本發(fā)明涉及鋼鐵燒結(jié)原料領(lǐng)域，具體涉及一種氯化球團及其制備方法。
背景技術(shù)：
作為一種重要的二次資源，硫酸渣不僅含有豐富的鐵，而且還含有少量銅、鉛、鋅等有色金屬。硫酸渣的鐵品位一般為30％～63％，顯著高于我國33％的鐵礦平均品位，其含有的銅、鉛、鋅等有色金屬也具有可觀的回收價值。據(jù)統(tǒng)計，我國每年排出約1500萬噸的硫酸渣，堆存的硫酸渣更是高達上億噸，這部分硫酸渣不僅污染環(huán)境、占用耕地，而且其含有的有色金屬也給人體帶來危害。作為硫鐵礦制酸后的副產(chǎn)物，硫酸渣的鐵品位相對較低，銅、鉛、鋅等有色金屬含量較高，礦物的嵌布關(guān)系和賦存狀態(tài)復(fù)雜。這些特點導(dǎo)致硫酸渣經(jīng)傳統(tǒng)選礦技術(shù)處理后，其有色金屬和鐵礦物之間無法進行有效分離，這限制了硫酸渣在制備高爐爐料中的應(yīng)用。因此，如能有效分離和脫除硫酸渣中的有色金屬，硫酸渣就能作為一種優(yōu)質(zhì)的煉鐵原料，可以大規(guī)模應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)，這既可以緩解我國鋼鐵工業(yè)鐵礦資源短缺的壓力，也可以解決硫酸渣的環(huán)境污染問題，還可以回收數(shù)量可觀的有色金屬。
目前國內(nèi)外硫酸渣中有色金屬的脫除主要包括以下兩個方法。傳統(tǒng)的中溫氯化焙燒利用NaCl等氯化劑和硫酸渣混合后在800℃左右的溫度下進行中溫氯化焙燒。焙燒過程中NaCl等固體氯化劑轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl或Cl2氣體，HCl或Cl2氣體和有色金屬反應(yīng)生成有色金屬氯化物，而鐵礦物不被氯化。氯化焙燒后硫酸渣再經(jīng)過濕法處理可分離出其中的有色金屬氯化物。
傳統(tǒng)的高溫氯化焙燒是把CaCl2等氯化劑和硫酸渣混合制備成球團，氯化劑均勻的分布在硫酸渣球團內(nèi)。硫酸渣球團經(jīng)過干燥后在1000℃左右的溫度下進行高溫氯化焙燒，高溫下固體氯化劑轉(zhuǎn)變?yōu)镠Cl或Cl2氣體，有色金屬和HCl或Cl2氣體反應(yīng)生成有色金屬氯化物，氯化物在高溫下?lián)]發(fā)進入氣相中，而鐵氧化物在氧化性氣氛中不能被氯化而留在球團里。以此來分離硫酸渣球團中的有色金屬和鐵礦物。傳統(tǒng)的中溫氯化焙燒，固體氯化劑均勻的分布在硫酸渣中，中溫焙燒過程中(約800℃)，固體氯化劑轉(zhuǎn)化為HCl和Cl2氣體的效率低，且較低溫度下有色金屬的氯化速率也較低，大量固體氯化劑轉(zhuǎn)化而來的HCl和Cl2氣體因未能參與氯化就揮發(fā)進入氣相中，這導(dǎo)致氯化劑的消耗量大、氯化焙燒時間長，氯化后的產(chǎn)物任然需要經(jīng)過濕法處理，濕法處理的處理量大，且鐵礦物無法得到回收；
傳統(tǒng)的高溫氯化焙燒中，氯化劑均勻的分布在硫酸渣球團內(nèi)。這導(dǎo)致一方面固體氯化劑在高溫氯化焙燒中呈液態(tài)，液態(tài)的氯化劑很大一部分會蒸發(fā)進入氣相從而大幅降低氯化劑的氯化效率；另一方面生成的大部分HCl和Cl2氣體未能及時參與氯化反應(yīng)而擴散進入氣相，使得球團內(nèi)無法保持足夠時間的高濃度氯化氣氛，所以傳統(tǒng)高溫氯化方法脫除硫酸渣中有色金屬的氯化時間長，氯化劑的消耗量大。
基于上述分析，無論傳統(tǒng)的中溫氯化焙燒還是高溫氯化焙燒，在脫除硫酸渣中有色金屬均存在明顯不足。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種能提高有色金屬的氯化效率和降低氯化劑的消耗量的高效氯化結(jié)構(gòu)球團及其氯化方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的具體方案如下：一種氯化球團，包括芯部和包覆在所述芯部外表面的殼體；所述芯部按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0～3份；
氯化氣體吸收劑0～20份；
第一氯化劑0～8份；
氯化銨1～6份；
所述殼體按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0～3份；
氯化氣體吸收劑0～20份；
第二氯化劑0～8份。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和所述第二氯化劑選自不同的化合物。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和第二氯化劑分別選自氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述氯化氣體吸收劑選自生石灰、石灰石或消石灰。
優(yōu)選的，所述芯部按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0.1～3份；
氯化氣體吸收劑0.1～20份；
第一氯化劑0.1～8份；
氯化銨1～6份；
所述殼體按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0.1～3份；
氯化氣體吸收劑0.1～20份；
第二氯化劑0.1～8份。
本發(fā)明還提供了一種氯化球團的制備方法，其特征在于，包括：
按重量份數(shù)計分別將第一氯化劑0～8份和第二氯化劑0～8份與硫酸渣100份、膨潤土0～3份和氯化氣體吸收劑0～20份混合，得到第一混合物和第二混合物；
在所述第一混合物中加入水和氯化銨1～6份，并進行潤磨；
將所述潤磨后的混合物進行造球，得到芯部；
在所述芯部外包覆第二混合物，加水進行第二次潤磨，形成具有外殼的生球；
將所述生球進行第一次氯化后升溫，并進行第二次氯化，得到氯化球團。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和所述第二氯化劑選自不同的化合物。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和第二氯化劑分別選自氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵中的一種或多種。
優(yōu)選的，所述潤磨操作中加入水份按重量百分比計為總物料重量的10％～18％；潤磨時間為0～6min。
優(yōu)選的，
所述芯部按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0.1～3份；
氯化氣體吸收劑0.1～20份；
第一氯化劑0.1～8份；
氯化銨1～6份；
所述殼體按重量份數(shù)計包括：
硫酸渣100份；
膨潤土0.1～3份；
氯化氣體吸收劑0.1～20份；
第二氯化劑0.1～8份。
本發(fā)明提供了一種氯化球團，通過建高效氯化結(jié)構(gòu)球團，在遠低于中溫氯化溫度(約800℃)下可以快速產(chǎn)生HCl氣體，氯化過程中多余的未參與氯化有色金屬的HCl氣體又可以被氯化氣體吸收劑快速吸收，在保證球團內(nèi)HCl足夠濃度的同時又可防止氯化劑的大量浪費。在高溫下氯化過程中，氯化氣體吸收劑吸收的HCl又可以釋放出來繼續(xù)氯化有色金屬，可彌補高溫下氯化劑因揮發(fā)速率快導(dǎo)致的球團內(nèi)氯化氣氛不夠的缺點。這樣可大大降低氯化劑的消耗，提高有色金屬的氯化率和氯化速率。本發(fā)明還提供了一種氯化球團的制備方法，選擇兩段氯化，在低于傳統(tǒng)中溫氯化溫度(約800℃)下首先進行氯化，這時可將部分有色金屬進行氯化，且選取的固體氯化劑可快速分解出HCl，可加快氯化的效率，其速率遠高于傳統(tǒng)的中溫氯化焙燒。得到的球團直接進行高溫氯化焙燒，在低溫下氯化得到的氯化物可以快速揮發(fā)脫除，這避免了傳統(tǒng)中溫氯化焙燒需要濕法處理全部硫酸渣，導(dǎo)致濕法處理量大、鐵礦物無法回收的缺點。
本發(fā)明所用的氯化氣體吸收劑在吸收多余HCl和Cl2的同時還可以作為粘結(jié)劑提高硫酸渣球團的生球和預(yù)熱球強度，降低膨潤土用量。此外，還可以調(diào)節(jié)球團的堿度，降低高爐中熔劑的使用量。
附圖說明
圖1本發(fā)明實施例制備的氯化球團的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
本發(fā)明提供了一種氯化球團，如圖1所示，包括芯部B和包覆在所述芯部外表面的殼體A；所述芯部按重量份數(shù)計包括：硫酸渣100份；膨潤土0～3份；氯化氣體吸收劑0～20份；第一氯化劑0～8份；氯化銨1～6份；所述殼體按重量份數(shù)計包括：硫酸渣100份；膨潤土0～3份；氯化氣體吸收劑0～20份；第二氯化劑0～8份。本發(fā)明提供的氯化球團的芯部和外殼中摻雜有膨潤土是為了增加硫酸渣混合物的粘度從而提高球團的成型能力。本發(fā)明通過構(gòu)建高效氯化結(jié)構(gòu)球團，通過芯部和外殼結(jié)構(gòu)在氯化過程中能夠在低于中溫氯化溫度下可以快速產(chǎn)生氯化氫氣體，氯化過程中多余的未參與氯化有色金屬的HCl氣體又可以被氯化氣體吸收劑快速吸收，在保證球團內(nèi)HCl足夠濃度的同時又可防止氯化劑的大量浪費。在高溫下氯化過程中，氯化氣體吸收劑吸收的HCl又可以釋放出來繼續(xù)氯化有色金屬，可彌補高溫下氯化劑因揮發(fā)速率快導(dǎo)致的球團內(nèi)氯化氣氛不夠的缺點。這樣可大大降低氯化劑的消耗，提高有色金屬的氯化率和氯化速率。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和所述第二氯化劑選自不同的化合物。優(yōu)選的，所述第一氯化劑和第二氯化劑分別選自氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵中的一種或多種。優(yōu)選的，所述氯化氣體吸收劑選自生石灰、石灰石或消石灰。
按照本發(fā)明，所述芯部按重量份數(shù)計優(yōu)選包括：硫酸渣100份；膨潤土0.1～3份；氯化氣體吸收劑0.1～20份；第一氯化劑0.1～8份；氯化銨1～6份；所述殼體按重量份數(shù)計優(yōu)選包括：硫酸渣100份；膨潤土0.1～3份；氯化氣體吸收劑0.1～20份；第二氯化劑0.1～8份。
本發(fā)明還提供了一種氯化球團的制備方法，包括：
按重量份數(shù)計分別將第一氯化劑0～8份和第二氯化劑0～8份與硫酸渣100份、膨潤土0～3份和氯化氣體吸收劑0～20份混合，得到第一混合物和第二混合物；
在所述第一混合物中加入水和氯化銨1～6份，并進行潤磨；
將所述潤磨后的混合物進行造球，得到芯部；
在所述芯部外包覆第二混合物，加水進行第二次潤磨，形成具有外殼的生球；
將所述生球進行第一次氯化后升溫，并進行第二次氯化，得到氯化球團。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和所述第二氯化劑選自不同的化合物。
優(yōu)選的，所述第一氯化劑和第二氯化劑分別選自氯化鈣、氯化鉀、氯化鈉、氯化鎂、氯化鐵中的一種或多種。
作為本發(fā)明的一個優(yōu)選方案，所述潤磨操作中加入水份按重量百分比計為總物料重量的10％～18％；潤磨時間為0～6min。
將硫酸渣、膨潤土、固體氯化劑和氯化氣體吸收劑等混勻，并在硫酸渣混合料中加入一定量的水以控制其適當(dāng)?shù)乃趾蠹尤氲綕櫮C中潤磨預(yù)定時間。將潤磨后的硫酸渣混合料優(yōu)選用盤式造球機進行造球，制備出直徑為8-10mm的生球，然后再在生球外面裹上一層含不同氯化劑的硫酸渣混合料制備出直徑10-16mm的生球，如圖1。制備的生球用鼓風(fēng)干燥箱干燥。
干球在350-500℃之間首先進行0-10分鐘的氯化，然后熱球直接在1000-1150℃之間進行5-20min的氯化后得到抗壓強度大于500N/個的預(yù)熱球團。
以上為對本發(fā)明方案的具體描述，以下為本發(fā)明具體實施例。
實施例1：
硫酸渣的鐵品位63.0％，Cu的含量1.0％，鋅的含量0.3％，硫酸渣小于0.075mm的含量為72.58％，小于0.045mm含量為56.06％。將添加了4％CaCl2、1.8％膨潤土和2％NH4Cl的硫酸渣在潤磨機中潤磨4min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了CaO(堿度為1.5)和4％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.2次/0.5m，生球干燥后在460℃的溫度下氯化5min，熱球繼續(xù)在1050℃的溫度下氯化10min。與單一只在硫酸渣中添加4％的CaCl2球團相比，銅和鋅的脫除率分別從34.27％和47.26％增加到75.63％和85.41％，預(yù)熱球團的抗壓強度從387N/個增加到567N/個。
實施例2：
硫酸渣的鐵品位61.3％，Cu的含量0.2％、Zn的含量0.2％和Pb的含量1.8％，硫酸渣小于0.075mm的含量77.75％，小于0.045mm含量為60.20％。將添加了4％CaCl2、1.5％膨潤土和2％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨2min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了CaO(堿度為1.5)和4％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.6次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化5min，熱球繼續(xù)在1125℃的溫度下氯化10min。與單一只在硫酸渣中添加4％的CaCl2球團相比，銅、鉛、鋅的脫除率分別從60.27％、97.75％和59.27％增加到88.12％、99.67％和87.23％，預(yù)熱球團的抗壓強度從412N/個增加到591N/個。
實施例3
硫酸渣的鐵品位62.2％，Cu的含量為0.52％、Zn的含量0.92％和Pb的含量0.28％，硫酸渣小于0.075mm的含量79.55％，小于0.045mm含量為63.12％。將添加了3％CaCl2、1.2％膨潤土和2％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨2min，潤磨水分16％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了消石灰(堿度為2.0)和3％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.2次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化6min，熱球繼續(xù)在1100℃的溫度下氯化13min。與單一只在硫酸渣中添加4％的CaCl2球團相比，銅、鉛、鋅的脫除率分別從65.37％、96.75％和57.32％增加到81.22％、99.77％和80.33％，預(yù)熱球團的抗壓強度從382N/個增加到651N/個。
實施例4
硫酸渣的鐵品位65.1％，Cu的含量為0.32％、Zn的含量0.38％和Pb的含量0.58％，硫酸渣小于0.075mm的含量80.55％，小于0.045mm含量為66.12％。將添加了3％NaCl、1.2％膨潤土和3％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨2min，潤磨水分16％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了消石灰(堿度為2.0)和3％NaCl的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.3次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化6min，熱球繼續(xù)在1100℃的溫度下氯化10min。與單一只在1100℃下氯化20min和添加量為6％的NaCl球團相比，硫酸渣球團中銅、鉛、鋅的脫除率分別從77.37％、97.75％和75.32％增加到84.62％、98.77％和82.73％，預(yù)熱球團的抗壓強度從432N/個增加到521N/個。
實施例5
硫酸渣的鐵品位64.03％，Cu的含量0.52％、Zn的含量0.49％和Pb的含量0.82％，硫酸渣小于0.075mm的含量80.15％，小于0.045mm含量為65.30％。將添加了4％CaCl2、1.5％膨潤土和4％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨2min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了石灰石(堿度為2.0)和4％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.8次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化8min，熱球繼續(xù)在1100℃的溫度下氯化12min，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率為92.17％、97.15％和91.36％，預(yù)熱球團的抗壓強度為561N/個。單一只在1100℃下氯化30min和CaCl2的添加量為8％的條件下，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率為90.12％、98.87％和88.33％，預(yù)熱球團的抗壓強度為382N/個。
實施例6
硫酸渣的鐵品位64.03％，Cu的含量0.52％、Zn的含量0.49％和Pb的含量0.82％，硫酸渣小于0.075mm的含量80.15％，小于0.045mm含量為65.30％。將添加了4％NaCl、0.9％膨潤土和4％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨4min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了消石灰(堿度為2.0)和4％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.5次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化8min，熱球繼續(xù)在1050℃的溫度下氯化12min，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率為87.17％、94.15％和89.23％，預(yù)熱球團的抗壓強度為521N/個。單一只在1050℃下氯化30min和NaCl的添加量為8％的條件下，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率為85.26％、96.72％和85.89％，預(yù)熱球團的抗壓強度為322N/個。
實施例7
硫酸渣的鐵品位61.3％，Cu的含量0.2％、Zn的含量0.2％和Pb的含量1.8％，硫酸渣小于0.075mm的含量77.75％，小于0.045mm含量為60.20％。將添加了4％KCl、1.5％膨潤土和4％NH4Cl的硫酸渣混勻后在潤磨機中潤磨2min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了CaO(堿度為1.5)和4％CaCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.3次/0.5m，生球干燥后在450℃的溫度下氯化8min，熱球繼續(xù)在1125℃的溫度下氯化12min，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率為92.56％、99.81％和91.20％，預(yù)熱球團的抗壓強度為402N/個。單一只在1125℃下氯化30min和KCl的添加量為8％的條件下，硫酸渣球團中的銅、鉛、鋅的脫除率分別為90.25％、98.89％和86.22％，預(yù)熱球團的抗壓強度為520N/個。
實施例8
硫酸渣的鐵品位63.0％，Cu的含量1.0％，鋅的含量0.3％，硫酸渣小于0.075mm的含量為72.58％，小于0.045mm含量為56.06％。將添加了4％MgCl2、1.8％膨潤土和4％NH4Cl的硫酸渣在潤磨機中潤磨4min，潤磨水分15％，潤磨后在圓盤造球機中制備成直徑為8-10mm的生球，在生球外層繼續(xù)裹一層添加了CaO(堿度為1.5)和4％MgCl2的硫酸渣，制備成直徑為10-12.5mm的生球，使得球團內(nèi)層和外層的質(zhì)量比為1：1。造球時間為13min，生球落下強度為4.3次/0.5m，生球干燥后在460℃的溫度下氯化8min，熱球繼續(xù)在1100℃的溫度下氯化12min，硫酸渣球團中的銅、和鋅的脫除率分別為87.52％和91.58％，預(yù)熱球團的抗壓強度為506N/個。單一只在1100℃下氯化30min和添加8％的MgCl2的條件下，硫酸渣中的銅和鋅的脫除率分別為85.63％和88.04％，預(yù)熱球團的抗壓強度為356N/個。
通過實施例1-8中采用本專利的方法制備的氯化球團及其氯化方法得到的有色金屬氯化脫除效率和球團抗壓強度均優(yōu)于傳統(tǒng)氯化球團和傳統(tǒng)氯化方法下得到的有色金屬脫除率和球團的抗壓強度，預(yù)熱球團抗壓強度高。說明本發(fā)明提供的氯化球團及其制備方法解決了現(xiàn)有技術(shù)問題，具有顯著的進步。
以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實施方式不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。