專利名稱：一種煉鐵用氧化球團(tuán)礦用添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于涉及一種高爐煉鐵使用的氧化球團(tuán)礦用添加劑，屬高溫固相粘結(jié)技術(shù)。主要用于取代膨潤土提高氧化球團(tuán)礦生球強(qiáng)度、爆裂溫度和成品球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度及高溫冶金性能。
背景技術(shù)：
高爐煉鐵以精料為基礎(chǔ)，球團(tuán)礦具有含鐵品位高、還原性好、冷強(qiáng)度高、FeO含量低、堆比重高等優(yōu)良的冶金性能。提高球團(tuán)礦使用比例是優(yōu)化高爐爐料結(jié)構(gòu)，促進(jìn)煉鐵工序節(jié)能降耗、提高產(chǎn)量、降低成本，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的重要手段。提高球團(tuán)礦使用比例，是高爐煉鐵的技術(shù)發(fā)展方向。國外部分大型鋼鐵企業(yè)球團(tuán)礦的入爐比例均在30％以上，一些企業(yè)入爐球團(tuán)比例達(dá)到100％，冶煉效果良好，獲得了優(yōu)異的冶煉指標(biāo)和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2005年我國球團(tuán)礦的入爐比例只有15％左右，存在較大的發(fā)展空間。為此，我國鋼鐵企業(yè)都在努力發(fā)展球團(tuán)礦，但受鐵礦石資源和設(shè)備加工條件的制約，我國球團(tuán)生產(chǎn)原料鐵精礦粉存在品位低、脈石含量高、粒度粗、粒度組成不合理、水分大等問題，造成球團(tuán)礦質(zhì)量與國外產(chǎn)品相比有很大差距，尤其是膨潤土配加比例，國外均在1％以內(nèi)，而我國平均高達(dá)3.5％左右，而且隨著礦石資源的日趨緊張，造成球團(tuán)鐵精粉質(zhì)量進(jìn)一步惡化。膨潤土用量還有增加的趨勢。
膨潤土是傳統(tǒng)球團(tuán)礦添加劑中常用的粘結(jié)劑。它不僅可以提高生球的落下強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度，還可以提高生球干燥時(shí)的爆裂溫度，但膨潤土屬含水鋁硅酸鹽，SiO2和Al2O3含量高達(dá)71.14％，K2O、Na2O等有害雜質(zhì)含量高達(dá)2.6％，這一特性決定了膨潤土用于造球，會降低成品球團(tuán)礦的品位。我國球團(tuán)礦膨潤土配加量平均在3.5％左右，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，膨潤土配加量每提高1％，球團(tuán)礦品位降低0.6％，球團(tuán)礦每降低1％的品位，降價(jià)10-20元/t，這對一個(gè)年產(chǎn)200萬噸的球團(tuán)廠，每年造成經(jīng)濟(jì)損失近2500萬元。同時(shí)，含鐵爐料每提高1％SiO2含量，相當(dāng)于增加渣量8-14％，每100kg渣量影響高爐冶煉產(chǎn)量和焦比各為3-4％，這將給煉鐵廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。另外，膨潤土中還含有部分K、Na等堿金屬，這些堿金屬對球團(tuán)礦的高溫還原，特別是浮氏體的還原起到不均勻強(qiáng)化作用，會出現(xiàn)鐵晶須，造成異常膨脹，影響高爐冶煉順行。為克服膨潤土用于球團(tuán)生產(chǎn)的弊端，國內(nèi)部分企業(yè)曾準(zhǔn)備使用荷蘭恩卡公司的佩利多，法國的汽巴等有機(jī)粘結(jié)劑取代膨潤土，并進(jìn)行了試驗(yàn)。這些粘結(jié)劑均不含Si、Al、K、Na等有害雜質(zhì)，提高了礦粉成球率和落下強(qiáng)度，用量僅為膨潤土的1/20-1/30。但是，一方面由于這類添加劑價(jià)格昂貴(2-7萬元/噸)，另一方面其在生球干燥時(shí)，出現(xiàn)爆裂溫度下降等方面的缺陷，所以國內(nèi)尚無球團(tuán)礦生產(chǎn)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中使用有機(jī)粘結(jié)劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種既經(jīng)濟(jì)又能全部取代膨潤土的球團(tuán)礦用添加劑，既不增加球團(tuán)礦Si、Al、K、Na等有害雜質(zhì)含量，又能提高生球抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度，還能改善生球干燥時(shí)的爆裂溫度，同時(shí)還能提高球團(tuán)礦產(chǎn)量，降低返礦率。
一種煉鐵用的氧化球團(tuán)礦用添加劑，成分包括增粘劑、強(qiáng)化劑、增氧催化劑、載體，按常規(guī)方法混合而成。有效成分含量(重量百分比)為增粘劑30-50％；增氧催化劑10-25％；強(qiáng)化劑10-25％；載體30-50％。添加劑的最佳組份為增粘劑35-39％；增氧催化劑11-15％；強(qiáng)化劑11-15％；載體35-39％。
添加劑作用機(jī)理添加劑選用田菁膠、海藻酸膠作為增粘劑，粘度高達(dá)3000CP，親水性強(qiáng)、擴(kuò)散性快，對含鐵物料有很強(qiáng)的粘結(jié)性，并且比CMC或CMS耐高溫性強(qiáng)；選用活性MnO2作為增氧催化劑，其在高溫下分解放氧，增加球團(tuán)內(nèi)部氧濃度，加速Fe3O4氧化成Fe2O3的速度。同時(shí)，MnO2分解生成物MnO還是Fe3O4氧化成Fe2O3的催化劑，加速完全氧化過程，縮短了焙燒時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。
選用Cr2O3、CeO2、B2O3作強(qiáng)化劑，是因?yàn)镃r、Ce、B與Fe在高溫下通過相互擴(kuò)散滲透產(chǎn)生網(wǎng)狀三元硼化物共晶牢固體，提高了球團(tuán)礦干燥時(shí)的抗爆裂溫度，同時(shí)球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度和抗磨指數(shù)也得到明顯改善。
選用活性MgO作為載體，是因?yàn)橐耘驖櫷磷髡辰Y(jié)劑的酸性球團(tuán)礦性能指標(biāo)均優(yōu)于其他人造富礦，但高溫軟熔性能較差?；钚訫gO能改善球團(tuán)礦的高溫冶金性能。因?yàn)榛钚訫gO在焙燒過程中能與鐵礦粉形成鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)、鎂浮氏體(FeO·MgO)和鎂固熔體。酸性球團(tuán)礦的高溫冶金性能，主要取決于高溫還原過程中球團(tuán)中心未還原層中浮氏體與渣相反應(yīng)生成的低熔點(diǎn)渣相及浮氏體本身的熔融溫度。添加劑以活性MgO作為載體，增加了球團(tuán)礦中MgO含量，形成鎂固溶體，提高了渣相的熔融溫度，鎂浮氏體的形成也提高了浮氏體的熔化溫度，同時(shí)活性MgO固溶于浮氏體抑制了FeO向渣內(nèi)的熔滲，從而減少了低熔點(diǎn)液相生成量，顯著改善了酸性球團(tuán)礦的高溫冶金性能。同時(shí)，活性MgO還能減少球團(tuán)礦的膨脹，當(dāng)球團(tuán)礦內(nèi)存一定的活性MgO時(shí)，在焙燒過程中就會形成穩(wěn)定的鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)，熔點(diǎn)1713℃，在還原時(shí)不會發(fā)生Fe2O3轉(zhuǎn)變成Fe3O4反應(yīng)，而生成的是FeO和MgO的固溶體，另外，由于Mg2+離子半徑(0.6×10-10m)小于Fe2+離子的離子半徑(0.74×10-10m)，Mg2+能均勻分布在浮氏體內(nèi)，不致引起局部化學(xué)還原反應(yīng)。因此，該種氧化球團(tuán)礦添加劑具有改善礦粉的成球性、提高生產(chǎn)率、降低返礦率，提高生球的強(qiáng)度和球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度與抗磨指數(shù)。同時(shí)，還能改善球團(tuán)礦的高溫冶金性能，在球團(tuán)礦的生產(chǎn)中配加0.4-0.6％的氧化球團(tuán)礦添加劑，得到的球團(tuán)礦指標(biāo)就能達(dá)到國家頒布的球團(tuán)礦質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求。
具體實(shí)施例方式
選取三種配方分別測試生球抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度、干燥時(shí)的抗爆裂溫度，成品球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度和抗磨指數(shù)及高溫軟熔性，對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(田菁膠)35％；增氧催化劑(MnO2)15％；強(qiáng)化劑(Cr2O320％、CeO220％、B2O360％)15％；載體(活性MgO)35％實(shí)施例2有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(田菁膠50％，海藻酸膠50％)37％；增氧催化劑(MnO2)13％；強(qiáng)化劑(Cr2O330％、CeO230％、B2O340％)13％；載體(活性MgO)37％實(shí)施例3有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(海藻酸膠)39％；增氧催化劑(MnO2)11％；強(qiáng)化劑(Cr2O340％、CeO240％、B2O320％)11％；載體(活性MgO)39％按照球團(tuán)礦質(zhì)量要求及檢驗(yàn)方法對本發(fā)明實(shí)施例1-3進(jìn)行試驗(yàn)，將添加劑按0.5％配加到球團(tuán)精粉中，測試生球抗壓強(qiáng)度、落下強(qiáng)度、爆裂溫度、返礦率，成品球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度、抗磨指數(shù)、軟熔溫度，還原時(shí)的體積膨脹率等指標(biāo)。
表1試驗(yàn)選用原料及添加劑性質(zhì)

表2基礎(chǔ)期生球和成品球質(zhì)量

表3試驗(yàn)期生球和成品球質(zhì)量

注實(shí)施例1、2、3添加劑配加量均為球團(tuán)原料總量的0.5％從試驗(yàn)結(jié)果表2、表3對比得出用0.5％的添加劑取代膨潤土，生球落下強(qiáng)度提高4次/個(gè)，抗壓強(qiáng)度提高3N/個(gè)，爆裂溫度升高300℃；成品球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度提高445N/個(gè)，還原膨脹率降低4.3％，軟化開始溫度升高90℃，軟熔溫度區(qū)間縮小44℃，900℃時(shí)還原率降低4.4％，1200℃時(shí)還原率提高17％。
權(quán)利要求
1.一種球團(tuán)礦用化學(xué)添加劑，其特征在于添加劑成分重量百分比為增粘劑30-50％；增氧催化劑為10-25％；強(qiáng)化劑為10-25％；載體為30-50％
2.根據(jù)權(quán)利1所述的添加劑，其特征在于添加劑成分重量百分比為增粘劑35-39％；增氧催化劑11-15％；強(qiáng)化劑11-15％；載體35-39％
3.根據(jù)權(quán)利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的增粘劑為田菁膠或海澡酸膠或二者混合物，混合物中各成分比例不限。
4.根據(jù)權(quán)利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的增氧催化劑為MnO2。
5.根據(jù)權(quán)利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的強(qiáng)化劑為Cr2O3、CeO2、B2O3混合物，混合物中各成分重量百分比不限。
6.根據(jù)權(quán)利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的載體為活性MgO。
7.根據(jù)權(quán)利1或2所述的添加劑的制備工藝，其特征在于制備根據(jù)配方按比例經(jīng)烘干、研磨、混勻、分裝而成，粒度≥200目的粉末劑型。
全文摘要
本發(fā)明是一種球團(tuán)礦用化學(xué)添加劑，為粉末狀復(fù)配混合物，粒度≥200目，其組分(重量百分比)為增粘劑30－50％；增氧催化劑為10－25％；強(qiáng)化劑為10－25％；載體為30－50％。本發(fā)明添加劑不含Si、Al、K、Na等對煉鐵有害的元素。其特征在于能完全取代膨潤土用于造球，基本不降低球團(tuán)礦品位，在球團(tuán)原料中配加0.4－0.6％的比例，就能達(dá)到和超過球團(tuán)礦質(zhì)量要求標(biāo)準(zhǔn)，還能明顯改善球團(tuán)礦的高溫冶金性能。其作用明顯優(yōu)于膨潤土。
文檔編號C22B1/242GK1851014SQ200610012030
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者劉虎生 申請人:劉虎生