專(zhuān)利名稱：由細(xì)粒的氧化物鐵載體制得的膨潤(rùn)土粘結(jié)的壓坯的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由細(xì)粒的氧化物(OXidisch)鐵載體制備含有鐵氧化物的壓坯的方法，該方法是通過(guò)制備包含細(xì)粒的氧化物鐵載體、作為粘結(jié)劑的膨潤(rùn)土、和水的混合物，壓制所述混合物，并使壓制時(shí)獲得的壓坯坯料硬化實(shí)施，以及涉及該方法制得的壓坯和該壓坯作為塊狀鐵載體的用途。
背景技術(shù)：
在許多制備海綿鐵的工藝中，其中使用具有固定床的直接還原豎爐(Direktreduktionsschacht),例如根據(jù)MIDREX 或HYL '工藝，或者在生產(chǎn)液態(tài)生鐵的熔融還原工藝中，其中在豎爐中發(fā)生還原，例如在COREX⑧工藝中，塊狀氧化物鐵載體例如塊狀礦石或球團(tuán)被用作起始材料。由于運(yùn)輸和處理，塊狀氧化物鐵載體受到磨損或可能破碎。這種降解的產(chǎn)品太細(xì)而不能用于具有固定床的直接還原豎爐，因?yàn)樗鼈冋w降低了固 定床的透氣性，并增加了還原氣體分布不均或由于與之相關(guān)的某些區(qū)域不完全還原產(chǎn)生通道(Channelling)的風(fēng)險(xiǎn)。因此在加入到具有固體床的直接還原豎爐之前，必須通過(guò)篩選(Absiebung)和/或篩分(Sichtung)將因這種降解產(chǎn)生的氧化物鐵載體細(xì)粒(Unterkorn)從塊狀氧化物鐵載體中分離，例如通過(guò)在粒度6. 3mm情況下進(jìn)行篩選和在粒度< 200 μ m情況下進(jìn)行篩分。術(shù)語(yǔ)細(xì)粒是指粒度小于IOmm,優(yōu)選小于6. 3mm,特別優(yōu)選小于5mm的顆粒。這些數(shù)值表示用于篩選的篩網(wǎng)的網(wǎng)孔寬度，細(xì)粒經(jīng)網(wǎng)孔落下。細(xì)粒的粒度被稱為細(xì)粒的。為了能夠使用細(xì)粒，必須將其轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀形式，這就是進(jìn)行聚結(jié)。如果在附近存在燒結(jié)或造球團(tuán)設(shè)備，則可利用該裝置將細(xì)粒聚結(jié)。經(jīng)常在組合設(shè)備中也存在用于將細(xì)粒壓塊的冷壓塊設(shè)備。在一些情況下，塊狀氧化物的細(xì)粒也通過(guò)運(yùn)回被返回至礦石供貨商。用于將細(xì)顆粒材料轉(zhuǎn)化成塊狀形式的聚結(jié)方法例如造球團(tuán)或燒結(jié)僅能以大規(guī)模的方式經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。因此，并不經(jīng)常實(shí)施聚結(jié)，塊狀氧化物鐵載體降解產(chǎn)生的細(xì)粒被積存而不利用。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)目的本發(fā)明的目的是提供一種將細(xì)粒轉(zhuǎn)化為塊狀形式的方法，其將細(xì)粒開(kāi)發(fā)以經(jīng)濟(jì)地用于制備海綿鐵或液態(tài)生鐵。技術(shù)方案該目的通過(guò)由細(xì)粒的氧化物鐵載體制備含鐵氧化物的壓坯(Pressling)的方法實(shí)現(xiàn)，該方法是通過(guò)制備包含細(xì)粒的氧化物鐵載體、作為粘結(jié)劑的膨潤(rùn)土、和水的混合物，壓制所述混合物，并使壓制時(shí)獲得的壓坯坯料(Grilnpresslinge)硬化成為壓坯實(shí)現(xiàn)，其特征在于將混合物在其組分合并后經(jīng)歷至少3分鐘，優(yōu)選至少5分鐘，最多30分鐘，優(yōu)選最多20分鐘,特別優(yōu)選最多15分鐘的揉捏過(guò)程(Knetvorgang),隨后進(jìn)行壓制。該壓坯為通過(guò)壓制從細(xì)顆粒材料制得的聚結(jié)體。壓坯形式的示例為壓塊、片體和板或擠出線體(Stonge)，或由板或擠出線體小心分解(Desagglomeration)得到的塊狀片段。與造球團(tuán)相比，由細(xì)粒的氧化物鐵載體制備壓坯的優(yōu)點(diǎn)是制備壓坯，例如壓塊，可以針對(duì)所用原料質(zhì)量和數(shù)量的波動(dòng)更靈活地做出反應(yīng)，并且可以無(wú)需通過(guò)細(xì)磨準(zhǔn)備所用原料以及燒制球團(tuán)坯料。壓坯的制備，例如壓塊，因此原則上更適合于加工以高達(dá)100000t/a量產(chǎn)生的細(xì)粒。膨潤(rùn)土用作粘結(jié)劑。在此，膨潤(rùn)土理解為這樣一種材料，其為各種粘土礦物質(zhì)的混合物，并含有綠土型(smektititsch)層狀硅酸鹽，優(yōu)選蒙脫石作為主成分。綠土型層狀硅酸鹽，優(yōu)選蒙脫石的量按重量百分比至少為60%，優(yōu)選至少70%。其中膨潤(rùn)土可為自然存·在的巖石或通過(guò)加入添加劑或?qū)嵤┓椒ú襟E制得的自然存在巖石的衍生物。術(shù)語(yǔ)細(xì)粒的氧化物鐵載體還意指例如在將塊狀氧化物鐵載體裝料時(shí)產(chǎn)生的粉塵?；旌衔飪?yōu)選包括3-12重量％的膨潤(rùn)土，以細(xì)粒的氧化物鐵載體的量為基礎(chǔ)，優(yōu)選6-10重量％。膨潤(rùn)土量少時(shí)，不能夠確保充分的粘結(jié)劑效果。膨潤(rùn)土量更多時(shí)，額外的膨潤(rùn)土消耗對(duì)其作為壓坯中的粘結(jié)劑的效果不能提供任何明顯的增益。此外，由于更高的膨潤(rùn)土含量增加了爐渣的形成，壓坯在鋼廠的進(jìn)一步加工更為困難。另外，更高的膨潤(rùn)土含量代表了壓坯運(yùn)輸過(guò)程中不必要的壓載?；旌衔锏慕M分可在一個(gè)或多個(gè)步驟中合并。例如，在添加水以調(diào)整面團(tuán)狀(teigig)稠度之前，混合物的固體組分才可合并及預(yù)混合。然后對(duì)所有組分的面團(tuán)狀混合物經(jīng)歷揉捏過(guò)程。但是，混合物的固體和液體組分也可全部在一個(gè)步驟中合并。揉捏過(guò)程持續(xù)至少3分鐘，優(yōu)選至少5分鐘，最多30分鐘，優(yōu)選最多20分鐘，特別優(yōu)選最多15分鐘，其中在每一情況下包括端值。當(dāng)持續(xù)時(shí)間小于3分鐘時(shí)，獲得的壓坯坯料和壓坯的性能是不夠的。當(dāng)持續(xù)時(shí)間高于30分鐘時(shí)，壓坯坯料和壓坯的性能沒(méi)有明顯的改變，但是隨著揉捏過(guò)程時(shí)間的增加，與熟化處理相比時(shí)間增益下降。本發(fā)明的有益效果當(dāng)使用膨潤(rùn)土作為粘結(jié)劑時(shí)，通常使含有膨潤(rùn)土和水的混合物，特別是膨潤(rùn)土，在靜置時(shí)溶脹幾小時(shí)-也稱為熟化的過(guò)程_，以使膨潤(rùn)土粘結(jié)劑的粘結(jié)能力得到發(fā)揮。熟化持續(xù)時(shí)間被稱為熟化時(shí)間。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明對(duì)合并其組分后的混合物經(jīng)歷的揉捏過(guò)程，可以放棄耗時(shí)的熟化而對(duì)壓坯的性能沒(méi)有明顯的損害或者甚至得到改進(jìn)。對(duì)于給定的處理量，這可減少該處理步驟所需的存儲(chǔ)空間(貯存或堆垛的體積)，或在給定的存儲(chǔ)大小下可實(shí)現(xiàn)更高的處理量。此外，混合物-和由此得到的最終產(chǎn)品壓坯的結(jié)構(gòu)-是均勻的，從而可以減少為獲得一定壓坯質(zhì)量所需的粘結(jié)劑量。表I示出了用于制備壓坯的試驗(yàn)中關(guān)于試驗(yàn)活動(dòng)范圍內(nèi)壓坯的跌落強(qiáng)度(Sturzfestigkeit, SF)和點(diǎn)壓強(qiáng)度(F1DF)的評(píng)估結(jié)果。其中，通過(guò)按照本發(fā)明的具有揉捏過(guò)程的方法，或按照具有熟化的現(xiàn)有技術(shù)制備壓坯。所述壓坯為壓塊。
在分別相同的原料并在其他方面相同的條件下，根據(jù)本發(fā)明制得的壓坯坯料和壓坯，和由熟化制得的壓坯坯料和壓坯的跌落強(qiáng)度對(duì)于壓坯坯料和經(jīng)空氣干燥及熱干燥的壓坯來(lái)說(shuō)都為同一量級(jí)。與由熟化制得的壓坯坯料和壓坯相比，在分別相同的原料并在其他方面相同的條件下，根據(jù)本發(fā)明方法制得的壓坯和壓坯坯料顯示出了點(diǎn)壓強(qiáng)度的升高，特別是在通過(guò)熱干燥制備壓坯的情況下。壓坯有關(guān)點(diǎn)壓強(qiáng)度的行為在熱干燥后被認(rèn)為是指示了壓坯加入還原區(qū)后的行為。特別是由于它們的點(diǎn)壓強(qiáng)度性能，根據(jù)本發(fā)明制得的壓坯與熟化制得的壓坯相比更適合用于工業(yè)還原工藝。來(lái)自于巴西米納斯吉拉斯州的Fabrica礦的燒結(jié)進(jìn)料(FERTEC0)作為細(xì)粒的氧化物鐵載體用于表I所示的所有試驗(yàn)。用于生產(chǎn)壓坯的粒度為0-8mm，且d50為O. 75mm, d95為3. 15mm。為了調(diào)整恒定的試驗(yàn)條件，試驗(yàn)之前，該燒結(jié)進(jìn)料被熱干燥至水份含量< I %。
使用下述商用膨潤(rùn)土 IK = IKO Bond D (來(lái)自ικο Erbskjh公司的活化的鈣膨潤(rùn)土，含有大約90%的
蒙脫石) VO = VOCLAY (來(lái)自Siid-Chemie公司的天然鈉膨潤(rùn)土，含有大約70-80 %的蒙脫石)TI = ΤΙΧ0Τ0Ν (來(lái)自Sild-Chemie公司的活化的鈣膨潤(rùn)土，含有大約70%的蒙脫石)CA = CALCIGEL (來(lái)自 Siid-Chemie 公司的天然I丐膨潤(rùn)土 )混合物在來(lái)自L0dige公司的FM130D型批次式混合機(jī)(Chargenmischer)中制得。K0ppem公司的用于揉捏過(guò)程的揉捏裝置由直立的圓柱形容器構(gòu)成，具有揉捏臂的中心旋轉(zhuǎn)的軸穿過(guò)該圓柱形容器。為了在揉捏過(guò)程期間向混合物中供給熱量而對(duì)揉捏裝置任選地實(shí)施的加熱通過(guò)外殼進(jìn)行，為此提供6-8bar的飽和蒸汽。通過(guò)來(lái)自Kdppem公司的52/10型試驗(yàn)輥壓機(jī)來(lái)制備壓坯坯料。被選擇用于壓坯坯料的枕頭形規(guī)格具有20cm3的標(biāo)稱體積。待壓制的材料通過(guò)重力進(jìn)料器分配。由試驗(yàn)輥壓機(jī)制得由多個(gè)壓坯坯料組成的復(fù)合體。該復(fù)合體中在復(fù)合體的邊緣區(qū)域和中心區(qū)域存在壓坯坯料。為了獲得單個(gè)壓坯坯料或單個(gè)壓坯以便用于測(cè)定跌落強(qiáng)度和點(diǎn)壓強(qiáng)度，該復(fù)合體沿著單個(gè)壓坯坯料之間的分離縫隙破開(kāi)。通常在從試驗(yàn)輥壓機(jī)取出的過(guò)程中，將復(fù)合體破開(kāi)成單個(gè)壓坯坯料。在根據(jù)表I制備壓坯時(shí)，首先是膨潤(rùn)土(Bent)和隨后是水(W)被加入至細(xì)粒的氧化物鐵載體，在每種情況下混合時(shí)間為2分鐘。用于膨潤(rùn)土和水的百分比數(shù)值為重量百分t匕；重量百分比是基于各自試驗(yàn)中使用的細(xì)粒氧化物鐵載體的量。混合處理之后，混合物在揉捏裝置中進(jìn)行揉捏，以制備根據(jù)本發(fā)明的壓坯。在此過(guò)程中，該揉捏裝置任選地被加熱，具體為通過(guò)外殼的間接加熱。以這種方式獲得的結(jié)果在表I中通過(guò)在處理欄中記為揉捏+H而表示，H代表加熱。在處理欄中記為揉捏-H表示揉捏裝置未被加熱。為了在熟化下制備壓坯，混合物在混合處理后靜置在熟化容器中。在揉捏裝置中揉捏過(guò)程后，或在熟化容器中熟化后，混合物作為待壓制材料，在試驗(yàn)輥壓機(jī)中實(shí)施壓制，從而制得壓坯坯料。由此獲得的壓坯坯料仍然是軟的，這由技術(shù)術(shù)語(yǔ)“坯料(griln) ”表示，將其進(jìn)行硬化，從而獲得最終壓坯。該硬化例如可通過(guò)在空氣中存放而至少部分干燥和/或熱處理實(shí)施。壓制之后，立即分別檢測(cè)單個(gè)壓坯坯料(技術(shù)術(shù)語(yǔ)為坯料)的跌落強(qiáng)度(SF)和點(diǎn)壓強(qiáng)度(PDF)。這些檢測(cè)的結(jié)果在SF坯料和PDF坯料欄中示出。跌落強(qiáng)度和點(diǎn)壓強(qiáng)度的測(cè)量分別在空氣中硬化Ih和在空氣中硬化24h或72h后重復(fù)進(jìn)行。這些檢測(cè)的結(jié)果在“SFn. 24h(72h)*” 和 “PDF n. 24h (72h) *” 欄中示出。 在各自試驗(yàn)中獲得的壓坯坯料部分量在290°C下干燥30min，并在空氣中冷卻后同樣檢測(cè)跌落強(qiáng)度和點(diǎn)壓強(qiáng)度。這些檢測(cè)的結(jié)果在“SF干燥”和“PDF干燥”欄中示出。在用于確定跌落強(qiáng)度的跌落試驗(yàn)(按照ASTM D440)中，重4kg的壓坯坯料的試樣或通過(guò)空氣中干燥或熱干燥而硬化的壓坯的試樣從2m高的位置經(jīng)下落管落至收集容器4次，收集容器的底部制成實(shí)心鋼板的形式。下落管具有200mm的直徑，收集容器具有260mm的直徑。鋼板的厚度為12mm。在第二和第四次落下后通過(guò)篩分分析評(píng)估跌落試驗(yàn)。表I中的數(shù)值分別表示四次下落后粒度級(jí)分> 20mm的比例。為了測(cè)定點(diǎn)壓強(qiáng)度，使用來(lái)自ERICHSEN公司的469型測(cè)試機(jī)。在該測(cè)試方法中，單個(gè)壓坯坯料或者通過(guò)空氣中干燥或熱干燥而硬化的壓坯夾持在兩個(gè)夾持器之間，其中下面的夾持器與力傳感器耦合，上面的夾持器通過(guò)蝸桿傳動(dòng)連續(xù)調(diào)節(jié)，以施加逐漸增加的壓力載荷。下面的夾持器由直徑80mm的圓盤(pán)形成，上面的由直徑IOmm的水平圓鋼形成。上面的夾持器前進(jìn)的速度為8mm/min。點(diǎn)壓強(qiáng)度記錄為坯料或硬化壓坯破碎前的最大載荷記錄，表I中的錄入值表示以牛頓為單位由于點(diǎn)壓載荷而破碎時(shí)的平均點(diǎn)壓強(qiáng)度。分別檢測(cè)了試驗(yàn)輥壓機(jī)中獲得的復(fù)合體中心區(qū)域的六個(gè)壓坯坯料或壓坯以及邊緣區(qū)域的六個(gè)壓坯坯料或壓坯。由這些檢測(cè)獲得的數(shù)據(jù)計(jì)算得到平均值，其中最小和最大值均不考慮。平均值在表I中指出。表I
權(quán)利要求
1.由細(xì)粒的氧化物鐵載體制備含鐵氧化物的壓坯的方法，該方法通過(guò)制備包括細(xì)粒的氧化物鐵載體、作為粘結(jié)劑的膨潤(rùn)土和水的混合物，壓制所述混合物，并使壓制時(shí)獲得的壓坯坯料硬化實(shí)現(xiàn)，其特征在于，將混合物在其組分合并后經(jīng)歷至少3分鐘，優(yōu)選至少5分鐘，最多30分鐘，優(yōu)選最多20分鐘，特別優(yōu)選最多15分鐘的揉捏過(guò)程，隨后進(jìn)行壓制。
2.如權(quán)利要求I的方法，其特征在于所述混合物包含3-12重量％的膨潤(rùn)土，以細(xì)粒的氧化物鐵載體的量為基礎(chǔ)。
3.如權(quán)利要求I或2的方法，其特征在于，所述混合物還包含含鐵冶金殘留材料，優(yōu)選為下述組中的至少一種成員 -金屬化Fe細(xì)粉， -氧化鐵皮 -冶金粉塵 -冶金泥漿 -來(lái)自于煉鋼工藝的材料，該煉鋼工藝中利用了通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明制備的壓坯而獲得的海綿鐵和/或生鐵。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述混合物還含有細(xì)顆粒的赤鐵礦和/或褐鐵礦材料。
5.如權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述混合物還含有在設(shè)備的爐頂氣體、還原氣體或發(fā)生爐氣體除塵過(guò)程中形成的細(xì)顆粒材料，所述設(shè)備用于借助還原氣體還原氧化物鐵載體。
6.如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)的方法，其特征在于，在揉捏過(guò)程中加熱所述混合物。
7.能通過(guò)如權(quán)利要求1-6任意一項(xiàng)的方法獲得的壓坯。
8.如權(quán)利要求7的壓坯作為塊狀氧化物鐵載體用于制備海綿鐵或液態(tài)生鐵的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由細(xì)粒的氧化物鐵載體制備含鐵氧化物的壓坯的方法，該方法通過(guò)制備包括細(xì)粒的氧化物鐵載體、作為粘結(jié)劑的膨潤(rùn)土、和水的混合物，壓制所述混合物，并使壓制時(shí)獲得的壓坯坯料硬化實(shí)現(xiàn)，以及由該方法制得的壓坯和該壓坯作為塊狀鐵載體的用途。根據(jù)本發(fā)明，將混合物在其組分合并后經(jīng)歷至少3分鐘，最多30分鐘的揉捏過(guò)程，隨后進(jìn)行壓制。該壓坯的生產(chǎn)無(wú)需熟化處理。
文檔編號(hào)C21B13/00GK102918169SQ201180020168
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月19日
發(fā)明者C·貝姆, H·赫克曼 申請(qǐng)人:西門(mén)子Vai金屬科技有限責(zé)任公司