專利名稱：一種用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種添加劑，特別是涉及一種用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑。
背景技術(shù)：
在鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)領(lǐng)域，赤鐵礦和褐鐵礦屬難焙燒原料。長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)鐵礦球團(tuán)廠主要以磁鐵精礦為原料，隨著我國(guó)鋼鐵工業(yè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，對(duì)鐵礦球團(tuán)的需求量也在逐年增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)磁鐵礦資源供應(yīng)日趨緊張，因此，研究利用赤、褐鐵礦等難焙燒鐵礦資源制備煉鐵用氧化球團(tuán)礦具有重要意義。
研究表明，利用赤鐵礦制備氧化球團(tuán)礦，其固結(jié)機(jī)理主要為Fe2O3晶粒長(zhǎng)大和高溫下再結(jié)晶。在1200℃以下，赤鐵礦的礦石顆粒及球團(tuán)礦結(jié)構(gòu)一直保持其原有形態(tài)，各顆粒雖然彼此靠近，但無(wú)任何的連接。只有溫度達(dá)到1300℃時(shí)，才能觀察到晶體顆粒明顯長(zhǎng)大，小晶體之間才形成初期的連接橋。到了1350℃時(shí)，可以觀察到再結(jié)晶。與此同時(shí)，球團(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度亦隨溫度升高而增加。但焙燒溫度不能太高，在溫度超過(guò)1350℃時(shí)，赤鐵礦便開(kāi)始發(fā)生分解6Fe2O3→4Fe3O4+O2，生成磁鐵礦和氧，結(jié)果將導(dǎo)致球團(tuán)礦強(qiáng)度的下降。這表明，利用赤鐵礦制備氧化球礦，其要求的預(yù)熱焙燒溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、適宜的焙燒溫度區(qū)間窄，因而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備材質(zhì)及生產(chǎn)操作提出了更為嚴(yán)格的要求。利用褐鐵礦制備氧化球團(tuán)礦，其預(yù)熱焙燒需經(jīng)歷結(jié)晶水分解、Fe2O3晶粒長(zhǎng)大和高溫下再結(jié)晶以及球團(tuán)致密化過(guò)程，除需先行經(jīng)歷結(jié)晶水分解過(guò)程外，其后續(xù)固結(jié)機(jī)理與赤鐵礦制備氧化球團(tuán)礦類似，因此，利用褐鐵礦制備氧化球團(tuán)礦在實(shí)際生產(chǎn)中同樣存在上述問(wèn)題。
為了改善赤、褐鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)內(nèi)配碳和配加磁鐵礦、添加消石灰、石灰石、白云石等進(jìn)行了系統(tǒng)研究。研究結(jié)果表明，內(nèi)配碳可在一定程度上改善赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，但效果并不顯著，而且生球強(qiáng)度和爆裂溫度還會(huì)因內(nèi)配碳而有所下降。配加磁鐵礦其配比須在30％以上才能顯著改善赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，這一方法須外購(gòu)大量的磁鐵礦。添加消石灰、石灰石、白云石等亦能改善赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱焙燒性能，但生產(chǎn)的產(chǎn)品為熔劑性球團(tuán)礦，用于高爐煉鐵時(shí)將會(huì)改變高爐的爐料結(jié)構(gòu)，而且其生產(chǎn)過(guò)程也較難控制。
為有效解決赤、褐鐵礦球團(tuán)在預(yù)熱焙燒過(guò)程中存在的預(yù)熱焙燒溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、適宜的焙燒溫度區(qū)間窄，以及由此帶來(lái)的在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備材質(zhì)及生產(chǎn)操作要求高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效、低耗的利用赤鐵礦制備煉鐵用氧化球團(tuán)礦，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在預(yù)熱焙燒過(guò)程中顯著降低赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱、焙燒溫度，縮短預(yù)熱焙燒時(shí)間，適宜的焙燒溫度區(qū)間寬的用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑，由B2O3、CaO和Fe3O4組成，其中Fe3O4質(zhì)量百分比占60％～80％、CaO質(zhì)量百分比占5％～20％、B2O3質(zhì)量百分比占5％～20％，粒度小于0.074mm。
使用時(shí)在難焙燒鐵礦球團(tuán)中添加質(zhì)量百分比為1％～5％的添加劑，當(dāng)配比取低值時(shí)，添加劑中CaO、B2O3的質(zhì)量百分比取上限。使用時(shí)將其細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下。
采用上述技術(shù)方案的添加劑，可使赤、褐鐵礦球團(tuán)適宜的預(yù)熱溫度降低100℃左右，預(yù)熱時(shí)間縮短1/2以上，焙燒溫度降低50℃左右，焙燒時(shí)間縮短1/3以上。
本發(fā)明的原理在于經(jīng)過(guò)細(xì)磨的添加劑，其中的Fe3O4在球團(tuán)焙燒過(guò)程中，能夠形成Fe2O3微晶鍵結(jié)構(gòu)，其中的CaO能與Fe2O3形成鐵酸鈣系低熔點(diǎn)物質(zhì)，增強(qiáng)赤鐵礦晶粒表面質(zhì)點(diǎn)遷移能力，而其中的B2O3能顯著強(qiáng)化固相擴(kuò)散。添加劑的上述作用促進(jìn)了相鄰顆粒之間在較低預(yù)熱溫度下形成微晶鍵連接結(jié)晶，在高溫焙燒過(guò)程中使球團(tuán)內(nèi)Fe2O3再結(jié)晶良好，F(xiàn)e2O3晶體互連成片，使球團(tuán)內(nèi)顆粒連接成一個(gè)較致密、均勻的整體，從而使球團(tuán)礦的強(qiáng)度提高。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要在于添加劑來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，配比少，基本不改變成品球團(tuán)礦的化學(xué)組成，可適用于赤、褐鐵精礦等難焙燒鐵礦球團(tuán)礦的生產(chǎn)，能顯著降低赤鐵礦球團(tuán)的預(yù)熱、焙燒溫度，縮短預(yù)熱焙燒時(shí)間，有利于提高提高生產(chǎn)效率，降低能耗。能有效解決赤、褐鐵礦精礦球團(tuán)在預(yù)熱焙燒過(guò)程中存在的預(yù)熱焙燒溫度高、時(shí)間長(zhǎng)、適宜的焙燒溫度區(qū)間窄，以及由此帶來(lái)的在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)設(shè)備材質(zhì)及生產(chǎn)操作要求高等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高效、低耗的利用赤、褐鐵礦等難焙燒原料的鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1，某赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為430N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1860N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比1％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間9min，焙燒溫度1270℃，焙燒時(shí)間12min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到441N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2590N/個(gè)。
實(shí)施例2，某赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為443N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1860N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占80％、CaO占10％、B2O3占10％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比3％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間9min，焙燒溫度1260℃，焙燒時(shí)間12min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到458N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2690N/個(gè)。
實(shí)施例3，某赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球再經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為443N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1860N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占70％、CaO占15％、B2O3占15％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后質(zhì)量百分比5％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間9min，焙燒溫度1250℃，焙燒時(shí)間13min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到490N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2700N/個(gè)。
實(shí)施例4，某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間25min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間25min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為409N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1650N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加劑細(xì)磨至小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比1％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間12min，焙燒溫度1270℃，焙燒時(shí)間15min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到423N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2210N/個(gè)。
實(shí)施例5，某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間25min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為409N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1650N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比3％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間12min，焙燒溫度1260℃，焙燒時(shí)間15min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到448N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2430N/個(gè)。
實(shí)施例6，某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間25min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為409N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1650N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占70％、CaO占15％、B2O3占15％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比5％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間15min，焙燒溫度1250℃，焙燒時(shí)間15min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到455N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2490N/個(gè)。
實(shí)施例7，巴西卡拉加斯赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述兩種精礦的配礦比巴西卡拉加斯赤鐵精礦70％，某褐鐵精礦30％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為418N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1980N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比1％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間10min，焙燒溫度1270℃，焙燒時(shí)間13min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到433N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2320N/個(gè)。
實(shí)施例8，巴西卡拉加斯赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述兩種精礦的配礦比巴西卡拉加斯赤鐵精礦50％，某褐鐵精礦50％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為418N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1980N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比3％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間10min，焙燒溫度1260℃，焙燒時(shí)間13min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到451N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2460N/個(gè)。
實(shí)施例9，某赤鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 66.54％、FeO 0.8％、SiO21.21％、Al2O31.51％、CaO 0.028％、MgO 0.045％。某褐鐵精礦，其主要化學(xué)成分為T(mén)Fe 56.55％、SiO29.53％、Al2O31.69％、CaO 0.6％、MgO 0.03％。上述兩種精礦的配礦比某赤鐵精礦30％，某褐鐵精礦70％。配加1.5％的膨潤(rùn)土經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度1000℃，預(yù)熱時(shí)間21min，焙燒溫度1310℃，焙燒時(shí)間21min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度為418N/個(gè)，焙燒球抗壓強(qiáng)度僅達(dá)到1980N/個(gè)。在膨潤(rùn)土配比不變的前提下，將按質(zhì)量百分比組成為Fe3O4占60％、CaO占20％、B2O3占20％的添加劑細(xì)磨至粒度小于0.074mm以下，然后按質(zhì)量百分比5％的比例配入混合料中，經(jīng)混勻后造球，所得生球經(jīng)干燥后進(jìn)行預(yù)熱焙燒，在預(yù)熱溫度900℃，預(yù)熱時(shí)間10min，焙燒溫度1250℃，焙燒時(shí)間13min的條件下，預(yù)熱球抗壓強(qiáng)度可達(dá)到465N/個(gè)，焙燒強(qiáng)度可達(dá)到2330N/個(gè)。
權(quán)利要求
1.一種用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑，其特征是由B2O3、CaO和Fe3O4組成，其中Fe3O4質(zhì)量百分比占60％～80％、CaO質(zhì)量百分比占5％～20％、B2O3質(zhì)量百分比占5％～20％，使用時(shí)細(xì)磨至粒度小于0.074mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于難焙燒鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的添加劑，其特征是使用時(shí)該添加劑在難焙燒鐵礦球團(tuán)中添加質(zhì)量百分比為1％～5％，當(dāng)配比取低值時(shí)，該添加劑中CaO、B2O3的質(zhì)量百分比取上限。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種難焙燒鐵礦生產(chǎn)煉鐵用氧化球團(tuán)的添加劑。添加劑由B
文檔編號(hào)C22B1/02GK101045956SQ200710034839
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月28日
發(fā)明者郭宇峰, 姜濤, 邱冠周, 張艷明, 楊永斌, 李光輝, 黃柱成, 范曉慧, 張?jiān)? 董海剛 申請(qǐng)人:中南大學(xué)