CN101240375B - 一种铁烧结矿抗粉化剂及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种铁烧结矿抗粉化剂及其生产方法。该烧结矿抗粉化剂其特征在于其化学成分为：MgO：40～50％，B₂O₃：4～16％，TFe：8～26％；SiO₂：18～25％。总烧失量不大于5％。生产工艺为配料、混合、经900℃～1100℃焙烧、最后磨成细度小于0.147mm的产品。优点在于：采用多种原料进行综合配料，再加上高温焙烧、细磨等工序，使得MgO、B₂O₃等抗粉化和促进烧结的有效成分均匀、分散性好。采用常规工艺技术的整合，生产工艺简便可靠。另外，原料中无高温下产生对环境和设备有害的气体的硝酸盐、氯化物和萤石等，环保和生态效益好。并且K、Na、Zn、Si、Al等对高炉冶炼有害元素的含量低。再者，原料成本低。

Description

一种铁烧结矿抗粉化剂及其生产方法

技术领域

本发明属于铁烧结矿技术领域，特别涉及一种铁烧结矿抗粉化剂及其生产方法。

背景技术

高炉炼铁要求烧结矿要有好的机械强度，均匀的粒度组成并且含铁品位高，有害杂质少、化学成分稳定，同时还要具有良好的还原性及高温性能。烧结矿是利用燃料使烧结混合料(如铁矿石、石灰、其它熔剂)达到足够高的温度，使进而形成足够的液相，经液相冷凝而国结形成具有特定冶金性能的块状产品。烧结混合料烧结是一个包含复杂物理化学变化的成矿过程，既有在低温下的固相反应和新相生成，又有在高温下的粘结相和液相生成以及在冷却过程重的冷凝再结晶和相变过程。其中烧结混合料中CaO、SiO₂在高温下形成硅酸二钙或固溶有氧化亚铁的固溶体，它们在烧结矿冷却或存放过程中由于发生晶型转变造成烧结矿强度伤失，产生粉化现象，通常叫自然粉化或者风化。为解决这个问题烧结技术工作者采用了做了技术大量的工作如提高烧结矿碱度、提高烧结料车上的料层厚度、改善烧结料层透气性、改善烧结混合料中燃料燃烧状况、使用烧结添剂等等。其中使用烧结添加剂是有效方法之一。先有的烧结抗粉化剂虽然都能达到改善烧结矿质量的目的，但存在这样和那样的缺点，如专利(申请号89105105.8)以硼泥直接作为原料，由于是硼砂生产的副产品，由于原料、工艺不同硼泥的成分和品质相差很大，产品应用效果不稳定。专利(申请号98113815.2)用含硼添加剂和活性MgO为原料，含B₂O₃的添加剂少，使用效果不明显，另外采用焦粉烧结而成，焦粉中的灰分污染产品，并降低烧结矿的品位。专利(申请号200510031648.6)和专利(申请号200610032211.9)，也能起到降低烧结矿粉化，改善烧结矿质量的目的。但经专家分析，其组成部分的含有对环保和高炉炼铁有害的元素如：K、Na、Zn、Si、Al等有害元素。这些有害元素随烧结矿带入高炉，在高炉内循环富集，一是促进焦碳的溶损反应发生，破坏骨架支撑作用，二是渗入炉衬缝隙，缩短炉衬寿命，三是在高炉内结瘤破坏高炉煤气的合理分布和利用率，影响高炉顺行，四是使高炉渣量增加、焦比增高、产量下降。使用这些添加剂虽然有敝也有利。另外这些添加剂中的硝酸盐、氯化物和萤石在烧结高温下生成NOx、HCl、HF等对环境和设备有害的气体。同时对操作者身心健康也会造成危害。专利“一种铁矿粉烧结用化学添加剂(200610011636.1)，有对铁水质量有坏的影响的CuO，并采用稀土硝酸盐和钡盐和为主要原料，原料成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁烧结矿抗粉化剂及其生产方法，以工业废弃物为主要原料，且生产成本低，对高炉冶炼无负面影响，可以改善烧结过程降低烧结温度，提高烧结矿强度和结块率，进而降低燃料消耗，并且大幅度降低烧结矿自然粉化的烧结矿添加剂。

本发明烧结矿抗粉化剂其化学成分为：MgO：40～50％，B₂O₃：4～16％，TFe(为全铁，TFe是一种化学符号，具体为0价铁、2价铁、3价铁的合量)：8～26％；SiO₂：18～25％。总烧失量不大于5％。均为质量百分比。

生产烧结矿抗粉化剂的原料为含B₂O₃，MgO，SiO₂的矿石或材料，这些原料为硼矿石、硼泥、轻烧氧化镁、菱镁石、橄榄石中的两种或三种或四种或全部。这些原料的粒度小于100mm。

本发明的生产工艺为：

(1)配料：原料为硼矿石、硼泥、轻烧氧化镁、菱镁石、橄榄石中2-5种，计算最终配制的料中化学成分为：MgO：40-50％，B₂O₃：4-16％；TFe：8-26％；SiO₂：18-25％。均为质量百分比。

仅用三种说明各种原料的配比确定方法。

如果烧结矿抗粉化剂目标成分为：B₂O₃：B％±1％；MgO：M％±1％；SiO₂：S％±1％；TFe：tf1～tf2％.

假定原料为硼矿石、硼泥、菱镁石三种，再设W_硼矿石、W_硼泥、W_菱镁石粉、分别是100kg抗粉化剂需硼矿石、硼泥、菱镁石的重量；B₂O₃％_硼矿石、B₂O₃％_硼泥、B₂O₃％_菱镁石、B₂O₃％_抗粉化剂分别为硼矿石、硼泥、菱镁石和抗粉化剂中B₂O₃重量百分含量；

MgO％_硼矿石、MgO％_硼泥、MgO％_菱镁石、MgO％_抗粉化剂分别为硼矿石、硼泥、菱镁石和抗粉化剂中MgO重量百分含量；

SiO₂％_硼矿石、SiO₂％_硼泥、SiO₂％_菱镁石、CaO％_抗粉化剂分别为硼矿石、硼泥、菱镁石和抗粉化剂中SiO₂重量百分含量；

以100公斤抗粉化剂为基准计算，则可列出下平衡式：

将原料中各成分以及抗粉化剂的目标带入上式，可计算出100公斤抗粉化剂需硼矿石、硼泥、和菱镁石的重量W_硼矿石、W_硼泥、W_菱镁石；然后求出配料比约为：

最后校算TFe能否满足要求.

(2)混合：混料的目的是各种原料混合均匀，混料可以采用人工混料，也可以采用机械设备混料，采用机械设备混料时，原料可同时加入混料设备混合均匀.也可以采用在焙烧时按比例向焙烧炉内加料的方式，优选采用先将混合料混合均匀的方法.

(3)焙烧：焙烧的目的是将各种原料中的水分或可挥发分气体脱除，减少使用时可烧失部分的不利影响。焙烧采用回转窑煤气焙烧。焙烧温度在900℃～1100℃。

(4)磨碎：制粉的目的是将半成品在雷蒙、球磨亦或气流粉碎设备内将其粉碎，进一步提高产品的均匀性和分散性，改散产品的使用效果。是生产工艺中不可缺少的一个环节。磨碎细度小于0.147mm。

本发明优点在于：由于采用多种原料进行综合配料，再加上高温焙烧、细磨等工序，使得MgO、B₂O₃等抗粉化和促进烧结的有效成分均匀、分散性好。采用常规工艺技术的整合，生产工艺简便可靠。另外，原料中无高温下产生对环境和设备有害的气体的硝酸盐、氯化物和萤石等，环保和生态效益好。并且K、Na、Zn、Si、Al等对高炉冶炼有害元素的含量低。再者，原料利用了工业固体废渣，原料成本低。

附图说明

图1为本发明烧结矿抗粉化剂生产工艺流程图。

具体实施方式

实施例1.

采用表1所示原料和按表2给出的配比(干基)，并于900℃焙烧后，采用雷蒙磨制粉后所得抗粉化剂的化学成分和理化指标见表3。

表1.

原料名称	硼镁矿	硼铁矿	硼泥	MgO粉	菱镁石	橄榄石
							粒度	≤25mm	≤25mm	≤25mm	≤25mm	≤25mm	≤25mm
MgO	40.60	28.89	30～38	75	42	42
							B<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	20.07	8.26	1.6～2.8	-	-
SiO<sub>2</sub>	22.62	10.6	15～22.8	5.4	3.2	38
							TFe	3.90	37.81	15～20	1.3	0.8	3.5
烧失量	12.30	8.9	20～25	9.7	38	8.9

表2实施例1用原料和配比

原料	硼镁矿	硼镁铁矿	硼泥	MgO粉
					配比	15％	15％	60％	10％

表3.实施例1的抗粉化剂化学成分

实施例2

采用表1所示原料和按表4给出的配比(干基)，并于950℃焙烧后，采用雷蒙磨制粉后所得抗粉化剂的化学成分和理化指标见表5。

表4 实施例2用原料和配比

原料	硼镁矿	硼泥	菱镁石	橄榄石
						30％	50％	10％	10％

表5.实施例2的抗粉化剂化学成分

实施例3

采用表1所示原料和按表6给出的配比(干基)，并于1000℃焙烧后，采用雷蒙磨制粉后所得抗粉化剂的化学成分和理化指标见表7。

表6实施例3用原料和配比

原料	硼镁矿	硼铁矿	硼泥	菱镁石
						40％	10％	40％	20％

表7.实施例3的抗粉化剂化学成分

烧结矿抗粉化剂的作用机理和应用效果

经烧结矿成矿过程解剖实验证实：在磁铁矿烧结过程中，初期液相形成于FeO_n-SiO₂-CaO系。CaO首先溶解于初期液相，并与初期液相反应产生正硅酸钙(C2S)。当被少量C2S饱和的液相被空气冷却时，由于较强的氧化气氛，使得FeO及Fe₃O₄被热风氧化为Fe₂O₃。这时，一方面液相由CaO-SiO₂-FeO系向CaO-SiO₂-Fe₂O₃系转化，从而在冷却过程中析出铁酸钙；另一方面，由于与液相接触的磁铁矿在热风的作用下被氧化为Fe₂O₃，从而与液相中的CaO反应析出铁酸钙。在烧结过程的冷却带，其氧化与降温过程同时发生，因此，在析出铁酸钙的同时，会伴随着C2S的析出。其析出的铁酸钙及C2S的相对量，决定于燃烧带气氛还原性及冷却气体氧化性的强弱。燃烧带的还原性越强，冷却气体的氧化性越弱，析出的C2S量越多，铁酸钙越少；反之，析出的铁酸钙量多，C2S量少。通过对加硼烧结矿矿相组成测定可知：烧结矿加硼后，使C2S的生成量降低。这是因为当产生的液相由于B₂O₃的存在粘度降低时，一方面透气性变好使氧化性增强；另一方面又有利于液相中的Ca²⁺向Fe₂O₃表面的扩散，使得铁酸钙易于形成。因此，加硼烧结矿与不加硼烧结矿相比较，铁酸钙增多，C2S减少。

经烧结杯试验及采用光学显微镜、电子扫描显微镜测定烧结矿矿相组成证实：MgO对烧结矿常温强度的影响随烧结矿二元碱度的不同，有好有坏，但在烧结混合料中同时加入含硼及含镁物质，B₂O₃与MgO具有明显的交互作用，B₂O₃与MgO相互弥补了各自对烧结矿冶金性能的不利影响。使用同时含有MgO及B₂O₃的添加剂比单独加入其中任何一种时，对烧结矿粉化率、强度、还原性、成品率都有积极的影响。

烧结矿抗粉化剂的使用效果：

基准试验，混合料组成为铁矿粉(全部使用粉矿包括澳大利亚粉矿、巴西矿粉、印度矿粉、南非矿粉、无铁精矿)，焦粉4.0％，熔剂为生石灰，碱度2.0，混合料水分7％，无抗粉化剂，在24M²抽风烧结机上进行，点火温度1100℃，烧结，冷却在鼓风带冷机上完成，测定烧结矿转鼓强度为68.3％，烧结成品率为73.5％，烧结机利用系数1,52t/m2.hr，烧结矿固体燃料消耗55.1Kg/t.

使用添加剂时，混合料组成、烧结工艺条件均与基准试验相同，不同之处在于配加实施例1的抗粉化剂，添加剂量为1.5％，焦粉配比为3.9％，烧结转鼓强度71.8％，烧结矿成品率78.6％，烧结机利用系数1.61t/m2.hr，烧结固体燃料消耗52.9kg/t。与基准试验相比，烧结机产量提高5.9％，因粉化减少结块率提高，成品率提高5.1％。当存放时间为10天时，采用抗粉化剂烧结矿的自然粉化率比基准试验的低8.9％

基准试验，混合料矿粉全部为国产铁精矿，溶剂采用生石灰，焦粉4.0％，碱度1.96，混合料水分9％，无抗粉化剂，在28M²抽风烧结机上进行，点火温度1100℃，冷却在鼓风带冷机上完成，烧结矿转鼓强度测定结果为65.3％，烧结成品率为74.8％，烧结机利用系数1,56t/m2.hr，烧结矿固体燃料消耗54.6kg/t。

使用抗粉化剂时，混合料组成、烧结工艺条件均与基准试验相同，不同之处在于配加实施例2的抗粉化剂，加入量为1.0％，焦粉配比为3.9％，经混匀制粒后在相同的烧结杯重烧结，烧结转鼓强度68.2％，烧结矿成品率76.6％，烧结机利用系数1.64t/m2.hr，烧结固体燃料消耗49.8kg/t，与基准试验相比，烧结机产量提高5.1％，烧结矿成品率提高了1.8％。当存放时间为10天时，采用抗粉化剂烧结矿的自然粉化率比基准试验的低9.8％

基准试验，混合料组成为铁矿粉(其中国产精矿和粉矿的比例为1∶1粉矿澳大利亚矿粉和巴西矿粉)，无烟煤粉配比4.0％，碱度2.06，混合料水分7.8％，熔剂采用生石灰，在28M²抽风烧结机上进行，点火温度1100℃，冷却在鼓风带冷机上完成。添加抗粉化剂和不添加抗粉化剂对比发现：当混合料组成、烧结工艺条件均与基准试验基本相同时，烧结机产量提高6％，节省固体燃料消耗4.8kg/t，采用抗粉化剂烧结矿的自然粉化率比基准试验的低10.8％。

Claims (3)

1.一种铁烧结矿抗粉化剂，其特征在于，其化学成分为：MgO：40～50％，B₂O₃：4～16％，TFe：12.29～26％；SiO₂：18～25％；总烧失量不大于5％；均为质量百分比；TFe是一种化学符号，具体为0价铁、2价铁、3价铁的合量。

2.如权利要求1所述的铁烧结矿抗粉化剂，其特征在于，B₂O₃，MgO，SiO₂的来源为硼矿石、硼泥、轻烧氧化镁粉、菱镁石粉、橄榄石粉中的2-5种。

3.一种生产权利要求1所述的铁烧结矿抗粉化剂的方法，其特征在于，生产工艺为：

(1)配料：以硼矿石、硼泥、轻烧氧化镁粉、菱镁石粉、橄榄石粉的2-5种为原料，计算最终配制的料中化学成分为：MgO：40-50％；B₂O₃：4-16％；TFe：12.29-26％；SiO₂：18-25％；均为质量百分比；

(2)混合：人工或机械混合均匀；

(3)焙烧：回转窑煤气焙烧，温度900℃～1100℃；

(4)磨碎：磨碎细度小于0.147mm。

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