一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：a.球團制作；b、球團預(yù)養(yǎng)護，將制作的生球團送入帶式養(yǎng)護機中，球團料層厚度為100-300mm，帶式養(yǎng)護機中送入熱空氣或熱煙氣，確保球團料層的溫度在30-50℃，養(yǎng)護8-24h，并控制熱空氣或熱煙氣的流量，確保養(yǎng)護后球團的含水量為5-7wt％，單個球團的強度≥150N；c、蒸汽養(yǎng)護；d、供水及供風(fēng)養(yǎng)護；e、在經(jīng)過球團預(yù)養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護、供水及供風(fēng)養(yǎng)護，共4-5天養(yǎng)護后，經(jīng)篩分得到冷固結(jié)銹化球團。本發(fā)明的冷固結(jié)銹化球團，生球團進過預(yù)養(yǎng)護后，耐壓強度顯著提高，便于后續(xù)的規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說明】一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于冶金原料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 長期以來，人們一直在探索研究燒結(jié)、氧化焙燒之外的粉料造塊方法，特別是尋求 一種不用高溫作業(yè)固結(jié)的方法制造的煉鐵爐料，冷固球團就是在這樣的背景下出現(xiàn)和發(fā)展 起來的。
[0003] 冷固球團法生產(chǎn)的優(yōu)點是工藝設(shè)備簡單、能耗少、成本低、無污染。冷固球團技術(shù) 的發(fā)展使得鋼鐵企業(yè)完全回收利用各類冶金粉塵、實現(xiàn)循環(huán)工廠的經(jīng)濟增長模式成為可 能。但是，目前這種球團的生產(chǎn)存在很大的不足，主要問題是自然養(yǎng)護時間較長，需要大面 積養(yǎng)護場?；蛘弋a(chǎn)品高溫性能差，無法滿足大高爐生產(chǎn)技術(shù)要求（強度> 2000N/P)，使得大 規(guī)模處理含鐵廢料受到限制。
[0004] 例如，采用水泥固結(jié)法，在添加10%水泥的條件下，需要自然養(yǎng)護4-6周才能使 球團的抗壓強度達(dá)到800-2000N/P，以水玻璃為粘接劑經(jīng)過200-300°C熱處理可加快球團 固結(jié)速度，但生產(chǎn)成本高。同時上述以無機粘接劑為代表的兩種冷固球團法生產(chǎn)的產(chǎn)品在 到達(dá)爐內(nèi)600°C的溫度段后逐漸失去強度，因此，球團只能適用于中小高爐。
[0005] 而應(yīng)用有機粘接劑以各種方法制成的冷固球團，雖然常溫下有較高的機械強度， 但由于在高溫過程中，有機粘接劑在金屬鐵聯(lián)晶粘接出現(xiàn)以前完全消失，所以，目前以有機 粘接劑制作的冷固球團多用于轉(zhuǎn)爐煉鋼需要。
[0006] 冷固結(jié)銹化球團（團塊）是將含有一定量金屬鐵的粉狀混合原料添加適當(dāng)?shù)匿P化 粘接劑，經(jīng)過混勻、造球或壓團，在合理的養(yǎng)護條件下制成的小球或團塊。
[0007] 冷固結(jié)銹化球團法最大的優(yōu)點是產(chǎn)品常溫球團強度> 2000N/P，同時，高溫冶煉性 能較好，可用于大高爐煉鐵生產(chǎn)。這是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ睦涔探Y(jié)球團生產(chǎn)方法。但目前 這種球團法尚存很大的不足，其缺點是生產(chǎn)中無法解決生球強度低、產(chǎn)品收得率低，同時固 結(jié)時間長，需要較大的場地的問題。以現(xiàn)有技術(shù)尚難實現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
[0008] 專利號200810304508. 5涉及的一種銹化固結(jié)球團的養(yǎng)護方法，利用球團自身產(chǎn) 生的熱能來加速球團固結(jié)反應(yīng)的速度，一定程度上縮短了球團生產(chǎn)的周期，減少養(yǎng)護場地， 但是，由于制作的生球團直接放入養(yǎng)護容器中養(yǎng)護，因為前期生球團在養(yǎng)護池中初始強度 低、水分大，如果球團料層過厚，在銹化反應(yīng)放出熱量的作用下，即使按專利文件中給出的 控制球團層溫度的方法，仍然無法解決中上部球團層因為水分過飽和而發(fā)生軟化、腫脹、開 裂和粉化的現(xiàn)象，因此成品率低無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)；同時，在球團養(yǎng)護初期，銹化反應(yīng)速 度很慢，自身熱能少，導(dǎo)致生產(chǎn)周期長。
[0009] 專利號200610031958. 2涉及的一種冷固球團快速用粘接劑，雖然球團經(jīng)過24小 時養(yǎng)護后能獲得> 2000N/P的強度值，但工藝中使用了金屬鐵粉和三氯化鐵，產(chǎn)品生產(chǎn)成 本高。同時專利文件中，未給出球團在養(yǎng)護過程中的料層厚度，按傳統(tǒng)工藝，球團在養(yǎng)護過 程中料層的厚度< 100mm，因此大規(guī)模生產(chǎn)需要的養(yǎng)護場地仍然很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有技術(shù)中冷固結(jié)銹化球團存在生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率 低的問題，提供一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，球團的生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)周期進一步縮 短，能實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。
[0011] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0012] 一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：
[0013] a.球團制作，制作球團的原料包括40-60wt%的鋼漁磁選鐵粉或鐵漁磁選鐵粉、 39-59wt%的赤鐵礦粉和0. 5-lwt%的氯化鎂，且鋼渣磁選鐵粉或鐵渣磁選鐵粉中CaO的含 量< 6wt %，并將制作球團的原料或者只將鋼漁磁選鐵粉或鐵漁磁選鐵粉經(jīng)球磨工藝粉磨 至120-160目，然后利用盤式成球機或?qū)亯呵驒C工藝制作成生球團，并控制生球團的含 水量為9-1 Iwt %，酸堿度pH值為7-9. 8 ;
[0014] b、球團預(yù)養(yǎng)護，將制作的生球團送入帶式養(yǎng)護機中，球團料層厚度為100-300mm， 帶式養(yǎng)護機中送入熱空氣或熱煙氣，確保球團料層的溫度在30-50°C，養(yǎng)護8-24h，并控制 熱空氣或熱煙氣的流量，確保養(yǎng)護后球團的含水量為5-7wt%，單個球團的強度> 150N ;
[0015] c、蒸汽養(yǎng)護，將經(jīng)過預(yù)養(yǎng)護的球團送入養(yǎng)護池中，球團料層厚度為800-3000mm， 在養(yǎng)護池底部設(shè)置蒸汽裝置對球團進行蒸汽養(yǎng)護，控制蒸汽的溫度，確保球團料層的溫度 > 60°C，養(yǎng)護池上方用篷布將養(yǎng)護池封閉，蒸汽養(yǎng)護6-10h ;
[0016] d、供水及供風(fēng)養(yǎng)護，蒸汽養(yǎng)護后揭開養(yǎng)護池上方的篷布，通過設(shè)置在養(yǎng)護池上部 的灑水裝置向球團料層供水；供水養(yǎng)護的同時，通過設(shè)置在養(yǎng)護池底部送風(fēng)裝置向球團料 層供風(fēng)，控制球團料層的含水量為2-7wt%，溫度彡40°C ;
[0017] e、在經(jīng)過球團預(yù)養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護、供水及供風(fēng)養(yǎng)護，共4-5天養(yǎng)護后，經(jīng)篩分得到 冷固結(jié)銹化球團。
[0018] 優(yōu)選地，步驟a中，制作球團的原料中TFe彡54wt%、MFe彡20wt%。
[0019] 優(yōu)選地，原料中的鋼渣磁選鐵粉或鐵渣磁選鐵粉的TFe > 65wt %、MFe > 45wt %。
[0020] 優(yōu)選地，蒸汽養(yǎng)護的過程中，蒸汽是以對流的方式與球團層進行濕、熱交換，蒸汽 壓力彡0? 04Mpa，蒸汽溫度為90-100°C。
[0021] 優(yōu)選地，整個蒸汽養(yǎng)護過程分為2-3次完成，其中，每完成一次蒸汽養(yǎng)護，揭開篷 布，待排除完養(yǎng)護池中的水汽后，再蓋上篷布，繼續(xù)蒸汽養(yǎng)護。
[0022] 優(yōu)選地，整個供水養(yǎng)護的過程分為前半期和后半期，控制灑水裝置的供水量，在前 半期，確保球團的含水量在5_7wt %，球團料層的溫度> 60°C;在后半期，確保球團的含水量 在2_4wt %，球團料層的溫度彡40°C。
[0023] 優(yōu)選地，整個蒸汽養(yǎng)護和供水養(yǎng)護的過程中，同時通過養(yǎng)護池底部送風(fēng)裝置向球 團料層供風(fēng)。
[0024] 優(yōu)選地，在球團預(yù)養(yǎng)護的過程中，所述帶式養(yǎng)護機優(yōu)選為網(wǎng)帶式養(yǎng)護機或鏈篦機。
[0025] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：
[0026] (1)對制成球團的混合原料或者之一的鋼鐵漁球磨磁選鐵粉通過球磨處理,控制 球團生產(chǎn)原料鋼鐵渣球磨磁選鐵粉的比表面積和球團的酸堿度；以及采用蒸汽養(yǎng)護、供水 養(yǎng)護、供風(fēng)養(yǎng)護等工藝手段，保證了球團完成快速銹化反應(yīng)需要的原料比表面積、系統(tǒng)堿 度，以及氧氣介質(zhì)等條件，實現(xiàn)了球團高強度（> 2000N)，以及球團的快速銹化、固結(jié)，生產(chǎn) 周期最快可達(dá)4-5天，克服了傳統(tǒng)銹化冷固結(jié)工藝生產(chǎn)周期長、場地占用大的缺點，為規(guī)模 化生產(chǎn)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件。
[0027] (2)通過對生球團的預(yù)養(yǎng)護處理，保證了球團具有一定的初始強度和含水率設(shè)計 值，球團層在養(yǎng)護池中的料層厚度可達(dá)到800mm - 3000mm，生產(chǎn)成品率> 98%。
[0028] (3)在蒸汽養(yǎng)護和供水養(yǎng)護的同時，均持續(xù)進行供風(fēng)操作，保證球團周圍具有足夠 的氧化氣氛，同時，持續(xù)送風(fēng)還可以平衡球團層銹化反應(yīng)放出的熱量，完成氫氧化鐵脫水向 氧化鐵晶體轉(zhuǎn)換，能快速形成球團強度。
[0029] (4)在銹化反應(yīng)的初期，球團中金屬鐵含量高，球團需水量較大，后期球團金屬鐵 含量低，球團需水量較小，通過分別控制供水養(yǎng)護中灑水裝置的供水量，確保銹化反應(yīng)的持 續(xù)、快速的進行，同時合理的安排供水量，有利于節(jié)約水資源。
[0030] (5)銹化固結(jié)過程實質(zhì)上是一種新生水合高鐵氧化物（針鐵礦或纖鐵礦）結(jié)晶膠 結(jié)的過程。在礦相鏡片下可以明顯觀察到銹化球團中具有網(wǎng)狀構(gòu)造的纖維狀結(jié)構(gòu)，新生晶 體礦物充填在赤鐵礦、磁鐵礦顆粒間隙，從而使銹化球具有一定強度。這種通過Fe203結(jié)晶 形成強度類似于燒結(jié)礦和酸性球團礦。因此銹化球團具有較好的高溫冶金性能，該技術(shù)的 實施，能規(guī)模化為大高爐替代日益匱乏的塊鐵礦提高優(yōu)質(zhì)的爐料。
[0031] (6)本發(fā)明適用于鋼鐵廠規(guī)?；厥仗幚砗F廢料及中、低品位粉鐵礦，可發(fā)展 成為鋼鐵工業(yè)建立循環(huán)型工廠優(yōu)選的標(biāo)志性工藝流程，具有良好發(fā)展前景和重要的社會意 義。

【具體實施方式】
[0032] 所述及工藝球團快速銹化固結(jié)強度機理是這樣實現(xiàn)的：
[0033] (1)銹化固結(jié)的過程就是金屬鐵在一定的堿度條件下水和氧的作用下氧化生成 Fe (OH) 3的過程，隨著反應(yīng)的進行Fe (OH) 3會自動脫水生成Fe203結(jié)晶體，其化學(xué)反應(yīng)方 程式如下所示：
[0034] 2Fe+02+2H20 = 2Fe2++4 (OH) _+ 熱量
[0035] 4Fe (OH) 2+02+2H20 = 4Fe (OH) 3+ 熱量
[0036] 6Fe(0H)2+02 = 2Fe304+6H20+熱量
[0037] 4Fe304+02+18H 20 = 12Fe (OH) 3+ 熱量
[0038] 2Fe (OH) 3+ 熱量=Fe203+3H20
[0039] 因為Fe2O3容易水化，于是：
[0040] Fe203+H20 = 2Fe00H
[0041] 或 Fe203+nH20 = Fe203nH20
[0042] Fe2O3IiH2O (或FeOOH)，俗稱纖鐵礦，也叫含水氧化鐵。含水氧化鐵強度較低，必須 通過脫水反應(yīng)才能形成銹化強度。
[0043] 由上述方程式可以看出，球團完成強度的過程是分為銹化和固結(jié)兩個階段來實現(xiàn) 的。銹化反應(yīng)是大量放熱的氧化反應(yīng)，隨著球團層溫、濕度的升高（球團層內(nèi)溫度可達(dá)60°C 以上）、銹化劑的促進，銹化反應(yīng)速度隨之提高，大量高細(xì)度的金屬鐵微粒和亞鐵離子在中 性偏堿性的氧化條件下迅速被氧化成Fe (OH) 3。在銹化反應(yīng)放出熱量的輔助作用下，F(xiàn)e (OH) 3 進行脫水反應(yīng)形成水合高鐵氧化物[Fe0(0H)nH20]結(jié)晶體。隨著脫水反應(yīng)的進一步發(fā)展， 最終形成Fe2O3結(jié)晶體的相互聯(lián)結(jié)，實現(xiàn)固結(jié)過程。
[0044] 因此，銹化固結(jié)的必要條件是氧化氣氛、水分、熱量及干燥脫水，只要為球團提供 足夠的氧化氣氛、水分以及足夠的熱量完成干燥脫水（脫水速度應(yīng)與銹化反應(yīng)速度相平 衡），就可以加速銹化反應(yīng)進程，實現(xiàn)球團快速固結(jié)。
[0045] (2)銹化和固結(jié)過程應(yīng)相輔相成、交叉同步、平衡進行，并貫穿于球團整個養(yǎng)護過 程，傳統(tǒng)工藝中完成銹化反應(yīng)是限速環(huán)節(jié)。作為上述工藝?yán)碚摰膬?yōu)選，球團內(nèi)銹化固結(jié)反應(yīng) 的控制過程，在不同的反應(yīng)階段應(yīng)有一個球團最佳含水率的設(shè)計值。在反應(yīng)初期，球團銹化 反應(yīng)較為激烈，含水率需要大一些，優(yōu)選控制在5-7%。在反應(yīng)后期，球團中金屬鐵含量較 低，銹化反應(yīng)的總量較小，銹化反應(yīng)需要的水分含量可以低一些。優(yōu)選控制在2-4%。
[0046] (3)銹化反應(yīng)是一個電化學(xué)過程，該過程的發(fā)生與發(fā)展，與所處介質(zhì)環(huán)境的酸堿 度（P ?值相關(guān)。研究表明，當(dāng)球團內(nèi)pH值彡9. 8時銹化反應(yīng)可以較快的進行。金屬鐵 粉銹化的活性較高。當(dāng)球團系統(tǒng)中PH值> 11. 5時銹化反應(yīng)只有在銹化劑氯離子的催化作 用下進行。而且反應(yīng)速度較慢。
[0047] (4)銹化反應(yīng)是固液兩相反應(yīng)，其反應(yīng)速率與金屬鐵粉顆粒比表面積成正比。因 此，鐵粉的比表面積越大，粉末狀微細(xì)粒金屬鐵在自然或銹化劑激發(fā)的條件下，具有很高的 化學(xué)活性，并且其粒度愈細(xì)，分散態(tài)愈好，其活性愈高，金屬鐵的利用率也高，各種相關(guān)反應(yīng) 的速率越高，因此銹化反應(yīng)以更快的速度實現(xiàn)。
[0048] 這是球團快速銹化形成固結(jié)強度的理論基礎(chǔ)，對球團銹化固結(jié)反應(yīng)速度進程的控 制，實質(zhì)上是一個球團內(nèi)綜合平衡體系的建立和控制。體系中溫度、濕度、氧化性介質(zhì)氧氣 以及組成球團顆粒的比表面積、系統(tǒng)堿度等因素的設(shè)計，是實現(xiàn)球團快速銹化和固結(jié)的基 礎(chǔ)和先決條件。
[0049] 本發(fā)明的實施例中所采用的銹化球團的主要原料的化學(xué)成分如表1所示，當(dāng)然也 可以采用其他比例的化學(xué)成分的原料來實現(xiàn)本發(fā)明，例如赤鐵礦粉1和赤鐵礦粉2就是兩 種化學(xué)成分的比例不同的原料。下面，結(jié)合具體的實施例闡述本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0050] 表1 :銹化球團主要原料化學(xué)成分分析（％ )
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 球團制作，制作球團的原料包括40-60wt %的鋼渣磁選鐵粉或鐵渣磁選鐵粉、 39-59wt%的赤鐵礦粉和0. 5-lwt%的氯化鎂，且鋼渣磁選鐵粉或鐵渣磁選鐵粉中CaO的含 量< 6wt%，并將制作球團的原料或者只將鋼漁磁選鐵粉或鐵漁磁選鐵粉經(jīng)球磨工藝粉磨 至120-160目，然后利用盤式成球機或?qū)亯呵驒C工藝制作成生球團，并控制生球團的含 水量為9-1 lwt %，酸堿度pH值為7-9. 8 ; b、 球團預(yù)養(yǎng)護，將制作的生球團送入帶式養(yǎng)護機中，球團料層厚度為100-300mm，帶式 養(yǎng)護機中送入熱空氣或熱煙氣，確保球團料層的溫度在30-50°C，養(yǎng)護8-24h，并控制熱空 氣或熱煙氣的流量，確保養(yǎng)護后球團的含水量為5-7wt%，單個球團的強度> 150N ; c、 蒸汽養(yǎng)護，將經(jīng)過預(yù)養(yǎng)護的球團送入養(yǎng)護池中，球團料層厚度為800-3000mm，在養(yǎng)護 池底部設(shè)置蒸汽裝置對球團進行蒸汽養(yǎng)護，控制蒸汽的溫度，確保球團料層的溫度>60°C， 養(yǎng)護池上方用篷布將養(yǎng)護池封閉，蒸汽養(yǎng)護6-10h ; d、 供水及供風(fēng)養(yǎng)護，蒸汽養(yǎng)護后揭開養(yǎng)護池上方的篷布，通過設(shè)置在養(yǎng)護池上部的灑 水裝置向球團料層供水；供水養(yǎng)護的同時，通過設(shè)置在養(yǎng)護池底部送風(fēng)裝置向球團料層供 風(fēng)，控制球團料層的含水量為2-7wt%，溫度彡40°C ; e、 在經(jīng)過球團預(yù)養(yǎng)護、蒸汽養(yǎng)護、供水及供風(fēng)養(yǎng)護，共4-5天養(yǎng)護后，經(jīng)篩分得到冷固 結(jié)銹化球團。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，步驟a中，制作球 團的原料中 TFe > 54wt%、MFe > 20wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，原料中的鋼渣 磁選鐵粉或鐵渣磁選鐵粉的TFe > 65wt%、MFe > 45wt%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，蒸汽養(yǎng)護的過 程中，蒸汽是以對流的方式與球團層進行濕、熱交換，蒸汽壓力> 〇. 〇4Mpa，蒸汽溫度為 90-100。。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，整個蒸汽養(yǎng)護過 程分為2-3次完成，其中，每完成一次蒸汽養(yǎng)護，揭開篷布，待排除完養(yǎng)護池中的水汽后，再 蓋上篷布，繼續(xù)蒸汽養(yǎng)護。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，整個供水養(yǎng)護 的過程分為前半期和后半期，控制灑水裝置的供水量，在前半期，確保球團的含水量在 5-7wt%，球團料層的溫度> 60°C ;在后半期，確保球團的含水量在2-4wt%，球團料層的溫 度彡40°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，整個蒸汽養(yǎng)護和 供水養(yǎng)護的過程中，同時通過養(yǎng)護池底部送風(fēng)裝置向球團料層供風(fēng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷固結(jié)銹化球團的生產(chǎn)方法，其特征在于，在球團預(yù)養(yǎng)護的 過程中，所述帶式養(yǎng)護機優(yōu)選為網(wǎng)帶式養(yǎng)護機或鏈篦機。
【文檔編號】C22B1/248GK104451137SQ201410764010
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月11日
【發(fā)明者】朱勇, 鄧波, 姚明貴, 凌征, 周建軍, 彭聰, 王彬, 殷國民 申請人:西昌市和城工貿(mào)有限公司