CN113355510A - 一种基于铁屑等二次资源的球团矿及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于铁屑等二次资源的球团矿及其制备方法，将一定量的铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及细磨后的铁屑均匀混合进行造球得到生球；之后将生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到球团矿，并对制得的球团矿进行抗压强度测量。本发明的方法可提升球团矿中的含铁品位和固结性能，降低球团矿预热及焙烧温度，进而减少球团矿生产过程中的能源消耗；降低球团矿预热及焙烧温度可减少球团矿生产中液相的生成，因此该方法可改善工业生产中链篦机‑回转窑***结圈问题；且有效利用了含铁的废弃物等二次资源，对钢铁企业进一步加强节能环保具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及铁矿粉造块领域，具体涉及一种通过向铁矿粉中加入铁屑等铁含量较高的二次资源，经预处理后造球、焙烧以提高球团矿含铁品位及固结性能的方法。
背景技术
随着钢铁行业的不断发展，高炉炼铁工序中节能减排的重要性日益突显，提高球团矿入炉比例成为钢铁企业发展绿色生产的主要手段，且在部分企业取得了较好的应用效果。球团矿是高炉熟料的主要形式之一，因其粒度均匀，铁品位高，便于运输等优点在国内外得到广泛的应用。经调研可知，球团矿生产能耗为烧结矿的40％左右，气体污染物排放量为烧结矿的20％左右，因此提高球团矿入炉比例已成为炼铁技术的发展趋势。随着高炉炼铁过程中球团矿配比的提高，高炉对于球团矿铁品位及抗压强度的要求也越来越高，磁铁精矿是生产球团矿的主要原料，用它制成球团矿的固结机理主要为固相晶桥固结，即磁铁矿氧化形成赤铁矿微晶键以及微晶长大及再结晶的过程。
我国铁矿资源具有“细、贫、杂”等特征，较低的品位及钒钛等伴生资源给铁矿的进一步利用带来难题。研究表明，高硅磁铁矿、钒钛磁铁矿的连晶性能均较差(常凤.基于机械活化法的钢铁厂粉尘成型及还原强化基础研究[D].北京科技大学,2018.)，在制备氧化球团矿时，均需要提高预热焙烧温度以强化球团矿的连晶性能。一方面，过高的焙烧温度会增加球团制备工序能耗，不利于炼铁过程节能减排；另一方面，在制备镁质球团矿、碱性球团矿时，过高的焙烧温度及SiO2会增加球团矿焙烧过程液相从而给生产带来一系列问题，特别是采用链篦机-回转窑工艺制备氧化球团矿时，会增加回转窑内液相，从而致使回转窑结圈行为高频化。因此，目前需要寻求合适的方法，来降低球团矿焙烧过程连晶温度、促进球团矿的高效连晶成为急需解决的技术问题。
发明内容
针对目前存在的上述技术问题，本发明旨在提供一种基于铁屑等二次资源的球团矿及其制备方法，通过将细磨铁屑添加至连晶性能较差的球团铁矿粉中进行造球，该方法可提高球团矿的固结性能，提升球团矿的含铁品位，同时降低其预热及焙烧温度，改善链篦机-回转窑***的结圈问题。
本发明的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
一种基于铁屑等二次资源的球团矿及其制备方法，所述方法包括如下步骤：
S1.取一定量的铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及铁屑，并去除所述铁矿粉原料中的体相水；
S2.将所述一定量的铁屑进行细磨；
S3.将所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂和细磨后的所述铁屑均匀混合，并消除干燥过程中的板结，同时使所述铁矿粉原料的颗粒粒度分布更加均匀；
S4.将步骤S3的所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及细磨后的所述铁屑以一定比例混合，并加入水，得到混合料；
S5.对所述混合料进行造球得到生球；
S6.将所述生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到所述球团矿。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S1中的所述铁矿粉原料为赤铁矿粉、磁铁矿粉、高硅铁矿粉或钒钛磁铁矿粉中的一种或多种的组合。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S1中的所述粘结剂为膨润土或其他有机粘结剂。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S6中的所述球团矿为酸性球团矿、碱性球团矿、镁质球团矿、含钛球团矿或复合球团矿。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S1中的所述铁屑为含铁废弃物，包括轧钢铁屑和/或氧化铁皮。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S6中的所述焙烧在竖炉、链篦机回转窑或带式焙烧机中进行。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，对所述步骤S5中得到的所述生球进行筛分，得到粒度直径在8-15mm的所述生球。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S2中采用高压研磨使所述铁屑的粒度达到200目以下且质量分数占比70％以上。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S6中的所述干燥温度为200～400℃，干燥时间为3～20分钟；所述预热温度为700～1300℃，预热时间为10～30分钟；所述焙烧温度为1000～1260℃，焙烧时间为10～30分钟。
本发明还提供一种球团矿，由本发明提供的方法制得。
本发明的有益技术效果
本发明提供的实施例方法，可提升球团矿中的含铁品位和固结性能；其次，由于在其中加入了含铁的废弃物等二次资源，因此，利用此方法可以降低球团矿预热及焙烧温度，进而减少球团矿生产过程中的能源消耗；同时降低球团矿预热及焙烧温度又可减少球团矿生产中液相的生成，进一步改善了工业生产中链篦机-回转窑***结圈问题；最后，本发明的实施例提供的方法有效利用了含铁的废弃物等二次资源，对钢铁企业进一步加强节能环保具有重要意义。综上所述，该方法对于钢铁企业提高球团矿固结性能，加强节能环保，降低球团成本具有积极作用。
附图说明
以下，结合附图来详细说明本发明的实施例，其中：
图1为本发明实施例中的方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
氧化铁皮、轧钢铁屑等是钢铁企业产生二次资源，本发明通过在球团矿中加入铁屑等含铁二次资源的方法能够提升球团矿中Fe2O3品位，经氧化生成的Fe2O3化学活性强，连晶性能好，球团矿的固结性能得以提升，并降低了生产球团矿所需的预热、焙烧温度。目前，钢铁企业生产过程中会产生大量的含铁废弃物，这些废弃物包括氧化铁皮，轧钢铁屑，含铁尘泥等，其中氧化铁皮含铁量为90％以上，目前主要用作炼钢生产的化渣剂，而轧钢铁屑主要成分是Fe，由于长期暴露在空气中，外表逐渐被氧化，形成氧化层，其主要成分是Fe2O3、FeOOH、Fe3O4等不定形态的铁氧化物，主要用于烧结工序。由于烧结物料消耗量大，铁屑等二次资源的使用量较少，没有充分发挥其有效利用价值。本发明通过将含铁废弃物细磨后加入高硅铁矿粉中，不仅能够提高球团矿的含铁品位，而且可以作为颗粒间“连晶剂”，促进球团矿连晶，提升球团矿固结强度，降低球团矿预热及焙烧温度，减少高硅铁矿粉、钒钛磁铁矿等球团矿制备所需连晶温度高的问题。
如图1所示，一种球团矿的制备方法，包括以下步骤：
(1).取一定量的铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及铁屑，并去除所述铁矿粉原料中的体相水；
(2).将所述一定量的铁屑进行细磨；
(3).将所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂和细磨后的所述铁屑均匀混合，并消除干燥过程中的板结，同时使所述铁矿粉原料的颗粒粒度分布更加均匀；
(4).将步骤S3的所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及细磨后的所述铁屑以一定比例混合，并加入水，得到混合料；
(5).对所述混合料进行造球得到生球；
(6).将所述生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到所述球团矿。
优选地，本发明的实施例中所使用的铁矿粉原料为赤铁矿粉、磁铁矿粉、高硅铁矿粉或钒钛磁铁矿粉中的一种或多种的组合。
优选地，本发明的实施例中采用的所述用于粘结原料颗粒成球的粘结剂为膨润土或其它有机粘结剂。
优选地，本发明的实施例中所制得的球团矿为酸性球团矿、碱性球团矿、镁质球团矿、含钛球团矿或复合球团矿。
优选地，本发明的实施例中所使用的所述铁屑为含铁废弃物，包括轧钢铁屑和/或氧化铁皮，有效利用了含铁的废弃物等二次资源。
优选地，本发明的实施例中步骤(6)中的所述焙烧操作在竖炉、链篦机回转窑或带式焙烧机中进行。
优选地，本发明的实施例中，需要对所述步骤(5)中得到的所述生球进行进一步的筛分，将粒度直径在8-15mm的所述生球筛分出来，进入步骤(6)进行干燥、预热、焙烧、冷却等操作。
优选地，本发明的实施例中熔剂作为辅助材料，可加入也可不用加入，在加入时选用消石灰碱性熔剂或镁质碱性熔剂均可。
优选地，本发明的实施例中的步骤(2)中采用高压研磨使所述铁屑的粒度达到200目以下质量分数占比70％以上，以达到增加矿粉铁品位的目的。
优选地，本发明的实施例中的步骤(4)中所添加细磨后铁屑的含量为混合料质量分数比例为5％～35％，以达到促进铁矿粉颗粒连晶的目的。
优选地，本发明的实施例中，所述步骤(6)中的所述为达到干燥生球的目的，干燥温度为200～400℃，干燥时间为3～20分钟；为使生球充分预热所述预热温度为700～1300℃，预热时间为10～30分钟；为焙烧生球并使其充分氧化连晶所述焙烧温度为1000～1260℃，焙烧时间为10～30分钟；冷却生球所需温度小于150℃，时间为2～20分钟。
优选地，本发明的实施例中通过测量球团矿的抗压强度表征其固结性能，即球团矿抗压强度越大，则固结性能越好，本发明首先选取制得的球团矿，依据球团矿抗压检测方法选择其中60个球团矿进行加压操作，之后将60个球团矿输送至压力机上以10-20mm/min的压下速度进行逐个加压，测量所述60个球团矿在各自破裂时所加载的压力值，将所有压力值进行计算得到平均压力值，将所述平均压力值作为抗压强度指标。
实施例一：
取一定量的高硅铁矿粉、膨润土、铁屑，所取原料需去除其中水分，故需去除高硅铁矿粉中的体相水；取一定量的铁屑细磨至200目以下铁屑质量分数占比90％以上；将高硅铁矿粉原料、膨润土、细磨后的铁屑均匀混合，消除干燥过程中的板结，同时使高硅铁矿粉等原料颗粒粒度分布更加均匀；将高硅铁矿粉、膨润土、细磨后的铁屑以90:2:8的质量比混合得到混合料；将混合料造球得到生球，筛分出粒度在8-15mm的生球；将生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到成品球团矿，干燥温度为250℃，时间为4分钟；预热温度为900℃，时间为23分钟；焙烧温度为1200℃，时间为18分钟；冷却为90℃，时间为5分钟；最后，取60个粒度直径为10～12.5mm的成品球团，将其输送至压力机上以10-20mm/min的压下速度进行逐个加压，以60个球破裂时的平均压力值作为抗压强度指标。测量得到的球团矿抗压强度如表2所示，重复实验并测试3次获得球团矿的平均抗压强度为2334N/个球，该数值表明制得的球团矿比未加入铁屑的球团矿的抗压强度明显提高。
表2加铁屑后高硅球团矿抗压强度实测数据
实施例二：
取一定量的钒钛磁铁矿粉、膨润土、消石灰碱性熔剂、铁屑，所取原料需去除其中水分，故需去除钒钛磁铁矿粉中的体相水；取一定量的铁屑细磨至200目以下铁屑质量分数占比90％以上；将钒钛磁铁矿粉、膨润土、消石灰碱性熔剂、细磨后的铁屑均匀混合，并消除干燥过程中的板结，同时使铁矿粉等原料颗粒粒度分布更加均匀；将钒钛磁铁矿粉、膨润土、消石灰碱性熔剂、细磨后的铁屑以质量比90:1.5:1.5:7的比例混合得到混合料；将混合料造球得到生球，筛分出粒度在8-15mm的生球；将生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到成品球团矿，干燥温度为250℃，时间为4分钟；预热温度为900℃，时间为23分钟；焙烧温度为1200℃，时间为18分钟；冷却为90℃，时间为5分钟；最后，取60个粒度直径为10～12.5mm的成品球团，将其输送至压力机上以10-20mm/min的压下速度进行逐个加压，以60个球破裂时的平均压力值作为抗压强度指标。测量得到的球团矿抗压强度如表4所示，重复实验并测试3次获得球团矿的平均抗压强度为2510N/个球，该数据表明在原料中加入熔剂后制得的球团矿的抗压强度值更高。
表4加铁屑后钒钛球团矿抗压强度实测数据
实施例三：
取一定量的磁铁矿粉、膨润土、镁质碱性熔剂、铁屑，所取原料需去除其中水分，故需去除磁铁矿粉中的体相水；取一定量的铁屑细磨至200目以下铁屑质量分数占比90％以上；将磁铁矿粉、膨润土、镁质碱性熔剂、细磨后的铁屑均匀混合，并消除干燥过程中的板结，同时使铁矿粉等原料颗粒粒度分布更加均匀；将磁铁矿粉、膨润土、镁质碱性熔剂、细磨后的铁屑以质量比90:1.5:1.5:7的比例混合得到混合料；将混合料造球得到生球，筛分出粒度在8-15mm的生球；将生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到成品球团矿，干燥温度为250℃，时间为4分钟；预热温度为900℃，时间为23分钟；焙烧温度为1200℃，时间为18分钟；冷却为90℃，时间为5分钟；最后，取60个粒度直径为10～12.5mm的成品球团，将其输送至压力机上以10-20mm/min的压下速度进行逐个加压，以60个球破裂时的平均压力值作为抗压强度指标。测量得到的球团矿抗压强度如表6所示，重复实验并测试3次获得球团矿的平均抗压强度为2211N/个球，该数值表明制得的球团矿比未加入铁屑的球团矿的抗压强度明显提高。
表6加铁屑后镁质球团矿抗压强度实测数据
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求书的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于铁屑等二次资源的球团矿及其制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1.取一定量的铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及铁屑，并去除所述铁矿粉原料中的体相水；
S2.将所述一定量的铁屑进行细磨；
S3.将所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂和细磨后的所述铁屑均匀混合，并消除干燥过程中的板结，同时使所述铁矿粉原料的颗粒粒度分布更加均匀；
S4.将步骤S3的所述铁矿粉原料、粘结剂和/或熔剂及细磨后的所述铁屑以一定比例混合，并加入水，得到混合料；
S5.对所述混合料进行造球得到生球；
S6.将所述生球进行干燥、预热、焙烧、冷却，得到所述球团矿。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述铁矿粉原料为赤铁矿粉、磁铁矿粉、高硅铁矿粉或钒钛磁铁矿粉中的一种或多种的组合。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述粘结剂为膨润土或其他有机粘结剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的所述球团矿为酸性球团矿、碱性球团矿、镁质球团矿、含钛球团矿或复合球团矿。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的所述铁屑为含铁废弃物，包括轧钢铁屑和/或氧化铁皮。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的所述焙烧在竖炉、链篦机回转窑或带式焙烧机中进行。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，对所述步骤S5中得到的所述生球进行筛分，得到粒度直径在8-15mm的所述生球。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中采用高压研磨使所述铁屑的粒度达到200目以下且质量分数占比70％以上。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中的所述干燥温度为200～400℃，干燥时间为3～20分钟；所述预热温度为700～1300℃，预热时间为10～30分钟；所述焙烧温度为1000～1260℃，焙烧时间为10～30分钟。
10.一种球团矿，其特征在于，所述球团矿由权利要求1-9任一项所述的制备方法制得。
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