CN106591575B - 低能耗冷压球团及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种低能耗冷压球团及其制备方法，所述冷压球团由炼钢除尘废料，含铁废渣和粘结剂混合而成。与现有技术相比，本发明提供的低能耗冷压球团及其制备方法，采用炼钢的副产物作为原料，含水率低，热裂指数数据好，炉内高温状态下，不易爆裂，形态保持能力强；具有合适的粒度和较大的堆比重，球团粒度均匀，有利于提高料柱的透气性，改善煤气分布和促进高炉煤气利用。采用干灰压块工艺，不用添加水，成型好，粉末率低，球团的抗压强度高，完全达到冶金冷压球团强度的要求；冷压球团属低温固结，不用烘烤，靠自燃状态下的内部放热反应将球团内外水分控制更均匀，且保留了矿石还原性好的特点；工艺相对简单，运行平稳，成本低，环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁厂固废资源的综合利用和环境保护技术领域，特别涉及一种低能耗冷压球团及其制备方法。
背景技术
中国钢铁产量已连续多年保持高速增长,成为世界钢铁大国。伴随而来的环保问题也日益突出，我国钢铁企业所产生工业废弃物的污染已越来越严重地影响到所在地周边的环境,并开始制约企业自身的发展。因此,消除工业废弃物污染、实现清洁生产、特别是处理生产各工序产生的各种粉尘等工业废弃物是今后我国钢铁工业保持持续健康发展的重要指标。
钢铁生产是由原料处理(烧结、球团、焦化)、炼铁、炼钢、轧钢等多道工序组成。每吨钢大约产生5％～10％的各种粉尘,其中主要包括烧结粉尘、焦化粉尘、高炉粉尘及尘泥、转炉粉尘、电炉粉尘、轧钢皮及尘泥等。根据相关数据统计,我国的粉尘有效利用率不足80％。这些粉尘的特点是含铁和含碳,是宝贵的二次资源。然而,由于成分复杂、粒度变化范围大以及水分波动大等原因,使得粉尘的利用较为困难。
在钢铁厂的诸多粉尘中，尤以炼钢干法除尘灰的成分最为复杂，它里面含有约10％～30％的CaO，10％左右的MgO，CaO和MgO极不安定，遇水后会发生如下水化消解反应，反应过程中会释放出大量的热，反应后体积也会发生膨胀。而且除尘灰粒度细、比表面积大、亲水性差、难成型，利用难度系数最大。
对炼钢粉尘资源回收利用，既减少了环境污染，降低了能源消耗，有效地回收了除尘灰及渣中的铁，同时还能起到化渣和降温的作用。达到增产、降耗、降低炼钢厂成本的目的，同时又符合国家降低能源消耗、环保节能的要求。
现有技术的缺陷：目前最常见的工艺方案采用直接将炼钢除尘灰等进入烧结配料，中途加入化渣剂的工艺，但能源消耗高，除尘灰及渣中的铁转化率低；或采用湿式造球工艺，用成球机制备成生料球后再进入回转窑烧结，但是由于造球中添加了水，在烧结过程中增大了烧结能耗，同时，该种球团强度差，在烧结过程中易产生球团碎裂。
发明内容
为解决以上技术问题，本发明提供低能耗冷压球团及其制备方法，以解决最大程度地回收除尘灰里面的金属铁等有益元素降低生产成本，节约资源，减少污染问题。
本发明采用的技术方案如下：一种低能耗冷压球团，关键在于由以下质量份数的原料组成：炼钢除尘废料45-60份，含铁废渣30-54份，粘结剂1-10份。
优选的，所述冷压球团的含水率为a，0＜a≤5.0％wt；所述冷压球团中全铁质量分数≧55.0％wt，所述冷压球团中氧化钙的质量分数≧3.0％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数为c，0＜c≤5.0％wt。
优选的，所述炼钢除尘废料为48份，含铁废渣为44份，粘结剂为8份。
优选的，所述炼钢除尘废料为炼钢除尘灰、炼钢除尘污泥中的一种或两种。
优选的，所述含铁废渣为氧化铁皮、钢渣粉中的一种或两种。
优选的，所述粘接剂为膨润土和废纸浆液的混合物、水玻璃或高分子粘合剂。
一种低能耗冷压球团的制备方法，关键在于按以下步骤进行：
步骤一、将炼钢除尘废料和含铁废渣初步搅拌混合均匀后经过一次捂料得到混合料I，然后将混合料I进行翻动，使其再次充分混匀后经过二次捂料得到混合料II，接着加入炼钢除尘废料，从而调整混合料II的含水量后经过三次捂料得到混合料III；
步骤二、将步骤一中制得的混合料III加入到混料机中，并同时加入粘结剂，进一步搅拌均匀得到复合混料；
步骤三、将步骤二中制得的复合混料输送至压球机，在机械力作用下压制成复合球团；
步骤四、将步骤三中制得的复合球团经过自然晾干得到成品冷压球团。
优选的，所述步骤一中的一次捂料具体为：将混合后的初混料放置2个小时以上；所述步骤一中的二次捂料具体为：将再次翻动后混合料I放置1小时以上；所述步骤一中的三次捂料具体为：将调好水分的混合料II再次放置10分钟以上。
优选的，所述步骤二中的混料机的搅拌温度大于30℃。
优选的，所述步骤三中的压球机转速为5-20转/分。
经过上述步骤得到的冷压球团，球形度好，冷压球团中的全铁质量分数≧55.0％wt，冷压球团的含水率≤5.0％wt，氧化钙的质量分数≧3.0％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数≤5.0％wt；干球抗压强度可达1500-4000N，1米高自由跌落试验可达5次，热裂指数(DI)为0.15％-2.2％，冷压球团的粒度90％以上分布在10mm-50mm范围内。
有益效果：与现有技术相比，本发明提供的低能耗冷压球团及其制备方法，采用炼钢的副产物--炼钢除尘灰(或污泥)、炼铁除尘灰、球磨钢渣或氧化铁皮等作为原料，含水率低，热裂指数数据好，炉内高温状态下，不易爆裂，形态保持能力强；具有合适的粒度和较大的堆比重，使冷压球团加入转炉后能快速进入渣层，快速熔渣；冷压球团粒度均匀，有利于提高料柱的透气性，改善煤气分布和促进高炉煤气利用。采用干灰压块工艺，不用添加水，成型好，粉末率低，球团的抗压强度高，完全达到冶金冷压球团强度的要求；冷压球团属低温固结，不用烘烤，靠自燃状态下内部的放热反应将球团内外水分控制更均匀，且保留了矿石还原性好的特点；工艺相对简单，运行平稳，成本低，又利于保护环境。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附表和具体实施方式对本发明作详细说明。
一、一种低能耗冷压球团
实施例1：低能耗冷压球团中各原料的配制比例
将低能耗冷压球团中各原料分别按表1所述质量份数进行混合，得到3组不同混合比例的低能耗冷压球团I～III。
表1不同混合比例(质量份数)的低能耗冷压球团
实施例2：低能耗冷压球团的制备方法
步骤一、将炼钢除尘灰42份和氧化铁皮54份初步搅拌混合均匀后经过一次捂料，即将初混料放置2个小时后得到混合料I；然后将混合料I进行翻动，使其再次充分混匀后经过二次捂料，即将混合料I再放置1小时后得到混合料II；接着加入干燥的炼钢除尘灰3份，从而调整混合料II的含水量后，使混合料II的含水率在10％wt，经过三次捂料，即将调好水分的混合料II再次放置10分钟后得到混合料III；
步骤二、将步骤一中制得的混合料III加入到混料机中，混料机的搅拌温度为30℃，并同时加入膨润土和废纸浆液的混合物1份，进一步搅拌均匀得到复合混料；
步骤三、将步骤二中制得的复合混料输送至压球机，压球机转速为5转/分，在机械力作用下压制成复合球团；
步骤四、将步骤三中制得的复合球团经过自然晾干得到成品冷压球团I。
该实施例得到的冷压球团中的全铁质量分数为45.0％wt，冷压球团的含水率为5.0％wt，氧化钙的质量分数为3.0％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数为5.0％wt；干球抗压强度可达1500N，1米高自由跌落试验可达5次以上，热裂指数(DI)为2.2％，冷压球团的粒度90％分布在10mm-50mm范围内。
实施例3：低能耗冷压球团的制备方法
步骤一、将炼钢除尘泥56份、氧化铁皮25份和钢渣粉5份初步搅拌混合均匀后经过一次捂料，即将初混料放置5个小时后得到混合料I；然后将混合料I进行翻动，使其再次充分混匀后经过二次捂料，即将混合料I再放置2小时后得到混合料II；接着加入干燥的炼钢除尘灰4份，从而调整混合料II的含水量后，使混合料II的含水率在6％wt，经过三次捂料，即将调好水分的混合料II再次放置40分钟后得到混合料III；
步骤二、将步骤一中制得的混合料III加入到混料机中，混料机的搅拌温度为45℃，并同时加入水玻璃10份，进一步搅拌均匀得到复合混料；
步骤三、将步骤二中制得的复合混料输送至压球机，压球机转速为20转/分在机械力作用下压制成复合球团；
步骤四、将步骤三中制得的复合球团经过自然晾干得到成品冷压球团II。
该实施例得到的冷压球团中的全铁质量分数为55.0％wt，冷压球团的含水率为3％wt，氧化钙的质量分数为6.0％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数为3.2％wt；干球抗压强度可达3800N，1米高自由跌落试验可达12次，热裂指数(DI)为0.8％，冷压球团的粒度95％分布在20mm-45mm范围内。
实施例4：低能耗冷压球团的制备方法
步骤一、将炼钢除尘灰30份、炼钢除尘泥15份、氧化铁皮35份和钢渣粉9份初步搅拌混合均匀后经过一次捂料，即将初混料放置7个小时后得到混合料I；然后将混合料I进行翻动，使其再次充分混匀后经过二次捂料，即将混合料I再放置3小时后得到混合料II；接着加入干燥的炼钢除尘灰3份，从而调整混合料II的含水量后，使混合料II的含水率在8％wt，经过三次捂料，即将调好水分的混合料II再次放置1小时后得到混合料III；
步骤二、将步骤一中制得的混合料III加入到混料机中，混料机的搅拌温度为55℃，并同时加入水玻璃8份，进一步搅拌均匀得到复合混料；
步骤三、将步骤二中制得的复合混料输送至压球机，压球机转速为10转/分，在机械力作用下压制成复合球团；
步骤四、将步骤三中制得的复合球团经过自然晾干得到成品冷压球团III。
该实施例得到的冷压球团中的全铁质量分数为59.8％wt，冷压球团的含水率为1.16％wt，氧化钙的质量分数为5.5％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数为2.8％wt；干球抗压强度可达4000N，1米高自由跌落试验可达15次，热裂指数(DI)为0.12％，冷压球团的粒度96.5％分布在25mm-50mm范围内。
二、分别将采用本发明制备的冷压球团和采用湿法工艺制得的一般球团进行转炉炼钢生产实验对比研究，以冷压球团III为例：
将一般球团和冷压球团III分别随废钢加入炼钢电炉，每炉吨钢使用球团44kg/t，每组测试炉次为10次，然后取平均值，结果对比结果如下表所示：
以上数据对比可知每吨废钢使用一般球团对各项节能指标的影响不大，而使用冷压球团II I44kg可以降低吨钢电耗20.86度，吨钢钢铁料消耗降低6.45kg，钢水收得率提高0.43％，吨钢氧耗降低5.66立方。(1)钢铁料消耗降低的主要原因：石灰在成渣过程中易与SiO2生成2CaO·SiO2高熔点物质。球团中FeO能够改变2CaO·SiO2形态，达到快速化渣的目的。球团中FeO代替了一部分吹入电炉中的氧化金属铁形成FeO来化渣作用，从而减少铁的氧化，提高了钢水收得率，降低了钢铁料消耗；(2)氧气消耗降低的主要原因：由于电炉在氧化期需要吹入氧气氧化金属液中碳硅锰磷等元素，而球团中含有FeO可以为氧化这些元素提供一定的氧，以此达到降低一定氧耗的目的；(3)电耗降低的主要原因：冷压球团在加入电炉后能够使石灰快速成渣，快速埋弧的效果，减少电弧在加热过程中辐射热的损失，达到降低电耗的目的。通过在废钢中加入复冷压球团，其在转炉炼钢上降低钢铁料消耗，氧气消耗的作用也在电炉上得到了体现。同时，冷压球团能够快速化渣，形成泡沫渣起到埋弧的效果，降低了电弧辐射热的损失，降低了吨钢电耗。
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
步骤一、将炼钢除尘废料45-60份和含铁废渣30-54份初步搅拌混合均匀后经过一次捂料得到混合料I，然后将混合料I进行翻动，使其再次充分混匀后经过二次捂料得到混合料II，接着加入炼钢除尘废料，从而调整混合料II的含水量后经过三次捂料得到混合料III；
步骤二、将步骤一中制得的混合料III加入到混料机中，并同时加入粘结剂1-10份，进一步搅拌均匀得到复合混料；
步骤三、将步骤二中制得的复合混料输送至压球机，在机械力作用下压制成复合球团；
步骤四、将步骤三中制得的复合球团经过自然晾干得到成品冷压球团；
其中，所述步骤一中的一次捂料具体为：将混合后的初混料放置2个小时以上；所述步骤一中的二次捂料具体为：将再次翻动后混合料I放置1小时以上；所述步骤一中的三次捂料具体为：将调好水分的混合料II再次放置10分钟以上。
2.根据权利要求1所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的混料机的搅拌温度大于30℃。
3.根据权利要求1所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述步骤三中的压球机转速为5-20转/分。
4.根据权利要求1-3任一项所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述炼钢除尘废料为炼钢除尘灰、炼钢除尘污泥中的一种或两种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述含铁废渣为氧化铁皮、钢渣粉中的一种或两种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述粘结剂 为膨润土和废纸浆液的混合物、水玻璃或高分子粘合剂中的一种。
7.根据权利要求1-3任一项所述的低能耗冷压球团的制备方法，其特征在于：所述冷压球团的含水率为a，0＜a≤5.0％wt；所述冷压球团中全铁质量分数≧55.0％wt，所述冷压球团中氧化钙的质量分数≧3.0％wt，所述冷压球团中二氧化硅的质量分数为c，0＜c≤5.0％wt。
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