用于制備錳礦石球團的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制備燒結錳礦石球團的方法。該方法包括制備造球進料，該造球進料包含細散的錳礦石和粘合劑；將該造球進料造球以制備生球團；和在鋼帶燒結爐中燒結該生球團。燒結步驟包括在鋼帶上將球團傳送通過不同溫度的工藝區(qū)，該工藝區(qū)包括至少一個干燥區(qū)、至少一個加熱區(qū)、至少一個燒結區(qū)和至少一個冷卻區(qū)，優(yōu)選三個。
【專利說明】用于制備猛礦石球團的方法 發(fā)明領域
[0001] 本發(fā)明涉及用于制備燒結的錳礦石球團的方法。本發(fā)明還涉及由所述方法制備的 燒結的猛礦石球團。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 與錳礦石的采礦、粉碎、運輸和處理有關獲得顯著量的細散的礦石顆粒。具有晶粒 尺寸低于6_9mm的細散的錳礦石不能直接被用于錳合金熔煉。細散的礦石容易在電爐中的 裝料頂部形成覆蓋物和渣殼。渣殼形成可引起氣體噴出，熔煉操作中的裝料沉降和大量擾 動的問題。
[0004] 當需要大量制備錳礦石燒結體時，通常將錳礦石粉造塊并采用帶式燒結裝置燒 結。燒結中使用的焦炭的量是大量的，甚至高達l〇w-%，因為錳礦石粉主要熔化于燒結工藝 中。然后，將產物一燒結的錳礦石一粉碎成顆粒尺寸低于50-75_。該產品是多孔的，硬的并 且是銳利的。將顆粒尺寸為6_75mm的粉碎產物供給到熔煉爐。使在該產品處理中產生的細 粒部分再循環(huán)回到造塊單元和燒結爐。該再循環(huán)負載可以高達燒結產品的15-20%。這樣大 百分比的再循環(huán)增加了燒結工藝的能量成本。
[0005] US 6063160公開了用于在傳送器型燒結裝置中以基本上連續(xù)的操作燒結具有顆 粒尺寸小于6mm的細散的含錳材料的方法。該工藝包括以下步驟：向細散的材料加入粘合劑 和任選的含碳材料，將所得混合物微造球，以及將微造球的組合物通過干燥和預加熱區(qū)、反 應和燒結區(qū)以及冷卻區(qū)。將燒結材料粉碎、篩選并輸送至熔煉設備。由此制備的燒結體缺乏 機械抗性以經得起過量的處理和長距離運送。
[0006] 現有技術中另一錳球團制備工藝使用錳礦石，該錳礦石已經在還原性氣氛下在流 化床中被煅燒。該工藝涉及錳礦石的熱處理(也已知為煅燒），接著造球和燒結。煅燒的目的 在于產生磁鐵礦并幫助通過磁分離去除鐵，得到錳礦石富集。熱處理的副作用是錳超氧化 物(manganese superior oxide)的分解，其干擾傳統(tǒng)制備工藝中的猛球團燒成。
[0007] WO 2010/009527 Al公開了從非煅燒的錳礦石制備錳球團的工藝。該工藝包括礦 石尺寸準備、助熔劑添加、凝聚劑(粘合劑)添加、導致粗球團的造球、以及通過干燥、預加熱 和加熱該粗球團的熱加工。
[0008] 在熔煉中，燒結球團相對于燒結體是優(yōu)選的，這是由于它們更高的孔隙度、均勻的 尺寸和均勻的形狀。
[0009] 盡管對于煉鋼重要，錳礦石球團的制備迄今仍沒有得到滿意的解決。從錳礦石難 以獲得物理性能足夠的錳球團。物理性能不足的球團在處理時在運送中和在爐內還原過程 中可產生過量的粉。由于床滲透性的損失，粉的產生可而導致還原過程中的產物損失或差 的材料性能。
[0010] 發(fā)明目的
[0011] 本發(fā)明的目的是提供用于制備燒結的錳球團的新的和改進的工藝。本發(fā)明的另一 目的是提供適合于制備不銹鋼的易用形式的錳礦石球團。
[0012] 發(fā)明概述
[0013] 根據本發(fā)明的方法由權利要求1中所呈現的內容表征。
[0014] 更確切地說，該方法包括制備造球進料，該造球進料包含細散的錳礦石和粘合劑； 將該造球進料造球以制備生球團；以及在鋼帶燒結爐中燒結該生球團，該燒結步驟包括在 鋼帶上將球團傳送通過不同溫度的工藝區(qū)，該工藝區(qū)包括至少一個干燥區(qū)、至少一個加熱 區(qū)、至少一個燒結區(qū)和至少一個冷卻區(qū)，優(yōu)選三個。
[0015] 在本發(fā)明的一個實施方案中，通過濕法研磨和過濾錳礦石粉制備細散的錳礦石。
[0016] 在本發(fā)明的另一個實施方案中，通過干法研磨錳礦石粉制備細散的錳礦石。
[0017] 在本發(fā)明的一個實施方案中，該方法包括研磨并篩選錳礦石以制備包含小于50 % 低于400目（38μπι)和40-85 %、更優(yōu)選55-70 %低于200目（74μπι)的顆粒尺寸分布。
[0018]在本發(fā)明的一個實施方案中，使用膨潤土作為粘合劑。膨潤土的量可以為0.5-1 · 0w-%、優(yōu)選為0 · 6-0 · 8w-%。
[0019] 在本發(fā)明的一個實施方案中，向該造球進料加入細碳（焦炭）。細碳的量可以為 0 · 1-2 · 0w-%、優(yōu)選為0 · 5-1 · 0w-%。
[0020] 在本發(fā)明的一個實施方案中，向該造球進料加入助熔劑。合適的助熔劑包括例如 石灰石、白云石和石英巖。
[0021] 在本發(fā)明的一個實施方案中，在干燥區(qū)中的停留時間為6-8分鐘，并且供給到干燥 區(qū)的干燥氣體的溫度為200-300 °C、優(yōu)選220-280 °C。如果干燥進行得太劇烈，則球團在干燥 區(qū)中破裂。
[0022]在本發(fā)明的另一個實施方案中，在兩個干燥區(qū)中干燥球團。在該情況下，在第一和 第二干燥區(qū)中的停留時間可以分別為7-8分鐘和5-6分鐘，并且供給到第一和第二干燥區(qū)的 干燥氣體的溫度可以分別為150_250°C和350-450°C。
[0023] 在本發(fā)明的一個實施方案中，在加熱區(qū)中的停留時間為5-12分鐘。
[0024] 在本發(fā)明的一個實施方案中，在燒結區(qū)中的停留時間為7-14分鐘。
[0025]在本發(fā)明的一個實施方案中，將燒結區(qū)中的物料床加熱至最高溫度為1200-1450 °C、優(yōu)選為 1250-1410°C、更優(yōu)選為 1280-1390°C。
[0026]在本發(fā)明的一個實施方案中，將來自冷卻區(qū)的空氣再循環(huán)至前述區(qū)中的至少一個 區(qū)。
[0027]由根據本發(fā)明的工藝制備的燒結的錳礦石球團具有至少150kg/直徑12mm的球團 的抗壓強度。
[0028] 發(fā)明詳述
[0029] 錳礦石的品質取決于礦床而大大改變。錳礦石典型地含有錳氧化物、硅酸鹽、碳酸 鹽和水合成分。錳礦石粉的揮發(fā)物含量可以為至多20.0%。一些錳礦石也含有方解石。例如 在錳礦石的挖掘、粉碎、篩選和洗滌中產生礦石粉。這種粉可以用作根據本發(fā)明制備燒結的 錳礦石球團的原料。
[0030] 錳礦石粉優(yōu)選在濕球磨機中進行濕磨。過濾來自濕法研磨的漿料以去除過量的 水。無需進一步干燥。濾餅構成造球進料的基礎。造球進料的目標細度是小于50%低于400 目（38以111)和40-85%、優(yōu)選55-70%低于200目（744111)。
[0031] 當原始礦石只含有極小濕度時，錳礦石粉的干法研磨是可能的。
[0032] 若有必要，可以篩選研磨的錳礦石以制備所需顆粒尺寸的細散的錳礦石。
[0033]向造球進料加入粘合劑。粘合劑優(yōu)選膨潤土，其可以以0.5-1 .Ow-%、優(yōu)選0.6-0.8wt-%的量向造球進料加入。在工業(yè)規(guī)模制備中，這樣的膨潤土的量是足夠的，而在實驗 室規(guī)模，制備可接受的球團所需的膨潤土的量可以更高。
[0034] 取決于細散的錳礦石的組成，可任選向造球進料加入細碳（焦炭或其他含碳材 料）。細碳的量可以為〇. 1-2.Ow-%、優(yōu)選為0.5-1. Ow-%。當錳礦石為含有大量MnO2的氧化 形式時，無需添加碳。在該情況下，在碳和氧之間的強放熱反應傾向于使球團的結構破裂。 當錳礦石含有少量例如碳酸鹽作為方解石時，可以使用碳。當錳礦石含有較大量的碳酸鹽 時，也可以使用少量的碳。碳反應釋放一氧化碳(CO);該反應是吸熱的，限制床層溫度的升 尚。
[0035] 取決于細散的錳礦石的組成，可任選向造球進料加入助熔劑。合適的助熔劑包括 石灰石、白云石、石英、石英巖、硅灰石及其任何混合物。當需要降低床層溫度時可以加入助 熔劑。助熔劑的需要取決于礦石的礦物學。當制備自熔性球團時也需要加入助熔劑以使熔 煉中的助熔劑添加需要最小化。
[0036]將由細散的錳礦石、膨潤土、細碳和任選的助熔劑組成的造球進料充分混合。必須 非常小心地控制造球進料的濕度含量?？梢栽谛D造球筒中或在造球盤上進行造球。優(yōu)選 在位于造球裝置的排出端下方的輥篩中篩選來自造球裝置的排出物。通常，將過大尺寸的 塊粉碎并與篩下部分(screen undersize)作為再循環(huán)載料返回造球進料制備。所需尺寸的 生球團可以落在供給至燒結爐的梭式裝料器的帶式輸送器上。
[0037] 可以在鋼帶燒結爐或帶式燒結爐中進行生球團的燒結。將燒結爐的球團塵和除塵 再循環(huán)回到造球進料。
[0038] 鋼帶型燒結爐包括環(huán)形傳送帶以運輸燒結進料經過燒結爐的階段。燒結設備中的 熱處理包括球團的干燥、加熱、燒結和冷卻的步驟。
[0039] 燒結爐優(yōu)選是多隔室爐，在多孔鋼傳送帶上攜帶生球團經過該爐。設置冷卻氣體 的逆流流動來將來自燒結球團的廢熱攜帶至進入前端隔室的那些。典型地，抽吸氣體并通 過位于傳送帶下方的風箱鼓吹冷卻空氣。優(yōu)選地，使用燒結球團作為鋼帶上的底層以保護 其免受過高溫度。
[0040] 燒結爐典型地包括作為第一區(qū)的至少一個干燥隔室。在干燥隔室中，優(yōu)選自第三 冷卻區(qū)再循環(huán)的熱氣可以通過床層被抽吸并因此床層開始干燥。干燥氣體的溫度優(yōu)選為 200-400°C。干燥區(qū)可以被分成兩個部分，特別是當球團的濕度大于10%時。然后第一干燥 區(qū)中的溫度范圍為200-300 °C?？梢酝ㄟ^調節(jié)通過第三冷卻區(qū)的冷卻空氣流來控制干燥溫 度。典型地，可以引導額外的再循環(huán)氣體繞過干燥隔室。
[0041] 燒結爐還包括作為第二區(qū)的至少一個加熱隔室。在該加熱隔室中，優(yōu)選自第二冷 卻區(qū)再循環(huán)的熱氣通過床層被抽吸以提高床層溫度。床層優(yōu)選被加熱至這樣的溫度，其中 生球團床層中的碳燃燒以開始燒結反應。熱氣的溫度優(yōu)選為1050-1150°C。優(yōu)選地，通過在 位于循環(huán)氣體管道中的燃燒器中燃燒燃料氣體來獲得所需的熱。
[0042]此外，燒結爐包括作為第三區(qū)的燒結隔室以獲得燒結球團。在燒結隔室中，優(yōu)選自 第一冷卻區(qū)循環(huán)的熱氣通常通過床層被抽吸。床的溫度優(yōu)選被提高至燒結溫度，取決于礦 物學其可以為1200-1450°C。燒結床層的最高溫度優(yōu)選為1250-1410°C、更優(yōu)選為1280-1390 °C?？梢酝ㄟ^在燃燒器中燃燒燃料氣體獲得燒結階段必需的熱。
[0043] 優(yōu)選地，可以分開地從每個前端區(qū)工藝氣體取出以控制燒結爐中的燒結溫度、壓 力和氣流曲線。典型地，在濕法洗滌器中清潔氣體。氣流可以通過控制廢氣扇的速度進行調 -K- To
[0044] 在優(yōu)選實施方案中，在一個或多個連續(xù)冷卻隔室中冷卻燒結球團。通過來自帶下 通過床層鼓吹空氣來冷卻燒結球團。可以將冷卻氣體循環(huán)至前端腔室。典型地，根據床層上 方隔室中的壓力設定，將空氣分別鼓吹至每個風箱。在冷卻區(qū)燒結反應常常仍然繼續(xù)一至 少部分地繼續(xù)一以進一步強化產物球團。
[0045] 典型地，將新鮮的燒結球團與底層球團一起排出并在傳送帶上輸送至篩選和球團 料倉?？梢詫⑦m合用作熔煉裝料的最終產物球團篩選成顆粒尺寸約6-16_。
[0046] 燒結球團的抗壓強度優(yōu)選超過150kg/直徑12mm的球團。該抗壓強度代表球團抗壓 縮力而不破裂的能力。通過將球團置于兩個鋼板之間并均勻施加測量的壓力直到球團斷裂 來測定抗壓強度?？箟簭姸缺硎鰹橐郧Э?球團計的施加壓力?？梢愿鶕率接嬎憧箟簭姸?Fl2mm ：
[0047] Fl2mn= (12/D)2*Fd，
[0048] 其中
[0049] -D是測量的球團直徑[mm];
[0050] _12是所需球團的參比直徑[mm];
[0051] -ro是測量的球團的抗壓強度[kg/球團]。
[0052] 燒結球團的總孔隙度優(yōu)選為10-50%、更優(yōu)選為12-40%。燒結球團的真密度優(yōu)選 為 3_5g/cm3、更優(yōu)選為 3 · 5-4 · 5g/cm3。
[0053]由錳球團燒結爐接收的產品是硬的多孔球團，其具有恒定的物理和化學性質。根 據本發(fā)明制備的錳礦石球團可以被用作制造錳鐵、硅錳和鉻錳鐵合金的原料。
[0054] 在制備燒結球團中的塵再循環(huán)負載比制備常規(guī)燒結產品低得多，因為不需要燒結 產品的粉碎。球團耐受處理和運送而不會破裂或產生過量的塵。
[0055] 實施例1
[0056]采用巴西錳礦石樣品以實驗室規(guī)模進行造球和燒結測試。該礦石為氧化型，并且 它含有不同類型的氫氧化物。樣品的主相包括錳氧化物、軟錳礦、水羥錳礦(vernadite)、鈣 鎂錳礦、三水鋁礦、珍珠石、高嶺石、氧化硅和莫來石。礦粉的化學分析示于表1中。
[0057] 在直徑400mm的實驗室盤上進行造球測試。將由干錳礦石粉、膨潤土以及在一些測 試中作為助熔劑的方解石組成的造球混合物先人工混合，然后在實驗室混合器中混合。將 混合批料人工供給到造球盤上。按照形成球團用水噴霧器將進料潤濕。所需的球團直徑是 12_。造球之后，測量濕球團和干球團的直徑和抗壓強度。測量濕球團的濕度。
[0058]表1
[0060]在感應爐中進行燒結測試。將球團裝入IlOml的氧化鋁坩堝中。將坩堝置入感應爐 中的大石墨坩堝中。將石墨坩堝蓋上蓋子。在整個測試過程中向坩堝中鼓吹空氣并測量溫 度。根據用于實驗室規(guī)模的鋼帶燒結的所需溫度曲線來加熱球團?？箟簭姸饶繕耸?50kg/ 球團（與12mm尺寸成比例）。三個測試中的最高溫度為1350°C、1300°C和1250°C。在最高溫度 的停留時間為9-12分鐘。
[0061 ]當造球進料含有100單位礦石、5.2單位方解石和1.0單位膨潤土時，潮濕球團的抗 壓強度為1.5kg/球團，而干球團的抗壓強度為7.8kg/球團。該級別的抗壓強度是足夠高的。 球團的濕度含量為大約15%。
[0062] 在1300°C燒結后實現了200kg/直徑12mm的球團的抗壓強度目標。在不同最高溫度 進行燒結步驟后的抗壓強度示于表2中。
[0063]表 2
LUU03」 測訊結米衣明，η」以仕丄M規(guī)悮丄乙屮市I」食民壯茆頃紹結砵團。
[0066] 實施例2
[0067] 采用兩種南非錳礦石Zl和Ζ2以及巴西錳礦石Ζ3以中試規(guī)模進行分批燒結測試。 [0068] 測試步驟
[0069] 研磨測試樣品以制備用于分批造球和燒結測試的期望細度的錳礦石粉。采用壓力 磨機和振動式Pal Ia磨機在干燥狀態(tài)下進行研磨。
[0070] 分批造球的目的是研究細散的錳礦石的造球性質以及制備用于分批燒結測試的 球團。將研磨的錳礦石粉與膨潤土進行混合。在一些情況下，還加入焦炭。使用造球盤進行 造球測試。將批料人工供給到盤上。按照形成球團用水噴霧器將進料潤濕。所需的球團晶粒 尺寸是12mm。
[0071] 使用分批燒結系統(tǒng)進行燒結測試，該系統(tǒng)由丁烷燃燒器、燃燒室、燒結反應器和必 要的氣體線路組成。氣體線路配備有必要的水冷閥以引導燃燒氣體至反應器和引導廢氣至 氣體清潔系統(tǒng)。通過自動工藝控制系統(tǒng)連續(xù)控制燒結過程。
[0072]分批燒結工藝包括以下區(qū)：
[0073] 1)用燃燒氣體干燥；
[0074] 2)使用氧富集用燃燒氣體加熱；
[0075] 3)使用氧富集用燃燒氣體燒結；以及 [0076] 4)用空氣或氮冷卻。
[0077] 在一些測試中，干燥區(qū)和加熱區(qū)被分成兩個不同的區(qū)。針對每個區(qū)預先選擇氣體 進料量和停留時間。通過丁烷的量、空氣比以及氧富集來控制燃燒氣體的溫度。燃燒氣體從 上部進入反應器。此外，將冷卻氣體液從上部輸送進入反應器。在工業(yè)規(guī)模工藝中，會從下 方將燃燒氣體和冷卻氣體供給到物料床。
[0078] 將潮濕生球團裝入反應器中的底層上，該底層由先前燒結的棕色球團組成。兩層 的高度為大約200mm。燒結程序完成之后，將分批反應器冷卻至低于100°C并且從反應器排 出燒結球團。將燒結球團床層分成用于實驗室測試的三個不同的段。這些區(qū)是上部段 (50mm)、中部段(IOOmm)和下部段(50mm)。在每個測試之后改變保護底層。
[0079] 測試材料
[0080] 用作測試材料的錳礦石粉最初對于造球來說太粗，這是它們不得不被研磨的原 因。在干燥狀態(tài)下研磨測試材料。目標細度是小于50 %低于400目（38μπι)和65-70 %低于200 目（74μπι)。這些目標值比在鉻鐵礦造球和燒結中常用的值更粗，以避免球團由于礦石的揮 發(fā)性成分的分解作用而破裂。
[0081 ]在分批造球和燒結測試中使用的研磨過的錳礦石粉Ζ1-Ζ3的晶粒尺寸示于表3中。 Zl和Ζ2代表來自南非礦床的錳礦石粉，而Ζ3代表來自巴西礦床的錳礦石粉。
[0082]衷 3
[0084] 測試的錳礦石材料Ζ1-Ζ3的化學分析示于表4中。
[0085] 由于其高含量的方解石，Zl錳礦石含有比Ζ2錳礦石多得多的揮發(fā)物。在熔煉中需 要考慮Zl猛礦石的尚f丐含量。
[0086] Z2錳礦石比Zl錳礦石富含錳，但其Mn/Fe比明顯低于Zl錳礦石。在Z2錳礦石中，水 與不同的氫氧化物組合。
[0087] Z3錳礦石也具有非常高的揮發(fā)物含量。Z3錳礦石是氧化礦石，并且它還含有許多 氫氧化物。
[0088] 表 4
[0090] 至于測試材料的主相，Zl錳礦石粉可以被分成三種礦物學類型:錳氧化物、硅酸鹽 和碳酸鹽。基于碳酸鹽的顆粒中錳相是浸染的。氧化錳相表現為方鐵錳礦(Mn 2O3)和黑錳礦 (Mn3〇4)晶粒。娃酸鹽相由娃酸猛晶粒(諸如褐猛礦和caryoplite)組成。碳酸鹽相表現為鎂 猛方解石(kutnor i t e)和方解石晶粒。
[0091] Z2錳礦石粉的微結構不同于Zl錳礦石粉的微結構。Z2錳礦石沒有含有與Zl錳礦石 一樣多的碳酸鹽。Z2錳礦石可以被分成兩種形態(tài)學類型:錳氧化物和硅酸鹽。錳氧化物表現 為方鐵錳礦和黑錳礦。硅酸鹽相由褐錳礦、硅酸錳鈣和蠟硅錳礦組成。這些氧化物和硅酸鹽 相是非常細浸染的。硅酸鹽晶粒還含有鐵氧化物夾雜物。碳酸鹽表現為方解石。
[0092] Z3錳礦石粉為氧化類型。該錳礦石主要含有三種水合成分:水羥錳礦、三水鋁礦和 針鐵礦。氫氧化物含有雜質。氫氧化錳含有少量鐵和鋁。錳和鋁還形成水合硅酸鹽。鐵表現 為針鐵礦，其含有鋁。Z3錳礦石還含有純MnO 2和SiO2晶粒。鉀和鋇出現于氫氧化錳中。
[0093] 測試結果
[0094] 造球和燒結測試的目標是找到合適的燒結條件以制備用于在電爐中熔煉的合適 球團等級。所研究的參數是焦炭添加和不同燒結區(qū)中的停留時間和溫度。在每個測試中使 用相同量的膨潤土。
[0095]總共進行了 23個造球和分批-燒結測試。在8個測試中使用Z2錳礦石，并在11個測 試中使用Zl錳礦石。用Zl和Z2的混合物進行兩個測試。在兩個測試中使用Z3錳礦石。在下文 中，每種礦石的結果被分別呈現和注釋。Z3礦石的許多結果取自一些由相同的礦石完成的 更早的研究并與這些研究的結果進行比較。
[0096] Z2球團的強度
[0097] Z2錳礦石的燒結球團的抗壓強度非常高。在礦石造球過程中非常小心地控制水的 添加。由于過量的濕度，球團變粘并且它們也失去了其圓形，易于變成橢圓的。焦炭添加使 得造球更難。
[0098] 生球團的濕度含量范圍為6.1-7.5%。濕強度為2.2-2.7kg/球團，干強度為4.6-6.4kg/球團。這些強度值足夠高。
[0099] 在一些測試中燒結球團的抗壓強度非常高。可以測得超過300kg/球團的抗壓強 度。在燒結過程中，球團尺寸縮小了 一點。
[0100] 在導致制備可接受的球團的測試中，干燥氣體的最高溫度為300°C。當開始冷卻 時，將進料氣體溫度提高至1150°C。床層中的最高溫度在底部為大約1200°C，中部為1250 °C，在床層的頂部為1280°C。在干燥區(qū)、加熱區(qū)和燒結區(qū)中的總停留時間為22.5分鐘。
[0101] 在許多工藝條件下，Z2錳礦石的燒結球團的抗壓強度是好的。無冷卻的最小總停 留時間為21.5分鐘。干燥時間在6-8分鐘之間變化。加熱時間為5-12分鐘，燒結時間為7-14 分鐘。
[0102] 當沒有使用焦炭或者碳添加為，強度值是令人滿意的。
[0103] Zl球團的強度
[0104] Zl錳礦石的造球是容易的，并且焦炭添加使得其甚至更加容易。由Zl錳礦石粉制 得的球團的抗壓強度起初明顯低于Z2錳礦石的球團。確定了制備用于熔煉的好球團所需的 參數。
[0105] 生球團的濕度含量范圍為6.8-7.2%。濕強度為2.6-3.4kg/球團，干強度為11.8-16.2kg/球團。這些強度值足夠高。Zl錳礦石球團的干強度大約是Z2錳礦石球團的干強度的 兩倍。
[0106] 在燒結中球團縮小得相當多。這可能是由于大量的方解石，其在燒結過程中分解。
[0107] 分批燒結測試顯示，Zl錳礦石球團在大約1400 °C開始熔化，其因此形成燒結中的 溫度上限。
[0108]在一些測試中的燒結球團的抗壓強度是可以接受的（超過200kg/球團，不與12mm 成比例）。當在干燥、加熱和燒結步驟中的總停留時間為24-26分鐘時獲得最佳結果。
[0109] 0.5%Cfix的碳添加似乎高到足以保持物料床的底層溫度足夠高。更大的焦炭量似 乎使得球團甚至更弱。焦炭在球團內部建立還原性氣氛，其可以還原錳氧化物并消耗能量。 方解石的分解釋放C0 2,其與球團內部的碳反應。這消耗能量并且氣體體積增加。這些因素 可以降低球團的抗壓強度。
[0110] 作為實例，在一個成功的燒結測試中，在干燥期結束時干燥氣體的溫度為大約300 °C。床層的最高溫度稍低于1400°C。開始冷卻之前，進料氣體的溫度為1200°C。床層中部的 溫度為 1300_1350°C。
[0111] Z3球團的強度
[0112] Z3錳礦石的顆粒尺寸分布與Z2和Zl錳礦石的顆粒尺寸分布幾乎相同。造球非常成 功。生球團的濕強度和干強度均足夠高。
[0113]在燒結過程球團縮小得相當多。如果燒結工藝中總停留時間太短，則Z3燒結球團 的抗壓強度不是非常好。
[0114] 在用Z3錳礦石進行的研究中，得到大約300kg/直徑IOmm的球團的抗壓強度，這是 非常好的。在測試中，燒結工藝(干燥、加熱和燒結，無冷卻）中的總停留時間為29分鐘，這是 足夠長的。在干燥的兩個階段中的停留時間為7-8分鐘和5-6分鐘。因此，總干燥時間為12-14分鐘。
[0115] 燒結球團的其他性質
[0116] 使用改進的Tumbler方法研究燒結球團的耐磨性。批由Ikg的樣品組成。在配備有 六個提升機構的鋼筒中進行測試。90分鐘的旋轉時間之后，用0.6mm和5.Omm的篩子篩選整 個批料。耐磨性值顯示球團對抗磨損的耐久性。該值越低，球團的耐磨性越高。燒結球團的 耐磨性值示于表5中。
[0117] Zl和Z3球團的改進Tumbler值優(yōu)異。Z2球團的耐磨性最高，但它們的抗壓強度優(yōu) 異。但是Z2球團的Tumb I er值與絡鐵礦礦石球團的Tumb I er值在相同水平。
[0118] 表5
[0120] 密度和孔隙度常常被用于描述燒結球團的結構。取自物料床的中層的燒結球團的 密度和孔隙度示于表6中。
[0121] 真密度是球團的質量除以體積，該體積不包括球團內的孔隙空間。使用氦比重計 測量真密度。對于該測定，將球團研磨成_74μπι的晶粒尺寸。
[0122] 表6
[0124] 堆密度是球團的質量除以體積，該體積還包括顆粒間空間，即孔隙度因子。測量了 二十個球團的直徑，每個均從三個方向，并計算平均直徑。球團一起稱重。計算球團的平均 重量和堆密度。
[0125] 基于堆密度和真密度計算總孔隙度。
[0126] 在真空下在去離子水中測定表觀密度。稱重二十個球團并置于燒杯中且一起稱 重。燒杯填充去離子水至確切體積。對具有球團和水的燒杯進行稱重。將球團與水輕輕倒入 含有水的抽吸瓶。將瓶與真空栗連接。在真空下從球團除去空氣。對具有充滿水的開孔孔隙 度的球團進行稱重?；诟汕驁F的質量、干球團的堆體積、開孔孔隙度形式的水的質量和水 的密度計算表觀密度。
[0127] Zl球團的總孔隙度非常高并且比Ζ2球團的總孔隙度大得多。孔隙度不同的主要原 因可能是因為這樣的事實:Zl錳礦石含有比Ζ2錳礦石多得多的揮發(fā)物。
[0128] Ζ3錳礦石球團具有最低的孔隙度。在燒結中這些球團縮小得相當多。此外，在Ζ3球 團的表面上似乎有熔化相。
[0129] Ζ2球團的真密度和堆密度大于其他球團的這些密度。
[0130] 對來自所選燒結測試的球團進行化學分析。這些化學分析的結果呈現于表7中。
[0131]表7
[0133] Z3和Zl球團的錳含量比原始礦石的錳含量高得多。這是由于礦石在燒結中的大量 重量損失，特別是揮發(fā)物的分解。Z3球團的鋁含量比Zl和Z2球團高得多。Zl球團的鈣含量 高。這將使得在熔煉中使用"拋棄爐渣方法"成為可能。
[0134] 這些中試規(guī)模的測試給出了關于在錳礦石粉的造球和燒結中將要使用的優(yōu)化條 件的信息。研磨的錳礦石粉適合造球。濕和干球團的抗壓強度足夠高。在干燥過程中錳球團 非常容易分裂，這是為何應當非常小心地進行干燥的原因。應當基于錳礦石粉的組成來選 擇燒結條件。
【主權項】
1. 用于制備燒結錳礦石球團的方法，該方法包括以下步驟： 一制備造球進料，該造球進料包含細散的錳礦石和粘合劑； 一將該造球進料造球以制備生球團；以及 一在鋼帶燒結爐中燒結該生球團，該燒結步驟包括在鋼帶上將球團傳送通過不同溫度 的工藝區(qū)，該工藝區(qū)包括至少一個干燥區(qū)、至少一個加熱區(qū)、至少一個燒結區(qū)和至少一個冷 卻區(qū)，優(yōu)選三個。2. 根據權利要求1的方法，包括通過濕法研磨和過濾從錳礦石粉制備細散的錳礦石的 步驟。3. 根據權利要求1的方法，包括通過干法研磨從錳礦石粉制備細散的錳礦石的步驟。4. 根據權利要求2或3的方法，包括研磨并篩選錳礦石以制備包含小于50%低于400目 (38μπι)和40-85 %、更優(yōu)選55-70 %低于200目（74μπι)的顆粒尺寸分布。5. 根據權利要求1-4任一項的方法，其中使用膨潤土作為粘合劑，膨潤土的量為0.5- 1 · 0w-%、優(yōu)選為0 · 6-0 · 8w-%。6. 根據權利要求1-5任一項的方法，包括向該造球進料加入細碳，細碳的量為0.1- 2 · 0w-%、優(yōu)選為0 · 5-1 · 0w-%。7. 根據權利要求1-6任一項的方法，包括向該造球進料加入助熔劑。8. 根據權利要求1-7任一項的方法，其中在干燥區(qū)中的停留時間為6-8分鐘，并且供給 到干燥區(qū)中的干燥氣體的溫度為200-300°C、優(yōu)選220-280°C。9. 根據權利要求1-7任一項的方法，包括在兩個干燥區(qū)中干燥球團，在第一和第二干燥 區(qū)中的停留時間分別為7-8分鐘和5-6分鐘，并且供給到第一和第二干燥區(qū)的干燥氣體的溫 度分別為 150-250 °C 和350-450 °C。10. 根據權利要求1-9任一項的方法，其中在加熱區(qū)中的停留時間為5-12分鐘。11. 根據權利要求1-10任一項的方法，其中在燒結區(qū)中的停留時間為7-14分鐘。12. 根據權利要求1 -11任一項的方法，其中將燒結區(qū)中的物料床加熱至最高溫度為 1200-1450°C、優(yōu)選為 1250-1410°C、更優(yōu)選為 1280-1390°C。13. 根據權利要求1-12任一項的方法，其中在干燥區(qū)、加熱區(qū)和燒結區(qū)中的總停留時間 為20-35分鐘、優(yōu)選為21-30分鐘、更優(yōu)選為22-26分鐘。14. 根據權利要求1-13任一項的方法，其中將來自冷卻區(qū)的空氣再循環(huán)至前述區(qū)中的 至少一個區(qū)。15. 由根據權利要求1 -14任一項的方法制備的燒結錳礦石球團，其中燒結球團的抗壓 強度為至少150kg/直徑12mm的球團。
【文檔編號】C22B1/24GK105829551SQ201480069282
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】P·梅克拉, H·克羅格魯斯, V·基維嫩
【申請人】奧圖泰(芬蘭)公司