礦石的磁鐵礦精礦粉的使用需求下應運而生。鐵礦石球團係透過使小於45µm的顆粒在圓盤或轉鼓中造塊形成8～16mm的球團而製成。待造塊材料除了需要保持恆定濕度外，還必須有高比表面積(2,000 cm2 /g)。球團通常透過熱處理硬化，然後用作高爐料或直接還原。硬化過程不僅資本成本高，而且能源消耗大。
壓塊法包括在黏合劑的幫助下透過壓縮手段對細粉顆粒造塊，從而獲得具有適當形狀、尺寸及力學參數的壓實產品。細粉顆粒及黏合劑的混合物經過壓製，形成被稱為壓塊的團塊，該等壓塊必須具有足夠強度，能夠耐堆垛、進一步處理(固化、乾燥或燃燒)、運輸、搬運，而且可用於冶金反應器中。除了技術上的優勢外，減小材料體積還使得細粉料的運輸及儲存更加經濟。
對環境問題的關注促使相關法律更為嚴苛，此外，對礦石加工中產生的殘渣及細粉顆粒進行經濟利用的需求亦日益增加，而壓塊法能夠為粉末料帶來經濟價值，此點使得壓塊法成為粉末料造塊的一種重要替代方法。
當待造塊材料因被壓實而不再具有抗壓縮性及抗衝擊性時，在黏合劑的幫助下進行壓塊操作。通常採用較低壓力值，以避免顆粒進一步破碎。然而，當不使用黏合劑製造壓塊時，該方法的成功與否取決於使顆粒儘可能靠近的研磨或塑性變形情況。在此等情況下，促使壓實後的顆粒凝聚的力應當僅確保晶體間的距離儘可能小。通常使用水、石墨等潤滑劑來減少操作中的摩擦。
當造塊物質為液態時，在壓塊過程中不必添加水。然後對細粉顆粒及黏合劑的混合物進行冷壓或熱壓，得到壓塊。在壓塊過程中使用黏合劑意味著需要對壓塊進行固化處理。壓塊的固化過程包括顆粒及黏合劑之間發生的反應，該等反應將使團塊具有所需的力學強度。該步驟可在室溫、溫室、乾燥機(400℃)或烘箱中(1000℃以上)中進行。
由於在傳統固化工藝中，團塊需要熱輸入以獲得強度增益，所以與傳統固化工藝相比，冷固結團塊(即在室溫下進行固化的團塊)的工藝成本較低。
先前技術提出了幾種用於礦石的冷固結造塊技術。此等技術主要使用水泥、砂漿、有機黏結劑及含碳殘渣等黏合劑對礦石細粉顆粒進行造塊。
造塊產品的物理強度係冶金反應器應用的主要品質要求之一，對生產率及工藝成本具有直接影響。奈米材料技術為粉礦造塊帶來了可能性。奈米材料起複合網的作用，為造塊產品提供高力學強度等特性。
例如，以Vale S.A.的名義申請的美國專利US 8,999,032中說明了奈米碳管在提高鐵礦、鎳礦及錳礦造塊力學強度中的應用。該發明亦有關於一種製備造塊礦之方法，該方法包括將奈米碳管分散在基體中形成混合物、球團、壓塊或擠壓，以及在150～200o C溫度下乾燥團塊。
本專利申請所提出的發明與前述文獻所揭露的發明之不同之處在於，本專利申請毋需乾燥步驟，而且採用不同的造塊原料。前述文獻未使用催化劑及助熔劑。
先前技術還包括與粉礦造塊生產過程相關的其他出版物，如下所示。
1848年，William Easby在美國獲得了第一個與粉煤壓塊相關的專利。該方法允許透過對任何類型的細粉煤施加壓力來使其形成各種尺寸及形狀的固體團塊。該方法的步驟首先係將煤炭烘乾，然後進行破碎及篩分。然後，將粉料與6%的熔融瀝青混合，最後在輥壓機上將混合物壓製成固體團塊。
同樣以Vale S.A.的名義申請的美國專利9,175,364公開了一種使用粒徑小於0.150mm的礦粉與矽酸鈉、木薯澱粉及微矽石的混合物造塊之方法。造塊過程在圓盤、球團轉鼓或流化床爐中進行，並在該過程中加入水。最後在100～150℃溫度下對團塊進行乾燥處理。
本發明與前述文獻所揭露的發明的不同之處在於，本專利申請毋需乾燥步驟，而且採用不同的造塊原料。前述文獻提出的發明有一個限制，即僅能使用粒徑小於0.150mm的粉礦，並且未使用催化劑及助熔劑。
以Vale S.A.及歐魯普雷圖聯邦大學的名義提出的專利申請BR 10 2019 009592 0係有關於一種鐵礦開採尾礦的再利用方法，該方法透過壓實鐵礦開採尾礦與鐵礦粉及作為黏合劑的液體矽酸鈉的混合物生產壓塊。壓塊在250 ~ 550o C溫度下固化20 ~ 40分鐘。
本發明與前述文獻所揭露的發明的不同之處在於，本專利申請毋需乾燥步驟，而且採用不同的造塊原料。
2002年以科學與工業研究理事會的名義提交的美國專利6,921,427係有關於一種使用冶金用含鐵礦物黏結劑對黑色或有色金屬粉礦進行壓塊及冷固結球團之方法。
該方法包括以下步驟：首先，將約80~95%的細料與3~10%的含鐵礦物黏合劑混合，並可選地加入2~6%的水及0.05~0.20%的表面活化劑(三乙醇胺)，以形成均質乾燥的混合物。然後，對混合物造塊形成壓實塊，最後，透過曝露在大氣中10至14小時進行3至20天的固化。在固化過程中，每隔12小時向曝露在大氣中的團塊噴灑一次水，以形成其耐寒性。
該專利指出黏合劑透過在造塊產品中的水化作用對形成耐寒性具有重要作用。黏合劑按重量計的化學成分包括：25～45%的FeO、40～60%的Cao+MgO以及12～18%的SiO2 +Al-O。
透過使用鐵氧化物、金屬及其他細粉礦物(如高爐、氧氣頂吹轉爐(BOF)及軋機中被油及煤、石灰、石灰石、白雲石、純橄欖岩、石英岩、煤及碳質材料污染的粉料及塵泥)的不同組合與含鐵礦物黏合劑相混合，來進行了團狀、塊狀及球狀團塊的生產測試。
美國專利6,921,427中公開之方法與本發明在使用黏合劑及其他原料方面有所不同。該文獻說明使用含鐵礦物黏合劑及三乙醇胺(一種有機化合物)，但本專利申請提出使用矽酸鈉作為黏合劑。此外，美國專利6,921,427使用碳質材料，並且具有明顯不同的固化階段。
由Mohanty，M.K.等人(2016)在其發表的名為“一種製造高爐裝料用冷固結壓塊的新技術 ”一文中，介紹了擠壓團塊的生產過程，其中提出了冷固結造塊的概念。首先，將鐵礦粉及碳質材料(如焦炭粉及高爐粉)與作為黏合劑的波特蘭水泥及作為流變改性劑的黏土礦相混合。然後，在高壓(100 kg/cm2 )及真空(0.5x10-3 巴)下對該混合物實施剛性擠出過程，毋需對所產生的擠出團塊進行熱處理。該文獻介紹了所生產團塊的特性，評估了其冶金行為(可還原性)，並將其與鐵礦石進行了比較。
本發明與前述文獻所揭露之方法的不同之處在於，本發明採用不同的造塊原料。本發明未使用碳質材料，亦未使用波特蘭水泥作為黏合劑。
本發明係有關於一種生產具有高物理性能及高冶金性能的鐵礦粉團塊以替代還原爐金屬裝料(例如，燒結體)之方法。團塊由粒徑小於10 mm的鐵礦粉(燒結料、球團料及超細尾礦)與黏合劑(矽酸鈉)以及奈米材料、催化劑、助熔劑及增塑劑等添加劑混合製成。造塊過程可透過在圓盤或轉鼓中進行球團、壓塊或擠壓來實現。團塊在有遮蓋的地方室溫固化2天，直到其耐水性足以應對惡劣天氣及運輸為止。完全固化時間最長需要10天左右。
與本領域中既有之鐵礦石造塊方法相比，本發明具有諸多優勢，例如： (i) 在室溫下固化 - 毋需能量輸入進行熱處理，不會排放二氧化碳、二惡英、呋喃及硫氧化物等有害氣體；(ii) 可使用鐵礦尾礦；(iii) 不使用煤炭或其他碳質材料；(iv) 所生產的造塊產品除了在較短時間內防水外，還具有高物理性能，而且耐搬運、耐長距離運輸，從而優化生產物流。
發明目的
本發明的總體目的在於提供一種生產具有高物理性能及高冶金性能的鐵礦粉團塊以替代還原爐金屬裝料(顆粒、球團、燒結體)的新方法。
本發明的另一個目的在於獲得在較短時間內防水、具有高物理性能且耐搬運及耐長距離運輸的造塊產品，從而優化生產物流。
本發明的又一個目的在於減少環境影響，因為造塊不採用化石燃料。此外，在室溫條件下固化毋需能量輸入，從而在生產過程中不產生大氣排放物(顆粒、硫氧化物、二惡英、呋喃、二氧化碳)及其他揮發性化合物。發明內容
本發明在其較佳實施例中揭露一種用於生產鐵礦粉團塊以替代還原爐金屬裝料之方法，該方法包括以下步驟： a)    將奈米材料及催化劑與矽酸鈉相混合，以製備黏合劑混合物； b)   將步驟a)中1-5%的黏合劑混合物與70-100%的鐵礦粉、0-30%的助熔劑粉及0-5%的增塑劑在強力混合機中混合； c)    調節濕度，使得混合物中的重量含水量為0-30%； d)   透過球團、壓塊或擠壓進行造塊； e)    將團塊保存在室溫下2-10天進行固化； 其中，採用以下劑量： 奈米材料與矽酸鈉的重量比為0.05～2%； 催化劑與矽酸鈉的重量比為0.05～5%。
本發明可能具有不同的實施方式，附圖及以下詳細討論中示出了本發明的較佳實施例，但應當理解的是，本說明書僅為本發明原理的一個示例，而非意在將本發明限於本說明書所示範圍內。
本文將以實施例而非限定的方式詳細說明本發明所需材料，本文所公開的材料及方法可能包括不同細節及程式，但皆不超出本發明的範圍。除非另有說明，否則以下所示的所有比例及百分率皆為重量比。
本發明的主要方法係有關於一種用於生產鐵礦粉團塊之方法，包括以下步驟： a)  將奈米材料及催化劑與矽酸鈉相混合，以製備黏合劑混合物； b)  將步驟a)中1-5%的黏合劑混合物與70-100%的鐵礦粉、0-30%的助熔劑粉及0-5%的增塑劑在強力混合機中混合； c)  調節濕度，使得混合物中的重量含水量為0-30%； d)  透過球團、壓塊或擠壓進行造塊； e)  將團塊保存在室溫下2-10天進行固化； 其中，採用以下劑量： 奈米材料與矽酸鈉的重量比為0.05～2%； 催化劑與矽酸鈉的重量比為0.05～5%。
較佳地，圖1中框圖所示的造塊方法自將添加劑混合及分散在矽酸鈉中開始，矽酸鈉在該方法中用作黏合劑。
較佳地，該方法採用的矽酸鈉的SiO2 /Na2 O莫耳比為1.8~4.5，固體百分比為36~48%，成分如下：Na2 O含量5~14.6%；SiO2 含量22~33.2%；H2 O含量54.0~73.0%。
在機械攪拌下，相對於混合物中所用矽酸鈉的含量加入0.05-2%劑量(按重量計)的奈米材料作為矽酸鈉的添加劑。該奈米材料係由下列各物組成的群組中選出：奈米碳管、石墨片、官能化微矽酸鹽、奈米矽管、鹵素管、奈米碳纖維及石墨烯。
對於在室溫下加速固化過程的催化劑，可採用焦磷酸鈉、氫氧化鎂、碳酸丙烯酯、碳酸甘油酯、氫氧化鈣、氧化鈣、三乙酸甘油酯、氯化鋁、氫氧化鋁、三醋素、二醋素及金屬鋁。在機械攪拌下，相對於混合物中所用矽酸鈉的含量加入0.05-5%劑量(按重量計)的催化劑。
團塊生產方法之第二階段包括將1~5%的黏合劑混合物(由矽酸鈉、奈米材料及催化劑組成)加入到70~100%(按重量計)的鐵礦粉、0~30%(按重量計)的助熔劑及0~5%(按重量計)的增塑劑中。較佳地，宜在強力混合機中混合該混合物10～180秒。
該方法使用的鐵礦粉的粒徑必須小於10mm，d90在1~8mm之間，最大濕度為25%。可使用燒結料、球團料以及先前技術中在尾礦壩中處置的超細尾礦。較佳地，礦粉的化學成分包括30～68%的FeTotal 、0.5～15%的 SiO2 、0.1～5.0%的 Al2 O3 、0.001～0.1%的P、0.1～2%的Mn及0.1～8%的PPC(煅燒損失)。
該團塊生產方法使用的助熔劑係由下列各物組成的群組中選出：氫氧化鈣、鈣質石灰石、白雲質石灰石、煅燒鎂石、蛇紋石、滑石、純橄欖岩及橄欖石。
該團塊生產方法使用的增塑劑係由下列各物組成的群組中選出：膨潤土、玉米澱粉、木薯澱粉、甘油及CMC(羧基甲基纖維素)。
該團塊生產方法之第三階段包括透過添加水來調節濕度，使混合物達到最佳濕度狀態(0~30%)，以便進行後續造塊操作。
該團塊生產方法之第四階段包括透過球團、壓塊或擠壓來進行造塊。
若選擇壓塊法，則混合物的濕度較佳地保持在2~10%之間。壓塊可透過輥壓機來實現，該輥壓機帶有適當型腔，以獲得尺寸為20-40 mm x 10-30 mm x 5-20 mm的壓塊，同時可進行必要的壓力調節，以獲得表觀密度為2.5~3.5 g/cm3 的壓塊。為了獲得具有足夠孔隙度的壓塊，必須控制表觀密度。
若選擇球團法，則混合物的濕度較佳地保持在8~11%之間。球團過程可在圓盤或轉鼓中進行，以形成直徑為10-30 mm的球團。
若選擇擠壓法，則混合物的濕度較佳地保持在10~30%之間。擠出過程可在擠出機中進行，以形成直徑為5-30 mm、高5-30 mm的圓柱形團塊。
該團塊生產方法之第五階段包括在室溫下固化。
使用催化劑促進矽酸鈉硬化可有效將固化時間自15天縮短至2天，從而可在雨天(惡劣天氣)條件下運輸及搬運產品。如圖2所示，催化劑促進不溶性化合物的形成及矽酸鈉的聚合，使產品在較短固化時間內達到較強的耐水性。
對於在室溫下的完全固化，固化時間為2~10天，以使團塊的最終濕度小於3%。
可選地，若需在儘可能短的時間內使團塊獲得強度，則可在溫度為100~550o C的水平烘箱中進行10~30分鐘的乾燥。儘管如此，由於該選項不被視為環境上可持續的替代方法，所以不建議選擇該選項。
透過本發明獲得的鐵礦石團塊具有良好的化學、物理及冶金品質，因此可替代還原爐金屬裝料，如下表1、表2及表3所示。 表1 – 透過本發明方法獲得的團塊的化學品質
壓塊 FeT (30-68%)；SiO2 (0.5-15%)；Al2 O3 (0.1-5%)；P (0.001-0.1%)；Mn (0.1-2%)；CaO (0-15%)，MgO (0-5%)；PPC (0.1-8%)。球團 FeT (30-68%)；SiO2 (0.5-15%)；Al2 O3 (0.1-5%)；P (0.001-0.1%)；Mn (0.1-2%)；CaO (0-15%)，MgO (0-5%)；PPC (0.1-8%)。擠壓 FeT (30-68%)；SiO2 (0.5-15%)；Al2 O3 (0.1-5%)；P (0.001-0.1%)；Mn (0.1-2%)；CaO (0-15%)，MgO (0-5%)；PPC (0.1-8%)。   
表2 – 透過本發明方法獲得的團塊的冶金品質
壓塊 ISO 7215還原度：＞60% ISO 4696-2低溫還原粉化指數/%-2.8mm：＜25% ISO 4698溶脹指數：＜25%   球團 ISO 7215還原度：＞60% ISO 4696-2低溫還原粉化指數/%-2.8mm：＜25% ISO 4698溶脹指數：＜25%   擠壓 ISO 7215還原度：＞60% ISO 4696-2低溫還原粉化指數/%-2.8mm：＜25% ISO 4698溶脹指數：＜25%   
表3 – 透過本發明方法獲得的團塊的物理品質
壓塊 JIS M8711落下強度測試/%+10mm：＞90% ISO 3271轉鼓測試/%+6.3mm：＞85% ISO 3271磨損測試/%-0.5mm：＜10% ISO 8371熱裂指數/%-6.3mm：＜5% JIS M8711落下強度測試*耐候性/%+10mm：＞80% 耐乾壓性：daN/壓塊＞200   球團 JIS M8711落下強度測試/%+10mm：＞90% ISO 3271轉鼓測試/%+6.3mm：＞85% ISO 3271磨損測試/%-0.5mm：＜15% ISO 8371熱裂指數/%-6.3mm：＜5% JIS M8711落下強度測試*耐候性/%+10mm：＞80% 耐乾壓性：daN/壓塊＞150   擠壓 JIS M8711落下強度測試/%+10mm：＞90% ISO 3271轉鼓測試/%+6.3mm：＞85% ISO 3271磨損測試/%-0.5mm：＜15% ISO 8371熱裂指數/%-6.3mm：＜5% JIS M8711落下強度測試*耐候性/%+10mm：＞80% *耐候性：浸入水中1小時。
實施例
為了評估用本發明之方法生產的團塊的品質、特徵及性能，採用燒結料作為鐵礦粉進行了壓塊生產擴大試驗。
所用燒結料的濕度應小於8%，d90在2-8mm之間。粒徑曲線如圖3所示，所使用的樣品的粒徑範圍在圖中用陰影部分表示。該等試驗應分批進行，每批包含100 kg燒結料。
所使用的矽酸鈉溶液的SiO2 /Na2 O莫耳比為2.15，固體百分比為47%，由14.6%的Na2 O、31.4%的SiO2 及54%的H2 O組成。該溶液在25℃時的實際密度為1.57 g/cm3 ，黏度為1175cP。相對於混合物中所用的矽酸鈉含量，加入了0.1%劑量(按重量計)的官能化微矽酸鹽。 還加入了2.5%劑量的氫氧化鈣催化劑。機械攪拌5分鐘後，獲得最終黏合劑混合物。
將3%的該黏合劑混合物加入到71.7%的燒結料、25%的助熔劑細粉(鈣質石灰石及蛇紋石)及0.3%的膨潤土中。並在Eirich 強力混合機中進行120秒的混合。
使用Komarek 壓塊機在200 巴條件下生產出尺寸為25x20x15mm、濕度＜0.5%的“枕頭”形壓塊。然後在室溫下固化5天。
根據鐵礦石評估標準中規定的程式就物理、化學及冶金特性對壓塊品質進行評估。
在靈敏度為±5daN的自動壓力機中，使用乾壓塊評估抗壓強度，以評估導致其斷裂的壓縮載荷。使用在水中浸泡1小時的壓塊進行相同試驗。獲得的最大面積(25x20 mm)乾壓塊的平均結果為＞120 daN/壓塊，浸泡後的壓塊的強度下降了30%。
使用1.5kg乾壓塊在轉鼓中旋轉464圈，進行耐磨指數及轉鼓指數試驗。試驗結束後，使用6.3mm 及0.5mm開口篩篩分該壓塊。轉鼓指數(ISO 3271)以粒徑小於6.3mm的物料的質量百分比表示，其值大於85%。耐磨指數(ISO 3271)以粒徑小於0.5mm的物料的質量百分比表示，其值小於15%。
使用3kg乾壓塊樣品實施了落下強度測試，連續自三米高落下四次。在最後一次落下後，使用10mm開口篩篩分該樣品。落下強度指數(JIS M8711)以粒徑大於10mm的物料的質量百分比表示，其值大於95%。
為測定熱裂指數(IC)，將受試團塊自室溫迅速加熱至700℃，保持該溫度，然後在空氣中冷卻至室溫。用6.3 mm方形開口篩進行篩分。熱裂指數以粒徑大於6.3mm的物料的質量百分比表示，其值小於5%。
根據ISO 7215標準，在類似於高爐還原區的普通條件下，對壓塊的還原度(IR)進行了評估。獲得的平均結果為＞60%。
根據ISO 4696-2標準使用一氧化碳及氮氣在與高爐低溫還原區相似的條件下實施了低溫還原(RDI)粉化試驗。獲得的平均結果為＜15%。
表4列出了使用本發明方法生產的壓塊與其他產品(例如，透過傳統燒結方法獲得的燒結體、透過傳統球團方法獲得的球團、自巴西及澳大利亞獲得的市售顆粒料)的物理品質比較。由此可證明，使用本發明方法生產的壓塊具有較高的物理性能及冶金性能，而且環境影響小，因此，該方法可作為還原爐金屬裝料的替代方法。
需要注意的是，在表4中，縮寫“RDI”係指低溫還原粉化試驗，“S”係指滲透指數，“∆Pmax ”係指最大氣體壓降，“Ts200 ”係指落下開始溫度，“Td”係指軟化結束溫度，“∆T”係指軟化熔融區(Td - Ts200 )的溫度梯度。 表4 - 透過本發明方法獲得的壓塊的品質參數對比表
   轉鼓指數 耐磨指數 熱裂指數 低溫還原粉化指數 還原度 S ∆Pmax TS200 ∆T Td 附黏粉末
   %＞6.3 mm %＜0.5 mm %＞4.75 mm %-2.8 mm % kg*C/cm2 mmH2 0 ℃ ℃ ℃ %
壓塊值 85 10 0.1 15 60 30 3000 1150 200 1350 0.5
燒結體值 65 NA NA 25 65 30 3000 1150 200 1350 NA
球團值 90 6 0 5 60 100 5000 1100 300 1400 NA
顆粒值1 75 18 3 26 66 45 3247 1087 312 1427 2.8
顆粒值2 79 15 2 15 58 41 3440 1104 250 1392 3
顆粒值3 81 15 0.5 32 64 30 2363 1156 296 1457 2.02
顆粒平均值 78 16 2 24 63 38 3017 1116 286 1425 3
澳大利亞顆粒1 85 10 6 26 56 56 4897 1111 282 1406 3.89
澳大利亞顆粒2 85 8 3 19 70 44 4897 1128 269 1429 0.96
澳大利亞顆粒3 85 9 4 23 60 34 3676 1146 228 1418 2
澳大利亞顆粒平均值 85 9 4 23 62 45 4490 1128 260 1418 2
因此，雖然僅示出了本發明的一些實施方式，但應當理解的是，相關領域通常知識者可做出各種省略、替換及改變，而不偏離本發明的精神及範圍。在任何態樣，該等實施方式都應被視為僅出於示例目的而非限制目的。
要明確說明的是，所有透過實質上相同的方式發揮相同功能以獲得相同結果的元素組合皆在本發明範圍內。將一種實施方法中的某些元素替換為其它元素亦完全在本發明的意圖及考慮範圍內。
下面結合相應附圖對本發明進行詳細說明：
圖1示出了用鐵礦粉生產團塊的簡化框圖。
圖2示出了由於使用催化劑而導致室溫下固化時間縮短的曲線圖。
圖3示出了擴大試驗中所用燒結料樣品的粒徑分佈。

Claims (13)

  1. 一種用於生產鐵礦粉團塊以替代還原爐金屬裝料之方法，其特徵在於其在未使用碳質材料下實施且包括以下步驟：a)將奈米材料、催化劑與矽酸鈉相混合，以製備黏合劑混合物；b)將該步驟a)中1-5重量%的該黏合劑混合物與70-99重量%的鐵礦粉、0-30重量%的助熔劑粉及0-5重量%的增塑劑在強力混合機中混合；c)調節濕度，使得混合物中的重量含水量為0-30%；d)透過球團、壓塊或擠壓進行造塊；e)將團塊保存在室溫下2-10天進行固化；其中，採用以下劑量：奈米材料與矽酸鈉的重量比為0.05至2%；以及催化劑與矽酸鈉的重量比為0.05至5%；其中該方法中使用的催化劑係選自由氫氧化鈣、焦磷酸鈉及碳酸丙烯酯組成的群組；且其中該方法中使用的助熔劑係選自由鈣質石灰石、白雲質石灰石、蛇紋石及氫氧化鈣組成的群組。
  2. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟a)中使用的奈米材料係由下列各物組成的群組中選出：奈米碳管、石墨片、官能化微矽酸鹽、奈米矽管、鹵素管、奈米碳纖維及石墨烯。
  3. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟a)中使用的矽酸鈉的 SiO2/Na2O莫耳比為1.8至4.5，固體百分比為36至48%。
  4. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟b)中使用的鐵礦粉的粒徑小於10mm，鐵含量(FeTotal)為30至68重量%，且可使用燒結料、球團料及超細尾礦。
  5. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟b)中使用的增塑劑係由下列各物組成的群組中選出：膨潤土、玉米澱粉、木薯澱粉、甘油及CMC(羧基甲基纖維素)。
  6. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟b)中的混合係在強力混合機中進行10至180秒。
  7. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟e)中的固化係在有遮蓋的地方在室溫條件下持續2天。
  8. 如請求項1之方法，其特徵在於，該步驟e)中可在溫度為100至550℃的水平烘箱中進行10至30分鐘的乾燥。
  9. 一種用如請求項1至8之方法生產的鐵礦粉團塊，其特徵在於，其具有良好的化學、物理及冶金品質，可替代還原爐金屬裝料，其包括30至68重量%的FeTotal、0.5至15重量%的SiO2、0.1至5.0重量%的Al2O3、0.001至0.1重量%的P、0.1至2重量%的Mn、0至15重量%的CaO、0至5重 量%MgO及0.1至8重量%的PPC(煅燒損失)；其中該團塊具有ISO 7215還原度>60%；低溫還原粉化指數(RDI)ISO 4696-2<25%；ISO 4698溶脹指數<25%；落下強度指數(Shatter-JIS M8711，以粒徑大於10mm的物料的質量百分比表示)>90%；轉鼓指數(轉鼓測試ISO 3271，以粒徑小於6.3mm的物料的質量百分比表示)>85%；耐磨指數(ISO 3271，以粒徑小於0.5mm的物料的質量百分比表示)<15%；及熱裂指數(ISO 8371，以粒徑大於6.3mm的物料的質量百分比表示)<5%。
  10. 如請求項9之團塊，其特徵在於，其具有耐搬運、耐運輸、耐水、耐候等特性，其中該團塊於浸入水中1小時之後落下強度測試(Shatter-JIS M8711，以粒徑大於10mm的物料的質量百分比表示)為>80%；且耐乾壓性>150daN/壓塊。
  11. 如請求項9之團塊，其特徵在於，其形狀為“枕頭”性壓塊，尺寸為20-40mm×10-30mm×5-20mm。
  12. 如請求項9之團塊，其特徵在於，其形狀為球團，直徑為10-30mm。
  13. 如請求項9之團塊，其特徵在於，其擠壓後的形狀為圓柱形，直徑為5-30mm，高度為5-30mm。
TW109138667A 2019-11-05 2020-11-05 鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品 TWI776268B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BR102019023195-5A BR102019023195B1 (pt) 2019-11-05 2019-11-05 processo de produção de aglomerado de finos de minério de ferroe o produto aglomerado
BRBR1020190231955 2019-11-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202124732A TW202124732A (zh) 2021-07-01
TWI776268B true TWI776268B (zh) 2022-09-01

Family

ID=69054181

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109138667A TWI776268B (zh) 2019-11-05 2020-11-05 鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品

Country Status (13)

Country Link
US (1) US20220106664A1 (zh)
EP (1) EP3889278B1 (zh)
JP (1) JP7321265B2 (zh)
KR (1) KR102630996B1 (zh)
CN (1) CN113166844B (zh)
AU (1) AU2019473210B2 (zh)
BR (1) BR102019023195B1 (zh)
CA (1) CA3124576C (zh)
FI (1) FI3889278T3 (zh)
MX (1) MX2021006959A (zh)
TW (1) TWI776268B (zh)
UA (1) UA127332C2 (zh)
WO (1) WO2021087582A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113564353B (zh) * 2021-08-07 2023-03-03 湘潭炜达机电制造有限公司 一种铁矿粉造块方法及挤出成型模具
US11987860B2 (en) 2021-09-16 2024-05-21 Sidney Nicodemos da Silva Low temperature briquette of fines bearing iron and other metals
BR102021018716B1 (pt) * 2021-09-20 2023-04-04 Tecnored Desenvolvimento Tecnologico S.A Aglomerado sólido prensado a frio, e, processo de produção do mesmo

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102666886A (zh) * 2009-11-17 2012-09-12 淡水河谷公司 用于烧结工艺中的矿粉团块和制备矿粉团块的方法
CN104053797A (zh) * 2011-09-08 2014-09-17 淡水河谷公司 纳米碳管应用于粉矿团块以增加其机械强度

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1055320C (zh) * 1998-04-29 2000-08-09 宝山钢铁(集团)公司 生产直接还原竖炉和高炉用冷固结球团的方法
KR100780132B1 (ko) 2000-03-08 2007-11-27 헤르큘레스 인코포레이티드 소결 방법 및 소결층 조성물
AU2002353283A1 (en) * 2002-12-02 2004-06-23 Council Of Scientific And Industrial Research Cold briquetting and pelletisation of mineral fines using an iron-bearing hydraulic binder
US6921427B2 (en) 2002-12-02 2005-07-26 Council Of Scientific & Industrial Research Process for cold briquetting and pelletization of ferrous or non-ferrous ores or mineral fines by iron bearing hydraulic mineral binder
UA86959C2 (uk) * 2003-12-12 2009-06-10 Акцо Нобель Н.В. Спосіб виробництва залізорудних агломератів та композиція зв'язучого
DE102004027193A1 (de) * 2004-06-03 2005-12-29 Thyssenkrupp Stahl Ag Agglomeratstein zum Einsatz in Schacht-, Corex- oder Hochöfen, Verfahren zur Herstellung von Agglomeratsteinen und Verwendung von Eisenerz-Fein- und -Feinststäuben
CA2635025A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-19 Solsys Limited Production of carbonaceous metal ore pellets
CN100348746C (zh) * 2006-01-25 2007-11-14 武汉科技大学 一种用于铁矿球团的粘结剂及其制备方法
WO2015060951A1 (en) * 2013-10-21 2015-04-30 Kwg Resources, Inc. Production of chromium iron alloys directly from chromite ore
CN108474060A (zh) * 2015-10-23 2018-08-31 沙特基础全球技术有限公司 电弧炉粉尘作为铁矿石球团的涂层材料用于直接还原工艺
CN106977225A (zh) * 2017-04-18 2017-07-25 武汉科技大学 铁尾矿烧结多孔材料及其制备方法
WO2018193398A1 (en) * 2017-04-20 2018-10-25 Zetland Technologies Limited Pressed board products
GB201712982D0 (en) * 2017-08-14 2017-09-27 Phillips Peter Briquette
GB201813370D0 (en) * 2018-08-16 2018-10-03 Binding Solutions Ltd Binder formulation
EP3670677A1 (en) * 2018-12-17 2020-06-24 S.A. Lhoist Recherche Et Developpement Process for manufacturing a slag conditioning agent for steel desulfurization

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102666886A (zh) * 2009-11-17 2012-09-12 淡水河谷公司 用于烧结工艺中的矿粉团块和制备矿粉团块的方法
CN104053797A (zh) * 2011-09-08 2014-09-17 淡水河谷公司 纳米碳管应用于粉矿团块以增加其机械强度

Also Published As

Publication number Publication date
UA127332C2 (uk) 2023-07-19
AU2019473210A1 (en) 2021-07-29
BR102019023195A2 (pt) 2019-12-24
EP3889278A4 (en) 2022-12-14
BR102019023195B1 (pt) 2021-01-19
KR102630996B1 (ko) 2024-01-29
JP7321265B2 (ja) 2023-08-04
EP3889278B1 (en) 2024-02-07
AU2019473210B2 (en) 2022-08-18
KR20220013351A (ko) 2022-02-04
US20220106664A1 (en) 2022-04-07
CA3124576A1 (en) 2021-05-14
WO2021087582A1 (pt) 2021-05-14
MX2021006959A (es) 2021-07-15
JP2022532002A (ja) 2022-07-13
FI3889278T3 (fi) 2024-04-17
EP3889278A1 (en) 2021-10-06
TW202124732A (zh) 2021-07-01
CA3124576C (en) 2024-02-20
CN113166844B (zh) 2023-02-28
CN113166844A (zh) 2021-07-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI776268B (zh) 鐵礦粉團塊生產方法及造塊產品
JP4627236B2 (ja) 炭材内装塊成化物の製造方法
JP5762403B2 (ja) 金属酸化物含有微細材料から高炉装入原料用凝集物を製造する方法
JP6056492B2 (ja) 高炉用非焼成含炭塊成鉱の製造方法
JP5515518B2 (ja) 高炉用原料の焼結鉱の製造方法
JPH024658B2 (zh)
JP5512205B2 (ja) 塊成化状高炉用原料の強度改善方法
JP2009030112A (ja) 高炉用鉱石原料の製造方法
JP2009030114A (ja) 高炉用鉱石原料の製造方法
JP2009030115A (ja) 高炉用鉱石原料の製造方法
JP2001348623A (ja) 高炉用高品質低ＳｉＯ２焼結鉱の製造方法
JP2009030116A (ja) 高炉用鉱石原料の製造方法
RU2781327C1 (ru) Способ получения агломерата железорудной мелочи и агломерированный продукт
JP5729256B2 (ja) 非焼成溶銑脱りん材および非焼成溶銑脱りん材を用いた溶銑の脱りん方法
JP5454505B2 (ja) 高炉用非焼成含炭塊成鉱の製造方法
US11987860B2 (en) Low temperature briquette of fines bearing iron and other metals
OA20236A (en) Process for the production of iron ore fines agglomerate and the agglomerated product.
JP7227053B2 (ja) 焼結鉱の製造方法
KR100952224B1 (ko) 선재 슬러지를 활용한 비소성 펠릿 제조방법
TW202403059A (zh) 由鐵礦粉及生物質獲得高鐵含量產物之方法及其產物
JPS6286128A (ja) マンガン鉱石を主体とした原料の塊成化方法

Legal Events

Date Code Title Description
GD4A Issue of patent certificate for granted invention patent