CN115747486A - 一种球团矿钙镁基复合有机粘结剂及其制备、使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种球团矿钙镁基复合有机粘结剂及其制备、使用方法，球团矿钙镁基复合机有机粘结剂按照干基重量百分比计由以下组分构成：转炉渣97％～99％，聚氧化乙烯0.5％～2.2％，速溶羧甲基淀粉0.5％～2.3％。本发明利用转炉渣为含钙镁原料，加入未经脱水、烘干的聚氧化乙烯溶液、速溶羧甲基淀粉溶液，经微波加热搅拌深度融合反应后得到球团矿钙镁基复合有机粘结剂，不仅实现了转炉渣的高效、再资源化利用，而且有利于提高球团的品质，降低钢铁联合企业的生产成本。

Description

一种球团矿钙镁基复合有机粘结剂及其制备、使用方法

技术领域

本发明涉及烧结球团制备技术领域，尤其涉及一种球团矿钙镁基复合有机粘结剂及其制备、使用方法。

背景技术

球团矿是高炉炼铁的主要炉料之一，按种类分包括酸性球团矿和碱性球团矿。碱性球团矿一般是配加石灰石、消石灰以提高CaO含量，提高碱度(碱度在0.5～1.15)。碱性球团矿具有良好的还原性和软熔特性，能够使高炉燃料比降低，从而提高高炉生产率。随着国家对环保日益重视，更多的钢铁企业逐步提高了碱性球团矿的使用比例，以降低炼铁时烧结矿的配加比例。因此，碱性球团甚至低碱度球团的需求量日益增多。

目前，碱性球团生产大多采用石灰石粉、铁精粉、膨润土的混合料做为原料。由于膨润土的主要化学成分是SiO₂，导致石灰石的添加量增加，同时还会降低球团铁品位；如果精矿粉的SiO₂含量高、粒度粗，则石灰石的配加量不仅大，同时还需要加入大量的粘结剂。同时，球团矿的SiO₂含量升高，大量石灰石分解导致球团矿的气孔率增加，使球团矿的抗压强度降低。而大量使用消石灰作为熔剂，导致球团爆裂粉化，使球团矿粘连现象严重。现有的解决上述问题的方法主要是采用钙基粘结剂取代膨润土。

申请号为CN201710742740.6的中国专利申请公开了“一种利用热态转炉渣制备高炉用铁碳复合团块的方法”，利用高温热态转炉渣的余热加热铁碳复合团块使其发生还原反应生成金属铁，利用转炉渣的钙、镁资源为粘结相来粘结碳、金属铁及其氧化物，制备具有一定碱度的铁碳复合团块，减少了钢渣对环境污染，也降低了炼铁生产成本。该技术方案中虽然提及利用转炉渣的钙、镁资源为粘结相来粘结碳、金属铁及其氧化物，但并未将转炉渣用作制备球团粘结剂，而本发明是将转炉渣与聚氧化乙烯、速溶羧甲基淀粉搭配，制备一种熔剂性球团生产所需的复合有机粘结剂。采用本发明所述钙镁基复合有机粘结剂生产的熔剂性球团，不仅能够提高生球强度，还能改善其冶金性能，一举两得，实现了1+1＞2的技术效果。

钱强著“改性转炉渣微粉替代膨润土的试验研究”一文(《福建冶金》2018年第2期)，认为转炉微粉具有一定的水硬活性,为充分利用转炉微粉特有的胶凝性,开发转炉微粉替代球团用膨润土的可行性研究,完成了转炉渣微粉替代膨润土的研究。其粘结剂采用转炉渣或转炉渣与膨润土混用的方式。而本发明所述钙镁基复合有机粘结剂由转炉渣配加有机物组成，是一种复合有机粘结剂，加入到铁矿粉中制备球团，效果比直接使用转炉渣作为粘结剂要好很多。而且有机物质会在球团焙烧过程中挥发，提高进入高炉时球团的铁含量，有利于高炉焦比的降低及产量的提高。

发明内容

本发明提供了一种球团矿钙镁基复合有机粘结剂及其制备、使用方法，利用转炉渣为含钙镁原料，加入未经脱水、烘干的聚氧化乙烯溶液、速溶羧甲基淀粉溶液，经微波加热搅拌深度融合反应后得到球团矿钙镁基复合有机粘结剂，不仅实现了转炉渣的高效、再资源化利用，而且有利于提高球团的品质，降低钢铁联合企业的生产成本。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂，按照干基重量百分比计由以下组分构成：转炉渣97％～99％，聚氧化乙烯0.5％～2.2％，速溶羧甲基淀粉0.5％～2.3％。

一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将转炉渣破碎研磨成粉末，称量后放入反应器皿中；

2)将聚氧化乙烯溶液按干基配比加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

3)将速溶羧甲基淀粉溶液按照干基配比，加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

4)将反应器皿置于微波发生器内，辐射加热堆浸反应10～20min；加热后的温度为100～110℃，将烘干产物研磨、过筛，得到球团矿钙基复合机有机粘结剂，其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95％以上。

进一步的，所述转炉渣按重量百分比计，CaO含量为40％～50％、Al₂O₃含量为5％～10％、SiO₂含量为10％～18％、MgO含量为6～10％、MnO含量＜1.0％，其余为杂质。

进一步的，所述转炉渣粉末的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95％以上。

进一步的，所述聚氧化乙烯溶液为粘度＞2000pa.s的聚氧化乙烯2％水溶液。

进一步的，所述速溶羧甲基淀粉为粘度＞1000pa.s的速溶羧甲基淀粉2％水溶液。

一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的使用方法，铁矿粉造球时配加，配加比为

其中：W₁为钙镁基复合机有机粘结剂的干基质量百分比，W₂为铁精矿的干基质量百分比，R为球团矿目标二元碱度，取值为0.2～1.5，X₁(CaO)为钙镁基复合机有机粘结剂中氧化钙的质量分数，X₁(SiO₂)为钙镁基复合机有机粘结剂中二氧化硅的质量分数，X₂(SiO₂)为铁精矿中二氧化硅的质量分数。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)利用转炉渣为含钙镁原料，实现了转炉渣的高效、再资源化利用，减少其对环境的危害；

2)采用转炉渣为含钙原料，代替常规粘结剂中使用的石灰石和消石灰，有利于球团生产节约热量消耗，同时避免球团焙烧时因石灰石分解排放CO₂导致球团矿强度降低等问题，提高球团抗压强度；

3)与采用膨润土为粘结剂或粘结剂组成成分的方式相比，本发明减少了带入球团矿的SiO₂和Al₂O₃含量，能够有效降低高炉炼铁渣量，最终降低钢铁企业生产成本；

4)采用转炉渣为粘结剂原料，能够向球团中引入一定量的MgO，有利于改善球团的冶金性能。

5)本发明所述复合有机粘结剂加入到铁矿粉中制备球团，效果比直接使用转炉渣作为粘结剂要好很多；而且有机物质会在球团焙烧过程中挥发，提高进入高炉时球团的铁含量，有利于高炉焦比的降低及产量的提高。

附图说明

图1是本发明所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备及使用流程图。

具体实施方式

本发明所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂，按照干基重量百分比计由以下组分构成：转炉渣97％～99％，聚氧化乙烯0.5％～2.2％，速溶羧甲基淀粉0.5％～2.3％。

如图1所示，本发明所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，包括如下步骤：

1)将转炉渣破碎研磨成粉末，称量后放入反应器皿中；

2)将聚氧化乙烯溶液按干基配比加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

3)将速溶羧甲基淀粉溶液按照干基配比，加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

4)将反应器皿置于微波发生器内，辐射加热堆浸反应10～20min；加热后的温度为100～110℃，将烘干产物研磨、过筛，得到球团矿钙基复合机有机粘结剂，其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95％以上。

进一步的，所述转炉渣按重量百分比计，CaO含量为40％～50％、Al₂O₃含量为5％～10％、SiO₂含量为10％～18％、MgO含量为6～10％、MnO含量＜1.0％，其余为杂质。

进一步的，所述转炉渣粉末的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95％以上。

进一步的，所述聚氧化乙烯溶液为粘度＞2000pa.s的聚氧化乙烯2％水溶液。

进一步的，所述速溶羧甲基淀粉为粘度＞1000pa.s的速溶羧甲基淀粉2％水溶液。

如图1所示，本发明所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的使用方法，铁矿粉造球时配加，配加比为

其中：W₁为钙镁基复合机有机粘结剂的干基质量百分比，W₂为铁精矿的干基质量百分比，R为球团矿目标二元碱度，取值为0.2～1.5，X₁(CaO)为钙镁基复合机有机粘结剂中氧化钙的质量分数，X₁(SiO₂)为钙镁基复合机有机粘结剂中二氧化硅的质量分数，X₂(SiO₂)为铁精矿中二氧化硅的质量分数。

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，现对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。以下所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

【实施例】

本实施例中，球团矿钙镁基复合有机粘结剂各组分的配比如表1所示。转炉渣的化学成分如表2所示，铁精矿的化学成分如表3所示。

表1各组分配比(干基重量百分比％)

编号	转炉渣	聚氧化乙烯	溶羧甲基淀粉
				实施例1	98.6	0.8	0.8
实施例2	97.2	0.5	2.3
				实施例3	97.6	2.0	0.4
实施例4	97.9	1.2	0.9
				实施例5	97.2	2.2	0.6

表2转炉渣的化学成分(重量百分比％)

MgO	SiO<sub>2</sub>	CaO	Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	FeO	P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
							7.78	15.34	43.22	9.18	5.16	8.12	1.8

表3铁精矿的化学成分(重量百分比％)

TFe	FeO	MgO	SiO<sub>2</sub>	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>	CaO
						68.28	29.82	0.89	2.12	0.74	<0.1

本实施例中，球团矿钙镁基复合有机粘结剂的制备过程如下：

(1)将转炉渣破碎并研磨成粉末，其粒度组成为小于0.074mm的颗粒占96.8％，将称量好的转炉渣放入反应器皿中；

(2)将聚氧化乙烯溶液按照干基配比，直接加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

(3)将速溶羧甲基淀粉溶液按照干基配比，加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

(4)将反应器皿置于微波发生器内，辐射加热堆浸反应15min；加热后的温度为100℃，将烘干后的产物研磨，过200目筛，得到球团矿钙镁基复合有机粘结剂，成品粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95％以上。

将制得的球团矿钙镁基复合有机粘结剂加入到铁精矿粉中，球团中配加球团矿钙镁基复合有机粘结剂的配比见表4，所制备生球的性能指标见表5。

表4钙镁基复合有机粘结剂配比(重量百分比％)

编号	碱度R目标值	铁精矿	粘结剂配比
				实施例1	0.2	98.94	1.06
实施例2	0.6	96.30	3.70
				实施例3	1.2	89.75	10.25
实施例4	0.8	94.52	4.48
				实施例5	0.4	97.71	2.29

表5：生球指标对照表

以转炉渣单独作为粘结剂的情况作为对比例1，以转炉渣与膨润土(1:1)为原料制备粘结剂的情况作为对比文件2，各实施例及对比例的成品球团矿的化学成分及冶金指标对照见表6、表7。

表6：成品球团矿的化学成分对照表(重量百分比％)

编号	TFe	FeO	SiO<sub>2</sub>	CaO	MgO	Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
							实施例1	64.04	0.19	5.98	0.21	1.04	＜0.1
实施例2	63.50	0.19	5.78	0.22	1.54	＜0.1
							实施例3	62.89	0.18	5.96	0.23	2.04	＜0.1
实施例4	63.02	0.19	5.82	0.22	1.82	＜0.1
							实施例5	63.56	0.18	5.85	0.21	1.23	＜0.1
对比例1	64.04	0.19	5.98	0.21	1.04	＜0.1
							对比例2	63.82	0.22	6.12	0.23	1.03	＜0.1

表7：成品球的冶金指标对照表

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂，其特征在于，按照干基重量百分比计由以下组分构成：转炉渣97％～99％，聚氧化乙烯0.5％～2.2％，速溶羧甲基淀粉0.5％～2.3％。

2.如权利要求1所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将转炉渣破碎研磨成粉末，称量后放入反应器皿中；

2)将聚氧化乙烯溶液按干基配比加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

3)将速溶羧甲基淀粉溶液按照干基配比，加入到装有转炉渣粉末的反应器皿中；

4)将反应器皿置于微波发生器内，辐射加热堆浸反应10～20min；加热后的温度为100～110℃，将烘干产物研磨、过筛，得到球团矿钙基复合机有机粘结剂，其粒度组成为小于0.044mm的颗粒占95％以上。

3.根据权利要求2所述的一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，其特征在于，所述转炉渣按重量百分比计，CaO含量为40％～50％、Al₂O₃含量为5％～10％、SiO₂含量为10％～18％、MgO含量为6～10％、MnO含量＜1.0％，其余为杂质。

4.根据权利要求2所述的一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，其特征在于，所述转炉渣粉末的粒度组成为小于0.074mm的颗粒占95％以上。

5.根据权利要求2所述的一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，其特征在于，所述聚氧化乙烯溶液为粘度＞2000pa.s的聚氧化乙烯2％水溶液。

6.根据权利要求2所述的一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的制备方法，其特征在于，所述速溶羧甲基淀粉为粘度＞1000pa.s的速溶羧甲基淀粉2％水溶液。

7.如权利要求1所述一种球团矿钙镁基复合机有机粘结剂的使用方法，其特征在于，铁矿粉造球时配加，配加比为

其中：W₁为钙镁基复合机有机粘结剂的干基质量百分比，W₂为铁精矿的干基质量百分比，R为球团矿目标二元碱度，取值为0.2～1.5，X₁(CaO)为钙镁基复合机有机粘结剂中氧化钙的质量分数，X₁(SiO₂)为钙镁基复合机有机粘结剂中二氧化硅的质量分数，X₂(SiO₂)为铁精矿中二氧化硅的质量分数。

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