用于制備錳礦石球團(tuán)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于制備燒結(jié)錳礦石球團(tuán)的方法。該方法包括制備造球進(jìn)料，該造球進(jìn)料包含細(xì)散的錳礦石和粘合劑；將該造球進(jìn)料造球以制備生球團(tuán)；和在鋼帶燒結(jié)爐中燒結(jié)該生球團(tuán)。燒結(jié)步驟包括在鋼帶上將球團(tuán)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(jié)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(tuán)的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及用于制備燒結(jié)的錳礦石球團(tuán)的方法。本發(fā)明還涉及由所述方法制備的 燒結(jié)的猛礦石球團(tuán)。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 與錳礦石的采礦、粉碎、運(yùn)輸和處理有關(guān)獲得顯著量的細(xì)散的礦石顆粒。具有晶粒 尺寸低于6_9mm的細(xì)散的錳礦石不能直接被用于錳合金熔煉。細(xì)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(dāng)需要大量制備錳礦石燒結(jié)體時，通常將錳礦石粉造塊并采用帶式燒結(jié)裝置燒 結(jié)。燒結(jié)中使用的焦炭的量是大量的，甚至高達(dá)l〇w-%，因?yàn)殄i礦石粉主要熔化于燒結(jié)工藝 中。然后，將產(chǎn)物一燒結(jié)的錳礦石一粉碎成顆粒尺寸低于50-75_。該產(chǎn)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(chǎn)物供給到熔煉爐。使在該產(chǎn)品處理中產(chǎn)生的細(xì) 粒部分再循環(huán)回到造塊單元和燒結(jié)爐。該再循環(huán)負(fù)載可以高達(dá)燒結(jié)產(chǎn)品的15-20%。這樣大 百分比的再循環(huán)增加了燒結(jié)工藝的能量成本。
[0005] US 6063160公開了用于在傳送器型燒結(jié)裝置中以基本上連續(xù)的操作燒結(jié)具有顆 粒尺寸小于6mm的細(xì)散的含錳材料的方法。該工藝包括以下步驟：向細(xì)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(yù)加熱區(qū)、反 應(yīng)和燒結(jié)區(qū)以及冷卻區(qū)。將燒結(jié)材料粉碎、篩選并輸送至熔煉設(shè)備。由此制備的燒結(jié)體缺乏 機(jī)械抗性以經(jīng)得起過量的處理和長距離運(yùn)送。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中另一錳球團(tuán)制備工藝使用錳礦石，該錳礦石已經(jīng)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(jié)。煅燒的目的 在于產(chǎn)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(tuán)燒成。
[0007] WO 2010/009527 Al公開了從非煅燒的錳礦石制備錳球團(tuán)的工藝。該工藝包括礦 石尺寸準(zhǔn)備、助熔劑添加、凝聚劑(粘合劑)添加、導(dǎo)致粗球團(tuán)的造球、以及通過干燥、預(yù)加熱 和加熱該粗球團(tuán)的熱加工。
[0008] 在熔煉中，燒結(jié)球團(tuán)相對于燒結(jié)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(tuán)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(tuán)。物理性能不足的球團(tuán)在處理時在運(yùn)送中和在爐內(nèi)還原過程 中可產(chǎn)生過量的粉。由于床滲透性的損失，粉的產(chǎn)生可而導(dǎo)致還原過程中的產(chǎn)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(jié)的錳球團(tuán)的新的和改進(jìn)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(tuán)。
[0012] 發(fā)明概述
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的方法由權(quán)利要求1中所呈現(xiàn)的內(nèi)容表征。
[0014] 更確切地說，該方法包括制備造球進(jìn)料，該造球進(jìn)料包含細(xì)散的錳礦石和粘合劑； 將該造球進(jìn)料造球以制備生球團(tuán)；以及在鋼帶燒結(jié)爐中燒結(jié)該生球團(tuán)，該燒結(jié)步驟包括在 鋼帶上將球團(tuán)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(jié)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(shí)施方案中，通過濕法研磨和過濾錳礦石粉制備細(xì)散的錳礦石。
[0016] 在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，通過干法研磨錳礦石粉制備細(xì)散的錳礦石。
[0017] 在本發(fā)明的一個實(shí)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(shí)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(shí)施方案中，向該造球進(jìn)料加入細(xì)碳（焦炭）。細(xì)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(shí)施方案中，向該造球進(jìn)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(shí)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(jìn)行得太劇烈，則球團(tuán)在干燥 區(qū)中破裂。
[0022]在本發(fā)明的另一個實(shí)施方案中，在兩個干燥區(qū)中干燥球團(tuán)。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(shí)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(shí)施方案中，在燒結(jié)區(qū)中的停留時間為7-14分鐘。
[0025]在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，將燒結(jié)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(shí)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(jù)本發(fā)明的工藝制備的燒結(jié)的錳礦石球團(tuán)具有至少150kg/直徑12mm的球團(tuán) 的抗壓強(qiáng)度。
[0028] 發(fā)明詳述
[0029] 錳礦石的品質(zhì)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(chǎn)生礦石粉。這種粉可以用作根據(jù)本發(fā)明制備燒結(jié)的 錳礦石球團(tuán)的原料。
[0030] 錳礦石粉優(yōu)選在濕球磨機(jī)中進(jìn)行濕磨。過濾來自濕法研磨的漿料以去除過量的 水。無需進(jìn)一步干燥。濾餅構(gòu)成造球進(jìn)料的基礎(chǔ)。造球進(jìn)料的目標(biāo)細(xì)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(dāng)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(xì)散的錳礦石。
[0033]向造球進(jìn)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(jìn)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(shí)驗(yàn) 室規(guī)模，制備可接受的球團(tuán)所需的膨潤土的量可以更高。
[0034] 取決于細(xì)散的錳礦石的組成，可任選向造球進(jìn)料加入細(xì)碳（焦炭或其他含碳材 料）。細(xì)碳的量可以為〇. 1-2.Ow-%、優(yōu)選為0.5-1. Ow-%。當(dāng)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(qiáng)放熱反應(yīng)傾向于使球團(tuán)的結(jié)構(gòu)破裂。 當(dāng)錳礦石含有少量例如碳酸鹽作為方解石時，可以使用碳。當(dāng)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(yīng)釋放一氧化碳(CO);該反應(yīng)是吸熱的，限制床層溫度的升 尚。
[0035] 取決于細(xì)散的錳礦石的組成，可任選向造球進(jìn)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(dāng)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(xué)。當(dāng)制備自熔性球團(tuán)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(xì)散的錳礦石、膨潤土、細(xì)碳和任選的助熔劑組成的造球進(jìn)料充分混合。必須 非常小心地控制造球進(jìn)料的濕度含量?？梢栽谛D(zhuǎn)造球筒中或在造球盤上進(jìn)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(jìn)料制備。所需尺寸的 生球團(tuán)可以落在供給至燒結(jié)爐的梭式裝料器的帶式輸送器上。
[0037] 可以在鋼帶燒結(jié)爐或帶式燒結(jié)爐中進(jìn)行生球團(tuán)的燒結(jié)。將燒結(jié)爐的球團(tuán)塵和除塵 再循環(huán)回到造球進(jìn)料。
[0038] 鋼帶型燒結(jié)爐包括環(huán)形傳送帶以運(yùn)輸燒結(jié)進(jìn)料經(jīng)過燒結(jié)爐的階段。燒結(jié)設(shè)備中的 熱處理包括球團(tuán)的干燥、加熱、燒結(jié)和冷卻的步驟。
[0039] 燒結(jié)爐優(yōu)選是多隔室爐，在多孔鋼傳送帶上攜帶生球團(tuán)經(jīng)過該爐。設(shè)置冷卻氣體 的逆流流動來將來自燒結(jié)球團(tuán)的廢熱攜帶至進(jìn)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(fēng)箱鼓吹冷卻空氣。優(yōu)選地，使用燒結(jié)球團(tuán)作為鋼帶上的底層以保護(hù) 其免受過高溫度。
[0040] 燒結(jié)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(dāng)球團(tuán)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。可以通過調(diào)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(dǎo)額外的再循環(huán)氣體繞過干燥隔室。
[0041] 燒結(jié)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(tuán)床層中的碳燃燒以開始燒結(jié)反應(yīng)。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(jié)爐包括作為第三區(qū)的燒結(jié)隔室以獲得燒結(jié)球團(tuán)。在燒結(jié)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(jié)溫度，取決于礦 物學(xué)其可以為1200-1450°C。燒結(jié)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(jié)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(jié)爐中的燒結(jié)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(jìn)行調(diào) -K- To
[0044] 在優(yōu)選實(shí)施方案中，在一個或多個連續(xù)冷卻隔室中冷卻燒結(jié)球團(tuán)。通過來自帶下 通過床層鼓吹空氣來冷卻燒結(jié)球團(tuán)?？梢詫⒗鋮s氣體循環(huán)至前端腔室。典型地，根據(jù)床層上 方隔室中的壓力設(shè)定，將空氣分別鼓吹至每個風(fēng)箱。在冷卻區(qū)燒結(jié)反應(yīng)常常仍然繼續(xù)一至 少部分地繼續(xù)一以進(jìn)一步強(qiáng)化產(chǎn)物球團(tuán)。
[0045] 典型地，將新鮮的燒結(jié)球團(tuán)與底層球團(tuán)一起排出并在傳送帶上輸送至篩選和球團(tuán) 料倉?？梢詫⑦m合用作熔煉裝料的最終產(chǎn)物球團(tuán)篩選成顆粒尺寸約6-16_。
[0046] 燒結(jié)球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度優(yōu)選超過150kg/直徑12mm的球團(tuán)。該抗壓強(qiáng)度代表球團(tuán)抗壓 縮力而不破裂的能力。通過將球團(tuán)置于兩個鋼板之間并均勻施加測量的壓力直到球團(tuán)斷裂 來測定抗壓強(qiáng)度。抗壓強(qiáng)度表述為以千克/球團(tuán)計的施加壓力。可以根據(jù)下式計算抗壓強(qiáng)度 Fl2mm ：
[0047] Fl2mn= (12/D)2*Fd，
[0048] 其中
[0049] -D是測量的球團(tuán)直徑[mm];
[0050] _12是所需球團(tuán)的參比直徑[mm];
[0051] -ro是測量的球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度[kg/球團(tuán)]。
[0052] 燒結(jié)球團(tuán)的總孔隙度優(yōu)選為10-50%、更優(yōu)選為12-40%。燒結(jié)球團(tuán)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(tuán)燒結(jié)爐接收的產(chǎn)品是硬的多孔球團(tuán)，其具有恒定的物理和化學(xué)性質(zhì)。根 據(jù)本發(fā)明制備的錳礦石球團(tuán)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(jié)球團(tuán)中的塵再循環(huán)負(fù)載比制備常規(guī)燒結(jié)產(chǎn)品低得多，因?yàn)椴恍枰獰Y(jié) 產(chǎn)品的粉碎。球團(tuán)耐受處理和運(yùn)送而不會破裂或產(chǎn)生過量的塵。
[0055] 實(shí)施例1
[0056]采用巴西錳礦石樣品以實(shí)驗(yàn)室規(guī)模進(jìn)行造球和燒結(jié)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(xué)分析示于表1中。
[0057] 在直徑400mm的實(shí)驗(yàn)室盤上進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(tuán)用水噴霧器將進(jìn)料潤濕。所需的球團(tuán)直徑是 12_。造球之后，測量濕球團(tuán)和干球團(tuán)的直徑和抗壓強(qiáng)度。測量濕球團(tuán)的濕度。
[0058]表1
[0060]在感應(yīng)爐中進(jìn)行燒結(jié)測試。將球團(tuán)裝入IlOml的氧化鋁坩堝中。將坩堝置入感應(yīng)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(jù)用于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的鋼帶燒結(jié)的所需溫度曲線來加熱球團(tuán)。抗壓強(qiáng)度目標(biāo)是150kg/ 球團(tuán)（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(dāng)造球進(jìn)料含有100單位礦石、5.2單位方解石和1.0單位膨潤土?xí)r，潮濕球團(tuán)的抗 壓強(qiáng)度為1.5kg/球團(tuán)，而干球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度為7.8kg/球團(tuán)。該級別的抗壓強(qiáng)度是足夠高的。 球團(tuán)的濕度含量為大約15%。
[0062] 在1300°C燒結(jié)后實(shí)現(xiàn)了200kg/直徑12mm的球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度目標(biāo)。在不同最高溫度 進(jìn)行燒結(jié)步驟后的抗壓強(qiáng)度示于表2中。
[0063]表 2
LUU03」 測訊結(jié)米衣明，η」以仕丄M規(guī)悮丄乙屮市I」食民壯茆頃紹結(jié)砵團(tuán)。
[0066] 實(shí)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(jìn)行分批燒結(jié)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(jié)測試的期望細(xì)度的錳礦石粉。采用壓力 磨機(jī)和振動式Pal Ia磨機(jī)在干燥狀態(tài)下進(jìn)行研磨。
[0070] 分批造球的目的是研究細(xì)散的錳礦石的造球性質(zhì)以及制備用于分批燒結(jié)測試的 球團(tuán)。將研磨的錳礦石粉與膨潤土進(jìn)行混合。在一些情況下，還加入焦炭。使用造球盤進(jìn)行 造球測試。將批料人工供給到盤上。按照形成球團(tuán)用水噴霧器將進(jìn)料潤濕。所需的球團(tuán)晶粒 尺寸是12mm。
[0071] 使用分批燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)測試，該系統(tǒng)由丁烷燃燒器、燃燒室、燒結(jié)反應(yīng)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(dǎo)燃燒氣體至反應(yīng)器和引導(dǎo)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(jié)過程。
[0072]分批燒結(jié)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(jié)；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(yù)先選擇氣體 進(jìn)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(jìn)入反應(yīng)器。此外，將冷卻氣體液從上部輸送進(jìn)入反應(yīng)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(tuán)裝入反應(yīng)器中的底層上，該底層由先前燒結(jié)的棕色球團(tuán)組成。兩層 的高度為大約200mm。燒結(jié)程序完成之后，將分批反應(yīng)器冷卻至低于100°C并且從反應(yīng)器排 出燒結(jié)球團(tuán)。將燒結(jié)球團(tuán)床層分成用于實(shí)驗(yàn)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(hù)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(biāo)細(xì)度是小于50 %低于400目（38μπι)和65-70 %低于200 目（74μπι)。這些目標(biāo)值比在鉻鐵礦造球和燒結(jié)中常用的值更粗，以避免球團(tuán)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(jié)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(xué)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(xué)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(xiàn)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(xiàn)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(jié)構(gòu)不同于Zl錳礦石粉的微結(jié)構(gòu)。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(xué)類型:錳氧化物和硅酸鹽。錳氧化物表現(xiàn) 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(xì)浸染的。硅酸鹽晶粒還含有鐵氧化物夾雜物。碳酸鹽表現(xiàn)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(zhì)。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(xiàn) 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(xiàn)于氫氧化錳中。
[0093] 測試結(jié)果
[0094] 造球和燒結(jié)測試的目標(biāo)是找到合適的燒結(jié)條件以制備用于在電爐中熔煉的合適 球團(tuán)等級。所研究的參數(shù)是焦炭添加和不同燒結(jié)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(jìn)行了 23個造球和分批-燒結(jié)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(jìn)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(jié)果被分別呈現(xiàn)和注釋。Z3礦石的許多結(jié)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(jié)果進(jìn)行比較。
[0096] Z2球團(tuán)的強(qiáng)度
[0097] Z2錳礦石的燒結(jié)球團(tuán)的抗壓強(qiáng)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(tuán)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(tuán)的濕度含量范圍為6.1-7.5%。濕強(qiáng)度為2.2-2.7kg/球團(tuán)，干強(qiáng)度為4.6-6.4kg/球團(tuán)。這些強(qiáng)度值足夠高。
[0099] 在一些測試中燒結(jié)球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度非常高。可以測得超過300kg/球團(tuán)的抗壓強(qiáng) 度。在燒結(jié)過程中，球團(tuán)尺寸縮小了 一點(diǎn)。
[0100] 在導(dǎo)致制備可接受的球團(tuán)的測試中，干燥氣體的最高溫度為300°C。當(dāng)開始冷卻 時，將進(jìn)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(jié)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(jié)球團(tuán)的抗壓強(qiáng)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(jié)時間為7-14 分鐘。
[0102] 當(dāng)沒有使用焦炭或者碳添加為，強(qiáng)度值是令人滿意的。
[0103] Zl球團(tuán)的強(qiáng)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(tuán)的抗壓強(qiáng)度起初明顯低于Z2錳礦石的球團(tuán)。確定了制備用于熔煉的好球團(tuán)所需的 參數(shù)。
[0105] 生球團(tuán)的濕度含量范圍為6.8-7.2%。濕強(qiáng)度為2.6-3.4kg/球團(tuán)，干強(qiáng)度為11.8-16.2kg/球團(tuán)。這些強(qiáng)度值足夠高。Zl錳礦石球團(tuán)的干強(qiáng)度大約是Z2錳礦石球團(tuán)的干強(qiáng)度的 兩倍。
[0106] 在燒結(jié)中球團(tuán)縮小得相當(dāng)多。這可能是由于大量的方解石，其在燒結(jié)過程中分解。
[0107] 分批燒結(jié)測試顯示，Zl錳礦石球團(tuán)在大約1400 °C開始熔化，其因此形成燒結(jié)中的 溫度上限。
[0108]在一些測試中的燒結(jié)球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度是可以接受的（超過200kg/球團(tuán)，不與12mm 成比例）。當(dāng)在干燥、加熱和燒結(jié)步驟中的總停留時間為24-26分鐘時獲得最佳結(jié)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(tuán)甚至更弱。焦炭在球團(tuán)內(nèi)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(tuán)內(nèi)部的碳反應(yīng)。這消耗能量并且氣體體積增加。這些因素 可以降低球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度。
[0110] 作為實(shí)例，在一個成功的燒結(jié)測試中，在干燥期結(jié)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(jìn)料氣體的溫度為1200°C。床層中部的 溫度為 1300_1350°C。
[0111] Z3球團(tuán)的強(qiáng)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(tuán)的濕強(qiáng)度和干強(qiáng)度均足夠高。
[0113]在燒結(jié)過程球團(tuán)縮小得相當(dāng)多。如果燒結(jié)工藝中總停留時間太短，則Z3燒結(jié)球團(tuán) 的抗壓強(qiáng)度不是非常好。
[0114] 在用Z3錳礦石進(jìn)行的研究中，得到大約300kg/直徑IOmm的球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度，這是 非常好的。在測試中，燒結(jié)工藝(干燥、加熱和燒結(jié)，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(jié)球團(tuán)的其他性質(zhì)
[0116] 使用改進(jìn)的Tumbler方法研究燒結(jié)球團(tuán)的耐磨性。批由Ikg的樣品組成。在配備有 六個提升機(jī)構(gòu)的鋼筒中進(jìn)行測試。90分鐘的旋轉(zhuǎn)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(tuán)對抗磨損的耐久性。該值越低，球團(tuán)的耐磨性越高。燒結(jié)球團(tuán)的 耐磨性值示于表5中。
[0117] Zl和Z3球團(tuán)的改進(jìn)Tumbler值優(yōu)異。Z2球團(tuán)的耐磨性最高，但它們的抗壓強(qiáng)度優(yōu) 異。但是Z2球團(tuán)的Tumb I er值與絡(luò)鐵礦礦石球團(tuán)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(jié)球團(tuán)的結(jié)構(gòu)。取自物料床的中層的燒結(jié)球團(tuán)的 密度和孔隙度示于表6中。
[0121] 真密度是球團(tuán)的質(zhì)量除以體積，該體積不包括球團(tuán)內(nèi)的孔隙空間。使用氦比重計 測量真密度。對于該測定，將球團(tuán)研磨成_74μπι的晶粒尺寸。
[0122] 表6
[0124] 堆密度是球團(tuán)的質(zhì)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(tuán)的直徑，每個均從三個方向，并計算平均直徑。球團(tuán)一起稱重。計算球團(tuán)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(tuán)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(tuán)和水的燒杯進(jìn)行稱重。將球團(tuán)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(tuán)除去空氣。對具有充滿水的開孔孔隙 度的球團(tuán)進(jìn)行稱重。基于干球團(tuán)的質(zhì)量、干球團(tuán)的堆體積、開孔孔隙度形式的水的質(zhì)量和水 的密度計算表觀密度。
[0127] Zl球團(tuán)的總孔隙度非常高并且比Ζ2球團(tuán)的總孔隙度大得多?？紫抖炔煌闹饕?因可能是因?yàn)檫@樣的事實(shí):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(tuán)具有最低的孔隙度。在燒結(jié)中這些球團(tuán)縮小得相當(dāng)多。此外，在Ζ3球 團(tuán)的表面上似乎有熔化相。
[0129] Ζ2球團(tuán)的真密度和堆密度大于其他球團(tuán)的這些密度。
[0130] 對來自所選燒結(jié)測試的球團(tuán)進(jìn)行化學(xué)分析。這些化學(xué)分析的結(jié)果呈現(xiàn)于表7中。
[0131]表7
[0133] Z3和Zl球團(tuán)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(jié)中的大量 重量損失，特別是揮發(fā)物的分解。Z3球團(tuán)的鋁含量比Zl和Z2球團(tuán)高得多。Zl球團(tuán)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(guān)于在錳礦石粉的造球和燒結(jié)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(tuán)的抗壓強(qiáng)度足夠高。在干燥過程中錳球團(tuán) 非常容易分裂，這是為何應(yīng)當(dāng)非常小心地進(jìn)行干燥的原因。應(yīng)當(dāng)基于錳礦石粉的組成來選 擇燒結(jié)條件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于制備燒結(jié)錳礦石球團(tuán)的方法，該方法包括以下步驟： 一制備造球進(jìn)料，該造球進(jìn)料包含細(xì)散的錳礦石和粘合劑； 一將該造球進(jìn)料造球以制備生球團(tuán)；以及 一在鋼帶燒結(jié)爐中燒結(jié)該生球團(tuán)，該燒結(jié)步驟包括在鋼帶上將球團(tuán)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(jié)區(qū)和至少一個冷 卻區(qū)，優(yōu)選三個。2. 根據(jù)權(quán)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(xì)散的錳礦石的 步驟。3. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，包括通過干法研磨從錳礦石粉制備細(xì)散的錳礦石的步驟。4. 根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)的方法，包括向該造球進(jìn)料加入細(xì)碳，細(xì)碳的量為0.1- 2 · 0w-%、優(yōu)選為0 · 5-1 · 0w-%。7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的方法，包括向該造球進(jìn)料加入助熔劑。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)的方法，包括在兩個干燥區(qū)中干燥球團(tuán)，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(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)的方法，其中在加熱區(qū)中的停留時間為5-12分鐘。11. 根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)的方法，其中在燒結(jié)區(qū)中的停留時間為7-14分鐘。12. 根據(jù)權(quán)利要求1 -11任一項(xiàng)的方法，其中將燒結(jié)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(jù)權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的方法，其中在干燥區(qū)、加熱區(qū)和燒結(jié)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(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)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(jù)權(quán)利要求1 -14任一項(xiàng)的方法制備的燒結(jié)錳礦石球團(tuán)，其中燒結(jié)球團(tuán)的抗壓 強(qiáng)度為至少150kg/直徑12mm的球團(tuán)。
【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