一种自熔性球团矿用共晶体熔剂及其使用方法 |
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| 申请号 | CN202311711890.2 | 申请日 | 2023-12-13 | 公开(公告)号 | CN117758000A | 公开(公告)日 | 2024-03-26 |
| 申请人 | 北京科技大学; | 发明人 | 牛四通; 王浩龙; 刘晓天; 牛雅荻; 胡易明; 付晓娜; 付浩宇; 徐桂英; 王国涛; 王召杰; 王权; 曹钰聪; 王紫瑶; 付松海; 李春增; | ||||
| 摘要 | 本 发明 属于 铁 矿粉造球团矿技术领域，公开了一种自熔性球团矿用共晶体熔剂，所述共晶体熔剂中含有以下 质量 百分比的组分：CaO 20%~50%，Fe2O310%~40%，SiO22%~30%，Re 1%~20%。本发明共晶体熔剂在造球混料前加入，加入的共晶体熔剂熔点低，在生球 焙烧 温度 下快速 熔化 ，并与周围固态 氧 化物进行激烈的物理化学反应，生成含更多组元的共晶体液相，随着这些共晶体液相在球团矿内迅速流动、扩散和冷却结晶，将球团矿内矿粉颗粒粘接在一起，达到提高球团矿 碱 度、成品球强度、降低还原 膨胀率 和低温还原粉化的目的。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种自熔性球团矿用共晶体熔剂，其特征在于，所述共晶体熔剂中含有以下质量百分比的组分：CaO 20%~50%，Fe2O3 10%~40%，SiO2 2%~30%，Re 1%~20%。 |
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| 说明书全文 | 一种自熔性球团矿用共晶体熔剂及其使用方法技术领域背景技术[0002] 球团矿是高炉炼铁的主要原料之一，其具有粒度均匀、强度高、适合长途运输和储存、铁品位好、冶金性能好的优点，有利于提高冶炼时料柱透气性和降低焦比。近年来，球团矿在高炉炼铁原料中所占比例越来越大。按照球团矿的碱度，一般分为酸性球团矿(碱度CaO/SiO2<0.6)、自熔性球团矿(熔剂型球团矿)(碱度CaO/SiO2＝0.6～1.2)和镁质球团矿。酸性球团矿品位高，强度也好，便于长途运输；同时大多数烧结厂生产高碱度烧结矿需要酸性球团矿配合使用以满足高炉冶炼的要求。所以，目前世界各国仍以生产酸性球团矿为主。 [0003] 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。酸性球团矿常用膨润土作粘结剂，膨润土的主要成分是二氧化硅和三氧化二铝，用量达到1.5％～3.5％。据统计，膨润土用量每增加1％，球团铁品位降低0.6％。故高炉使用该球团矿时，需要加入石灰熔剂，与SiO2和Al2O3进行物理化学反应，生成碱度(CaO/SiO2)为1.0～1.3的高炉渣，实现渣铁分离和脱硫等高炉炼铁效果。因此，高炉使用酸性球团矿会增加其石灰熔剂用量、渣量、燃料消耗和降低产量。 目前研制能够取代膨润土的新型粘结剂是球团矿发展的主要趋势。后来，人们通过在铁精粉中添加石灰石粉等方法，将球团矿碱度提高到0.6％～1.2％的范围，生产自熔性球团矿，但仍然存在能耗高等诸多不足，限制了自熔性球团矿的应用。 发明内容[0004] 本发明针对上述技术问题，提供一种自熔性球团矿用共晶体熔剂，共晶体熔剂在造球混料前加入，加入的共晶体熔剂熔点低，在生球焙烧温度下快速熔化，并与周围固态氧化物进行激烈的物理化学反应，生成含更多组元的共晶液相，随着这些共晶液相在球团矿内迅速流动、扩散和冷却结晶，将球团矿内矿粉颗粒粘接在一起，达到提高球团矿碱度、成品球强度、降低还原膨胀率和低温还原粉化的目的。 [0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：第一方面，本发明提供一种自熔性球团矿用共晶体熔剂，所述共晶体熔剂中含有以下质量百分比的组分：CaO 20％～50％，Fe2O3 10％～40％，SiO2 2％～30％，稀土2％～ 20％。 [0006] 本发明技术方案中所述共晶体熔剂中还含有以下质量百分比的组分：Al2O32％～30％。 [0007] 本发明技术方案中所述共晶体熔剂中还含有以下质量百分比的组分：MgO2％～30％。 [0008] 本发明技术方案中所述共晶体熔剂由铁矿石、石灰、白云石和稀土原料通过粉碎、配比、混合熔化、冷却结晶、粉碎制得。其中混合熔化在高温电弧炉中进行，炉温控制在1500～1800℃，所制得的共晶体熔剂中含有铁酸钙、铝酸钙和硅酸钙等共晶体分子。 [0009] 本发明技术方案中所述共晶体熔剂的粒度为100目～200目。 [0010] 第二方面，本发明提供一种自熔性球团矿用共晶体熔剂的使用方法，包括以下步骤：将烧结矿用共晶体熔剂与铁精粉混合配料，烘干后得干基造球原料并输送至造球盘，造球作业时同时向造球盘喷洒复合粘结剂，得到生球，然后将生球焙烧得到自熔性球团矿。 [0011] 本发明技术方案中所述共晶体熔剂的使用量占铁精粉质量的1％～3％。 [0012] 本发明技术方案中所述复合粘结剂的使用量占干基造球原料质量的0.03％～0.8％。 [0015] 本发明技术方案中复合粘结剂并不仅限于上述组分，无机粘结剂中的水玻璃、硅藻土、消石灰、硼酸盐、粉煤灰、水泥、皂土，有机粘结剂中的羧甲基纤维素、聚丙烯树脂、木质素磺酸盐、聚乙烯醇，这些组分都可以成为复合粘结剂的任一组分。 [0016] 相比现有技术，本发明的有益效果在于：本发明共晶体熔剂在造球混料前加入，复合粘结剂在造球过程中加入，加入的共晶体熔剂熔点低，在生球焙烧温度下快速熔化，并与周围固态氧化物进行激烈的物理化学反应，生成含更多组元的共晶液相，随着这些共晶液相在球团矿内迅速流动、扩散和冷却结晶，将球团矿内矿粉颗粒粘接在一起，达到提高球团矿碱度、成品球强度、降低还原膨胀率和低温还原粉化的目的。 [0018] 图1为采用本发明共晶体熔剂的自熔性球团矿制作工艺流程。 具体实施方式[0019] 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。 [0020] 实施例一以铁精粉为例，来自山西代县，主要成分为：TFe 64.98％，SiO2 6.78％，CaO 0.86％，MgO0.74％，Mn 0.068％，P 0.025％，S 0.183％，水份10.18％，细度97.20％。依据铁精矿中各组分及含量分别设计两种共晶体熔剂和两种复合粘结剂。 [0021] 本实施例以1t共晶体熔剂为例，所需铁矿石400kg，石灰400kg，轻烧白云石180kg，稀土20kg。其中铁矿石主要成分及含量如下：TFe 64.98％，SiO2 6.78％，CaO0.86％，MgO 0.74％；本厂自产石灰，主要成分及含量为：CaO 85.74％，SiO2 2.99％，MgO1.86％；稀土(Re)来源是内蒙古包头，主要成分及含量为：Nd 93.0％；轻烧白云石，主要成分及含量如下：CaO 44.71％，SiO2 1.20％，MgO 32.04％。 [0022] 将以上原料粉碎至5mm～45mm粒径，各原料混合后，送入电弧炉，给电引弧，熔化6～8h，冷却结晶，粉碎制得100～200目的共晶体熔剂。共晶体熔剂1的各组分及含量如下：CaO 38.32％，Fe2O3 39.02％，Al2O3 3.01％，SiO2 4.53％，稀土1.12％；共晶体熔剂2的各组分及含量如下：CaO 40.39％，Fe2O3 38.48％，MgO 3.32％，SiO2 4.41％，稀土1.40％。 [0023] 本实施例复合粘结剂1为：腐殖酸钠8kg，瓜豆胶12kg，硅酸钠35kg，纤维素15kg，预糊化淀粉30kg；复合粘结剂2为：腐殖酸钠8kg，佩利多12kg，硅酸钠35kg，纤维素25kg，预糊化淀粉20kg。以上复合粘结剂的组分均为市售产品。 [0024] 参照图1所示的工艺流程图，将上述两种共晶体熔剂分别与铁精粉混合配料，烘干后得干基造球原料并输送至造球盘，造球作业时分别同时向造球盘喷洒两种复合粘结剂，得到生球，然后将生球焙烧得到自熔性球团矿。造球时以添加膨润土粘结剂为对比例。检测生球质量指标，如表1所示。 [0025] 表1共晶体熔剂中各组分从表1可知，当在混料烘干前加共晶体熔剂，在造球过程喷洒复合粘结剂时，生产制作的自熔性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。 [0026] 将编号1～5造好的生球进行加热和焙烧，检测其950℃和1250℃的抗压强度，根据国家关于球团矿检测标准，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)，其检测结果如下列表2所示。 [0027] 表2球团矿检测指标从表2可知，当采用混料烘干前加共晶体熔剂，在造球工序喷洒复合粘结剂造球团矿时，所得自熔性球团矿成品球的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)等与加入膨润土的指标相当，可以满足高炉生产的需要，碱度也符合自熔性球团矿的碱度要求。 [0028] 实施例二以实施例1中制备的5种球团矿，进行冶炼。以1t球团矿基准，计算各项指标，结果如表3所示。 [0029] 表3冶炼各项指标编号 渣量，kg 能耗，kg 产量，kg 1 71.75 23.94 568.25 2 2.32 0.77 637.68 3 3.09 1.03 636.91 4 3.87 1.29 636.13 5 4.64 1.55 635.36 综上所述，本发明在混料前加入共晶体熔剂，在造球盘上加入复合粘结剂，可取代膨润土，使球团矿品位增加，进而可以减少高炉的石灰熔剂用量和渣量，降低焦比，提高产量。 [0030] 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。 |
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