專利名稱：一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備燒結(jié)球團的方法，具體地，本發(fā)明涉及一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法，屬于煉鐵過程的爐料制備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國煉鐵煉鋼工業(yè)中，冶煉前對礦石進行焙燒處理是最普通的。焙燒的目的在于，它能除去礦石中的游離水、結(jié)晶水、CO2和硫，能使堅硬的礦石變得疏松，在煉鐵時提高了鐵氧化物的還原性。焙燒的方法分為兩種，根據(jù)所使用的氣氛分為氧化焙燒和還原焙燒。氧化焙燒主要是在氧化氣氛下(如空氣)進行，而還原焙燒是在還原氣氛下(如CO、H2)進行。隨著冶金工業(yè)發(fā)展，貧礦的處理已經(jīng)提上日程，一般從天然礦石中，為了從中得到更多的所需金屬，把礦石磨得很細(一般 200目，顆粒直徑小于0.074mm)，細粉很難在火法冶煉中進行處理。為了解決細礦粉在火法冶煉中的應(yīng)用，采取了造塊方法，即把礦粉和粘合劑混合后用水做介質(zhì)進行充分的攪拌，而后切成方塊，干燥后進行冶煉，此方法勞動生產(chǎn)效率低。目前工業(yè)除了造塊方法外，還采取了團礦的方法。把粉狀物料制成合符尺寸的球團，制造球團方法解決了火法冶煉時，粉狀原料的應(yīng)用。團礦的生產(chǎn)分為不加粘合劑和加粘合劑兩種形式。不加粘合劑的方法是把礦粉直接成型，這種方法制成的球團強度差，運輸及冶煉中很容易破碎，所以一般使用較少，更多使用的是加入粘合劑。加入粘合劑制造球團的方法分為三種。第一種為加入有機物質(zhì)，如焦油、浙青質(zhì)作為粘合劑；第二種為加入無機質(zhì)如水泥、水玻璃、氯化鎂等作粘合劑；第三種為加入反應(yīng)助劑作粘合劑，一方面起到粘合劑的作用，另外一方面參與物理化學(xué)反應(yīng)，可以與礦粉中的有效提取物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。在制造球團時，常見的方法是首先將原料按照配方進行稱量，進行充分的混合， 混合均勻后經(jīng)過機械如輥壓機制造球團，另外還可以用化學(xué)接觸劑方法制造球團。制造球團最常用的方法是滾動成型，機械設(shè)備中目前采用圓筒型和斜傾圓盤式二種機械來制造球團。目前球團制造時是預(yù)先進行預(yù)處理，把礦粉和熔劑進行均勻混合，而后再制成球團，當(dāng)有的熔劑發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)時，仍按此法制造球團。當(dāng)把參與化學(xué)反應(yīng)熔劑與礦粉制成球團進行焙燒時，熱量總是從球團外部逐漸向球團中心傳遞，此時化學(xué)反應(yīng)是從球團表面受熱后，達到一定溫度(反應(yīng)溫度)，球團表面即開展反應(yīng)，隨著熱量逐漸向中心傳遞，化學(xué)反應(yīng)從表面逐漸向中心發(fā)生反應(yīng)，一直到反應(yīng)完畢，焙燒結(jié)束。反應(yīng)過程如圖1所示。其反應(yīng)特點是因為熔劑是分散的，隨著熱量向內(nèi)傳導(dǎo)，一層層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的核心特別多，如果在過程中形成了硅酸鹽(絕大部分硅與鐵會形成硅酸鐵)，成為玻璃質(zhì)，它緊緊形成了一個包圍層。隨著溫度升高，這層反應(yīng)物質(zhì)由固態(tài)變?yōu)檐浕镔|(zhì)，而逐漸向流態(tài)轉(zhuǎn)變，把其他周圍物質(zhì)進行了粘結(jié)未解反應(yīng)的礦粉粘結(jié)成團，繼續(xù)燒結(jié)。但是，采用
3CN 102424912 A
說明書
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如上所述球團制造方式容易出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象和粘結(jié)現(xiàn)象，并且反應(yīng)較慢，球團質(zhì)量較差。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法。首先制備得到熔劑球團，其作為核心，在核心外部包裹礦粉，制成礦粉包埋熔劑的球團，然后在一定溫度下干燥、焙燒制備得到球團。為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案首先制備得到熔劑球團；然后進行第二次造球，使礦粉包埋熔劑球團；再進行干燥、焙燒，得到球團。作為優(yōu)選方案，所述方法包括以下步驟(1)制備得到熔劑球團；(2)將礦粉與水泥混合，得到混合礦粉；(3)加水，使熔劑球團潤濕，然后在礦粉中滾動成球，直至將礦粉粘完，得到礦粉包埋熔劑球團；(4)將礦粉包埋熔劑球團干燥、焙燒，得到球團。本領(lǐng)域技術(shù)人員可獲知的可以制備球團的方法均可用于本發(fā)明，本發(fā)明典型的但非限制性的可以通過造球機制備得到球團。作為優(yōu)選方案，本發(fā)明所述熔劑選自氯化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或者至少兩種以上的混合物，優(yōu)選碳酸鈉。所述混合方式例如氯化鈉和/或氫氧化鈉，碳酸鈉/六偏磷酸鈉/三聚磷酸鈉。所述熔劑球團的直徑為 5mm 15mm，例如 5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、 13mm,優(yōu)選 Ilmm0所述礦粉和水泥的質(zhì)量比為1 0. 05 0. 15，例如1 0. 07,1 0. 08,1 0.09， 優(yōu)選1 0. 06 0. 10，進一步優(yōu)選1 0. 08 ο所述礦粉與熔劑球團的質(zhì)量比為1 0. 1 0. 5，例如1 0. 12、1 0.13、 1 0. 2，優(yōu)選 1 0. 25 0. 3，進一步優(yōu)選 1 0.3。
所述干燥為常溫干燥；干燥時間為1. 5天 3天，優(yōu)選1. 5 2. 5天，進一步優(yōu)選 2天。所述焙燒在至少500°C的溫度下進行，優(yōu)選500°C 1200°C，例如600°C、70(TC、 800°C、900°C，進一步優(yōu)選 500°C 1000"C。所述焙燒時間為1 6小時，例如2小時、3小時、4小時，優(yōu)選2 5小時，進一步優(yōu)選3小時。本發(fā)明所述礦粉包埋球團進行焙燒時發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是按如下方式進行1、當(dāng)由球團表面的溫度傳導(dǎo)到核心時，核心中的熔劑變熱，達到一定溫度時，先由中心向外發(fā)散式進行化學(xué)反應(yīng)；2、核心部分為純粹的熔劑，其濃度遠遠大于周圍礦粉的參與化學(xué)反應(yīng)的濃度，所以反應(yīng)進行的要快；3、發(fā)生反應(yīng)時，出現(xiàn)軟化現(xiàn)象時，熔劑量較多，熔劑仍然會向外擴散；4、局部范圍熔劑是過量的，不會形成一個包圍層；
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5、隨著試劑的消耗，由于熔劑化學(xué)物質(zhì)超過理論反應(yīng)的要求量，仍然能進行擴散反應(yīng)到球團外表的邊緣，把化學(xué)反應(yīng)進行完畢。本發(fā)明的目的之二在于一種由上述所述方法制備得到的球團，其中心呈空心狀， 且在焙燒過程中不發(fā)生球團之間結(jié)塊和粘結(jié)現(xiàn)象，性能穩(wěn)定。通過本發(fā)明制備得到的球團冶金性能穩(wěn)定，可以廣泛的應(yīng)用于礦粉尤其是稀土礦粉的冶煉中。與現(xiàn)有制備礦粉球團的方法相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)本發(fā)明將熔劑制備得到球團，作為核心，外部包裹礦粉。熔劑為球團，局部熔劑過量，不會形成包圍層產(chǎn)生結(jié)塊，并在焙燒過程中不會發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象；(2)核心部分為熔劑，其濃度遠大于周圍參加反應(yīng)的礦粉濃度，因此，與現(xiàn)有球團制備方法相比，其反應(yīng)速度大大加快，縮短了焙燒時間，減少了能耗；(3)由于熔劑過量，反應(yīng)為非化學(xué)計量反應(yīng)，隨著反應(yīng)的不斷進行，過量的熔劑仍然擴散至球團外邊緣，使礦粉充分參加反應(yīng)，提高了反應(yīng)效率。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
作進一步的描述。圖1.現(xiàn)有球團制造技術(shù)反應(yīng)過程示意圖
A混合礦粉與Na2CO3粉料制成的球團B開始反應(yīng)時的狀態(tài)C焙燒終止狀態(tài)；圖2.實施例1礦粉包埋熔劑制備球團方法反應(yīng)示意圖A中心是Na2CO3的球團B反應(yīng)時由中心擴散，中心里面的球變小C焙燒終止時產(chǎn)物中心為空心狀；圖3.實施例1碳酸鈉球團和礦粉包埋碳酸鈉球團白球為碳酸鈉球團，灰球為礦粉包埋碳酸鈉球團；圖4.實施例1球團焙燒后狀態(tài)A 焙燒后球團狀態(tài)，B:球團斷面狀態(tài)；圖5.對比例1球團焙燒前后狀態(tài)白球為焙燒前狀態(tài)，灰球為焙燒完成狀態(tài)。
具體實施例方式為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實施例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對本發(fā)明的具體限制。實施例1(1)把Na2CO3制成球團，直徑為11mm，質(zhì)量為1. 42g ；(2)稱礦粉4. 74g和水泥0. 38g(兩者質(zhì)量比為1 0. 08)，將兩者混合均勻；礦粉與Na2CO3質(zhì)量比為1 0. 3。(3)以Na2CO3球團為核心，先潤濕后在礦粉中進行滾動成球后，再潤濕再搖滾，一直把礦粉粘完；(4)進行2天固化干燥；(5)將球團在650°C溫度下焙燒3小時后。觀察現(xiàn)象此球團已燒透；將球團截開后，球團中心呈空心狀。如圖2所示為具體反應(yīng)過程，圖3所示為碳酸鈉球團和礦粉包埋碳酸鈉球團，圖4所示為焙燒后球團狀態(tài)。實施例2(1)把Na2CO3制成球團，直徑為5mm，質(zhì)量為0. 75g ；(2)稱礦粉7. 5g和水泥0. 38g(兩者質(zhì)量比為1 0. 05)，將兩者混合均勻；礦粉與Na2CO3的質(zhì)量比為1 0.1。(3)以Na2CO3球團為核心，先潤濕后在礦粉中進行滾動成球后，再潤濕再搖滾，一直把礦粉粘完；(4)進行1. 5天固化干燥；(5)將球團在500°C溫度下焙燒1小時后。觀察現(xiàn)象此球團已燒透；將球團截開后，球團中心呈空心狀，與實施例1相同。實施例3(1)把氯化鈉制成球團，直徑為15mm，質(zhì)量為1. 94g ；(2)稱礦粉3. 88g和水泥0. 58g(兩者質(zhì)量比為1 0. 15)，將兩者混合均勻；礦粉與氯化鈉的質(zhì)量比為1 0.5。(3)以氯化鈉球團為核心，先潤濕后在礦粉中進行滾動成球后，再潤濕再搖滾，一直把礦粉粘完；(4)進行3天固化干燥；(5)將球團在1200°C溫度下焙燒6小時后。觀察現(xiàn)象此球團已燒透；將球團截開后，球團中心呈空心狀，與實施例1相同。實施例4(1)把焦磷酸鈉制成球團，直徑為10mm，質(zhì)量為1. 29g ；(2)稱礦粉6. 45g和水泥0. 65g(兩者質(zhì)量比為1 0. 10)，將兩者混合均勻；礦粉與氯化鈉的質(zhì)量比為1 0.2。(3)以焦磷酸鈉球團為核心，先潤濕后在礦粉中進行滾動成球后，再潤濕再搖滾， 一直把礦粉粘完；(4)進行2. 5天固化干燥；(5)將球團在800°C溫度下焙燒4小時后。觀察現(xiàn)象此球團已燒透；將球團截開后，球團中心呈空心狀，與實施例1相同。對比例1(1)按礦粉=Na2CO3 水泥為1 0. 3 0. 05的配比(質(zhì)量比)，將物料混合均勻；(2)逐漸加入水制成直徑12mm球，而后切成一半，觀察球團中心情況；(3)650°C焙燒3小時后觀察現(xiàn)象已經(jīng)燒透。在球團底部有一個2mm大小的白塊， 即坩堝上的白色氧化鋁被粘下一小塊，說明在焙燒過程中發(fā)生粘結(jié)現(xiàn)象。申請人:聲明，本發(fā)明通過上述實施例來說明本發(fā)明的詳細工藝設(shè)備和工藝流程， 但本發(fā)明并不局限于上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細工藝設(shè)備和工藝流程才能實施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對本發(fā)明的任何改進， 對本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護范圍和公開范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法，其特征在于，首先制備得到熔劑球團；其次進行第二次造球，使礦粉包埋熔劑球團；再進行干燥、焙燒，得到球團。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟(1)制備得到熔劑球團；(2)將礦粉與水泥混合，得到混合礦粉；(3)加水，使熔劑球團潤濕，然后在礦粉中滾動成球，連續(xù)反復(fù)操作，直至將礦粉粘完， 得到礦粉包埋熔劑球團；(4)將礦粉包埋熔劑球團干燥、焙燒，得到球團。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述熔劑選自氯化鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉、六偏磷酸鈉、三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉中的一種或者至少兩種以上的混合物，優(yōu)選碳酸鈉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，所述熔劑球團的直徑為5mm 15mm，優(yōu)選 Ilmm0
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述礦粉和水泥的質(zhì)量比為 1 0. 05 0. 15，優(yōu)選 1 0. 06 0. 10，進一步優(yōu)選 1 0.08。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的方法，其特征在于，所述礦粉和熔劑球團的質(zhì)量比為 1 0.1 0.5，優(yōu)選1 0. 25 0. 3，進一步優(yōu)選 1 0.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述方法，其特征在于，所述干燥為常溫干燥；干燥時間為 1. 5天 3天，優(yōu)選1. 5 2. 5天，進一步優(yōu)選2天。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一所述方法，其特征在于，所述焙燒在至少50(TC的溫度下進行，優(yōu)選500°C 1200°C，進一步優(yōu)選500°C 1000°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8之一所述方法，其特征在于，所述焙燒時間為1 6小時，優(yōu)選2 5小時，進一步優(yōu)選3小時。
10.一種由權(quán)利要求1-9之一所述方法制備得到的球團，其特征在于，所述球團中心呈空心狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦粉包埋熔劑制備球團的方法，屬于煉鐵過程的爐料制備技術(shù)領(lǐng)域。所述方法包括首先制備得到熔劑球團；然后進行第二次造球，使礦粉包埋熔劑球團；再進行干燥、焙燒，得到球團。所述方法將熔劑制備得到球團，在反應(yīng)過程中，此球團內(nèi)部熔劑過量，而且在球團外部不會形成包圍層，大大提高了反應(yīng)速度，縮短了焙燒時間，減少了能耗，并且解決了球團在焙燒過程中容易粘結(jié)的問題。通過本發(fā)明制備得到的球團冶金性能穩(wěn)定，可以廣泛的應(yīng)用于礦粉尤其是稀土礦粉的冶煉中。
文檔編號C22B1/24GK102424912SQ20111039740
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者劉會洲, 楊良嶸, 趙君梅, 邢慧芳 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所