專利名稱：一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種鐵礦氧化球團礦制備方法，特別是指一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法。屬于鋼鐵冶金球團礦制備技術領域。
背景技術：
近年來，為貫徹高爐煉鐵的“精料”方針，國內絕大部分高爐的酸性氧化球團礦入爐比例呈逐年提高的趨勢。磁鐵精礦是生產(chǎn)氧化球團礦公認的優(yōu)質原料，但隨著酸性球團礦需求量的增長，導致鐵礦球團生產(chǎn)用的優(yōu)質磁鐵礦資源供應日趨緊張。利用進口優(yōu)質鐵礦資源是緩解我國球團生產(chǎn)原料短缺的必要途徑。然而，進口優(yōu)質鐵精礦多為高品位的赤鐵礦、鏡鐵礦等氧化礦物，當其用于生產(chǎn)氧化球團礦時，存在生球質量差，預熱焙燒溫度高、 時間長，能耗高等問題，研究以全赤鐵礦為原料制備氧化球團礦的方法具有重要的意義。鏡(赤)鐵礦屬高氧化度的鐵礦物，其主要分子式為狗203。當其用于生產(chǎn)氧化球團礦時，主要存在以下兩方面的問題一是原料的成球性較差，因而不得不添加較多的膨潤土以保證其生球質量，一般膨潤土的添加量為2% 3%，使得成品球團礦品位顯著降低； 二是所要求的預熱和焙燒溫度高，只有當焙燒溫度超過1300°C時，才能觀察到!^e2O3晶體顆粒明顯長大，晶粒之間才會形成連接橋；到1350°C時，晶粒才能發(fā)生再結晶，從而保證球團礦的強度。而當焙燒溫度超過1350°C時，赤鐵礦將按下式發(fā)生分解6F%03 — 4F%04+02，其結果是造成球團礦強度下降。針對鏡鐵礦和赤鐵礦生產(chǎn)氧化球團過程中存在的上述問題，國內外許多學者采用原料預處理(潤磨、高壓輥磨等)、配加新型粘結劑(改性膨潤土、有機粘結劑等)、內配含碳物質(無煙煤、焦粉、含碳塵泥等)、內配磁鐵礦、內配堿性熔劑(消石灰、石灰石、白云石等)等技術已進行了大量研究1)采用潤磨或高壓輥磨預處理方式改善原料的成球性能， 提高生球質量，進而改善鏡鐵礦球團的預熱和焙燒性能。此方法雖然有一定的效果，但潤磨存在處理能力低、能耗和鋼耗高等問題，而高壓輥磨的電耗也較高；幻用改性膨潤土或純有機粘結劑(CMC、佩利多等)全部或部分代替膨潤土，原料的成球性和生球質量得到一定提高，但存在球團礦強度和IFe品位不高，或生球爆裂溫度降低等問題；幻配加含碳物質， 可在一定程度上改善鏡鐵礦或赤鐵礦球團的預熱焙燒性能，但生球的強度改善并不明顯， 而且爆裂溫度還會由于內配碳而有所下降；4)內配磁鐵礦，可顯著改善鏡(赤)鐵礦的預熱焙燒性能，但磁鐵礦的配加量要求達到30%以上才能體現(xiàn)出較好的效果，當采用鏡鐵礦配加磁鐵礦生產(chǎn)球團時磁鐵礦的比例要求達到70%以上，這一方法要求球團廠大量外購磁鐵礦；5)內配堿性熔劑(消石灰、石灰石、白云石等)，也能較好的改善鏡(赤)鐵礦的預熱焙燒性能，但生產(chǎn)的產(chǎn)品多為熔劑性球團礦，加入高爐冶煉時爐料結構和性質會明顯改變， 從而影響高爐煉鐵的技術經(jīng)濟指標。因此，為有效解決全鏡(赤)鐵礦用于氧化球團生產(chǎn)時存在的難成球，在預熱焙燒過程中存在的適宜預熱焙燒溫度高、時間長等問題，開發(fā)全鏡(赤)鐵精礦制備氧化球團礦的有效方法，緩解國內鐵礦球團生產(chǎn)用的磁鐵礦原料緊缺的局勢，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之不足而提供一種工藝方法簡單、制備的赤鐵精礦生球質量好，預熱及焙燒溫度低、時間短的由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法。本發(fā)明一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，是首先將赤鐵精礦預處理至比表面積大于等于1300cm2 · g—1后，添加占赤鐵精礦總量的質量百分數(shù)為0. 5% 1. 6%的復合添加劑得到混合料；然后，對混合料進行潤磨；潤磨料依次經(jīng)過造球、干燥、預熱、焙燒， 即得到氧化球團礦。所述復合添加劑由70% 90%腐殖酸、5% 10%過氧化鈣和5% 20%硼鐵礦混合組成，混合后細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)不低于95%。本發(fā)明一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法中，所述預處理方式為高壓輥磨。本發(fā)明一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法中，所述潤磨工藝參數(shù)為潤磨時間;3min 8min，潤磨時，添加占混合料總量的質量百分數(shù)為5% 8%的水，潤磨介質填充率16 20 %，混合料的填充率20 % 25 %。本發(fā)明一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法中，所述預熱工藝參數(shù)為預熱溫度為950°c 1000°C，預熱時間6min IOmin ；所述焙燒工藝參數(shù)為焙燒溫度1240°C 1290°C，焙燒時間 6min IOmin0本發(fā)明一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法中，所述腐殖酸是在褐煤或風化煤堿溶抽提過程中添加N-醌和硼砂改性后得到的產(chǎn)品，具體制備工藝是在粒度小于等于 3mm的褐煤或風化煤中添加占褐煤或風化煤質量20% 50%的水，攪拌均勻，然后，添加占褐煤或風化煤質量7 12 %的NaOH和占褐煤或風化煤質量0. 5 2 %的N-醌與硼砂的混合物，在60 80°C抽提30 40min后過濾，取濾液用鹽酸調pH至6 7，靜置，待無沉降后過濾，取濾渣，干燥、研磨至粒度小于等于0. 1mm，即得到腐殖酸。本發(fā)明的技術原理在于(1)鏡(赤)鐵精礦采用高壓輥磨預處理，提高其比表面積，增大復合添加劑與鐵精礦表面接觸和相互作用的幾率；( 復合添加劑中的改性腐植酸含有大量的羧基、酚羥基(-C00H、-0H)等含氧官能團，可明顯改善鐵精礦表面的親水性，成球過程中這些活性官能團與鐵礦顆粒之間發(fā)生化學吸附作用，因而顯著提高了生球質量，尤其是生球的落下強度；C3)復合添加劑與鐵精礦組成的混合料采用潤磨預處理，潤磨除了使兩者混合均勻之外，更主要的就是強化改性腐植酸在鐵精礦表面的鋪展和吸附； (4)復合添加劑中的改性腐植酸所占的質量百分數(shù)為70% 90%，而改性腐植酸是從褐煤或風化煤中提取的大分子有機化合物，其主要組分為C、H、0，在加熱過程中會發(fā)生分解或燃燒，殘留量極少，這對提高成品球團礦的IFe品位有利；( 改性腐植酸在球團加熱過程中還會產(chǎn)生少量還原性氣體(如0)、吐等)，使鏡(赤)鐵礦球團中的少量原生!^e2O3還原為磁鐵礦或浮士體，進一步加熱條件下，磁鐵礦或浮士體可被氧化為次生狗203，而次生!^e2O3 具有較強的活性，促進了原生狗203晶粒的長大和互連，從而提高球團礦的強度；(6)另一方面，改性腐植酸的分解或燃燒將釋放出較多的熱量，也促進了球團內部!^e2O3晶粒的長大和再結晶，這對降低球團適宜的預熱和焙燒溫度、縮短預熱和焙燒時間有利；(7)復合添加劑中的過氧化鈣在加熱過程中分解為CaO和02，CaO與!^e2O3可反應生成少量鐵酸鈣液相，進一步改善了球團內部固相擴散反應的條件，而產(chǎn)生的少量A可加速球團內部腐植酸的分解
4和燃燒；(8)硼鐵礦中的硼可顯著強化固相擴散反應，為降低預熱和焙燒溫度，縮短預熱和焙燒時間，提高球團礦的強度提供有利條件。采用本發(fā)明提供的一種由全鏡(赤)鐵精礦制備氧化球團礦的方法，有效解決了難造塊鏡(赤)鐵精礦制備氧化球團過程中存在的生球質量差，預熱和焙燒溫度高、時間長，成品球團礦強度低，以及由此帶來的實際生產(chǎn)中對設備材質要求苛刻等問題，有效實現(xiàn)了鏡(赤)鐵礦在氧化球團生產(chǎn)中的高效利用。與傳統(tǒng)的膨潤土球團制備方法相比，采用本發(fā)明，其生球落下強度提高1. 5次·(0. 5m)-1以上，球團適宜預熱溫度降低50°C 100°C， 適宜焙燒溫度降低40°C 90°C，預熱時間和焙燒時間均縮短1/3以上；成品球團礦抗壓強度提高800N/個以上，IFe品位提高0. 8% 1. 2%。綜上所述，本發(fā)明工藝方法簡單、制備的赤鐵精礦生球質量好，預熱及焙燒溫度低、時間短，適于赤鐵精礦制備氧化球團礦，特別適應于鏡鐵精礦氧化球團礦的制備?？蓪崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。下面結合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式對照例對照例1采用100%的某鏡鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 67. 03%, FeO 0. 39%,SiO2 2.02%。首先采用高壓輥磨將其比表面積輥磨至1350cm2 .g—1，再將占鏡鐵礦質量百分比為2. 5%的膨潤土與細粒鏡鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為 2. 8次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在優(yōu)化的參數(shù)條件下進行預熱焙燒，預熱溫度1050°C，預熱時間15min，焙燒溫度1330°C，焙燒時間15min，所得預熱球團抗壓強度為410N ·個―1，焙燒球團抗壓強度為2150N 個、成品球團礦IFe品位為65. 52%。對照例2采用100%的某赤鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 66. 72%, FeO 0.81%,SiO2 2. 15%。首先采用高壓輥磨將其比表面積輥磨至1380cm2 .g—1，再將占赤鐵礦質量百分比為2. 5%的膨潤土與輥磨赤鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為 2. 9次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在優(yōu)化的參數(shù)條件下進行預熱焙燒，預熱溫度1050°C，預熱時間15min，焙燒溫度1330°C，焙燒時間15min，所得預熱球團的抗壓強度為425N ·個一1， 焙燒球團抗壓強度為2260N ·個―1，成品球團礦IFe品位為65. 18%。
具體實施例本發(fā)明實施例中所采用的腐殖酸，采用以下工藝制備在粒度小于等于3mm的褐煤或風化煤中添加占褐煤或風化煤質量20 % 50 %的水，攪拌均勻，然后，添加占褐煤或風化煤質量7 12%的NaOH和占褐煤或風化煤質量0. 5 2%的N-醌與硼砂的混合物， 在60 80°C抽提30 40min后過濾，取濾液用鹽酸調pH至6 7，靜置，待無沉降后過濾， 取濾渣，干燥、研磨至粒度小于等于0. Imm,即得到腐殖酸。實施例1 采用100%的某鏡鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 67. 03%, FeO0. 39%, SiO2 2. 02%。首先采用高壓輥磨將鏡鐵礦比表面積輥磨至1450cm2 · g—1，再將占鏡鐵礦質量百分比為0.5%的復合添加劑與細粒鏡鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為4. 3次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度1000°C，預熱時間6min，焙燒溫度1290°C，焙燒時間6min的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 490N 個―1，焙燒球團抗壓強度為 個―1，成品球團礦IFe品位為66. 72%。其中復合添加劑中的腐殖酸占90 %，過氧化鈣占5 %，硼鐵礦占5 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為95%。實施例2 采用100%的某鏡鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 67. 03%, FeO 0.39%, SiO2 2.02 %。首先采用高壓輥磨將鏡鐵礦比表面積輥磨至1380cm2 · g—1，再將占鏡鐵礦質量百分比為1.0%的復合添加劑與細粒鏡鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為4. 7次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度975°C，預熱時間8min，焙燒溫度1270°C，焙燒時間Smin的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 506N 個―1，焙燒球團抗壓強度為3120N 個―1，成品球團礦IFe品位為66. 50%。其中復合添加劑中的腐殖酸占80 %，過氧化鈣占8 %，硼鐵礦占12 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為98%。實施例3 采用100%的某鏡鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 67. 03%, FeO 0. 39%, SiO2 2. 02%。首先采用高壓輥磨將鏡鐵礦比表面積輥磨至1300cm2 · g—1，再將占鏡鐵礦質量百分比為1.6%的復合添加劑與細粒鏡鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為5. 3次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度950°C，預熱時間lOmin，焙燒溫度1240°C，焙燒時間IOmin的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 495N 個―1，焙燒球團抗壓強度為3086N 個―1，成品球團礦IFe品位為66. 32%。其中復合添加劑中的腐殖酸占70 %，過氧化鈣占10 %，硼鐵礦占20 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為100%。實施例4 采用100%的某赤鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 66. 72%, FeO 0. 81%, SiO2 2. 15%。首先采用高壓輥磨將赤鐵礦比表面積輥磨至1450cm2 · g—1，再將占赤鐵礦質量百分比為0.5%的復合添加劑與細粒赤鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為4. 8次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度1000°C，預熱時間6min，焙燒溫度1290°C，焙燒時間6min的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 515N 個―1，焙燒球團抗壓強度為3060N 個―1，成品球團礦IFe品位為66. 38%。其中復合添加劑中的腐殖酸占90 %，過氧化鈣占5 %，硼鐵礦占5 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為95%。實施例5 采用100%的某赤鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為IFe 66. 72%, FeO 0.81%, SiO2 2.15%。首先采用高壓輥磨將赤鐵礦比表面積輥磨至1380cm2 · g—1，再將占赤鐵礦質量百分比為1.0%的復合添加劑與細粒赤鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為5. 3次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度975°C，預熱時間8min，焙燒溫度1270°C，焙燒時間Smin的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 530N 個―1，焙燒球團抗壓強度為3190N 個―1，成品球團礦IFe品位為66. 12%。其中復合添加劑中的腐殖酸占80 %，過氧化鈣占8 %，硼鐵礦占12 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為98%。實施例6 采用100%的某赤鐵礦制備氧化球團礦，其主要化學成分為 θ 66. 72%, FeO 0. 81%, SiO2 2. 15%。首先采用高壓輥磨將赤鐵礦比表面積輥磨至1300cm2 · g—1，再將占赤鐵礦質量百分比為1.6%的復合添加劑與細粒赤鐵礦充分混勻，潤磨，造球，所得生球的落下強度為5. 9次·(0. 5m)-1 ；生球經(jīng)干燥后，在預熱溫度950°C，預熱時間lOmin，焙燒溫度1240°C，焙燒時間IOmin的條件下先后進行預熱和焙燒，所得預熱球團抗壓強度為 510N 個―1，焙燒球團抗壓強度為3204N 個―1，成品球團礦IFe品位為65. 98%。其中復合添加劑中的腐殖酸占70 %，過氧化鈣占10 %，硼鐵礦占20 %，使用時，將復合添加劑細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)為100%。分析實施例1-6與對比例1、2所制備的赤鐵精礦球團性能參數(shù)可知，本發(fā)明制備的球團較對比例所制備的球團，其生球落下強度提高1. 5次·(0. 5m)-1以上，球團適宜預熱溫度降低50°C 100°C，適宜焙燒溫度降低40°C 90°C，預熱時間和焙燒時間均縮短1/3 以上；成品球團礦抗壓強度提高800N/個以上，IFe品位提高0.8% 1.2%。
權利要求
1.一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，是將赤鐵精礦預處理至比表面積大于等于1300cm2 · g—1后，添加占赤鐵精礦總量的質量百分數(shù)為0. 5% 1. 6%的復合添加劑得到混合料，然后對混合料進行潤磨，鐵精礦潤磨后依次經(jīng)過造球、干燥、預熱、焙燒，即得到氧化球團礦。所述復合添加劑由70% 90%腐殖酸、5% 10%過氧化鈣和5% 20%硼鐵礦混合組成，混合后細磨至-0. 074mm粒級所占質量百分數(shù)不低于95%。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，其特征在于所述預處理方式為高壓輥磨。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，其特征在于所述潤磨工藝參數(shù)為潤磨時間:3min 8min，潤磨時，添加占混合料總量的質量百分數(shù)為 5% 8%的水，潤磨介質填充率16 20%，混合料的填充率20% 25%。
4.根據(jù)權利要求1-3任意一項所述的一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，其特征在于所述預熱工藝參數(shù)為預熱溫度為950°C 1000°C，預熱時間6min IOmin ；所述焙燒工藝參數(shù)為焙燒溫度1240°C 1290°C，焙燒時間6min lOmin。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，其特征在于所述腐殖酸是在褐煤或風化煤堿溶抽提過程中添加N-醌和硼砂改性后得到的產(chǎn)品，具體制備工藝是在粒度小于等于3mm的褐煤或風化煤中添加占褐煤或風化煤質量20% 50% 的水，攪拌均勻，然后，添加占褐煤或風化煤質量7 12%的NaOH和占褐煤或風化煤質量 0. 5 2%的N-醌與硼砂的混合物，在60 80°C抽提30-40min后過濾，取濾液用鹽酸調 PH至6 7，靜置，待無沉降后過濾，取濾渣，干燥、研磨至粒度小于等于0. Imm,即得到腐殖酸。
全文摘要
一種由全赤鐵精礦制備氧化球團礦的方法，是將赤鐵精礦預處理至比表面積大于等于1300cm2·g-1后，添加占赤鐵精礦總量的質量百分數(shù)為0.5％～1.6％的復合添加劑后進行潤磨，潤磨后依次經(jīng)過造球、干燥、預熱、焙燒，即得到成品氧化球團礦。所述復合添加劑由腐殖酸、過氧化鈣和硼鐵礦混合組成，混合后細磨至-0.074mm粒級所占質量百分數(shù)不低于95％。本發(fā)明解決了難造球難焙燒赤鐵精礦制備氧化球團時存在生球質量差，預熱和焙燒溫度高、時間長，成品球團礦強度低等問題。本發(fā)明工藝方法簡單，制備的赤鐵精礦生球質量好，預熱及焙燒溫度低、時間短，適于赤鐵精礦制備氧化球團礦，特別適用于難造球難焙燒鏡鐵精礦氧化球團礦的制備?？蓪崿F(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22B1/00GK102417976SQ20111036414
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權日2011年11月16日
發(fā)明者周友連, 姜濤, 張元波, 張道遠, 朱忠平, 李光輝, 李騫, 李鵬, 楊永斌, 白國華, 范曉慧, 許斌, 郭宇峰, 陳許玲, 韓桂洪, 黃柱成, 黃艷芳 申請人:中南大學