專利名稱：礦物加工的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵礦混合礦的燒結(jié)，特別是關(guān)于一含有多孔高反應(yīng)性鐵礦，例如豆石鐵礦，的混合礦的燒結(jié)。
在此，涉及鐵礦混合礦的“燒結(jié)”一詞描述由鐵礦顆粒、熔劑(如石灰石、白云石和蛇紋石)、燃料和工廠粉料(例如軋屑，高爐爐塵和燒結(jié)返礦)組成的生混合料轉(zhuǎn)化為塊料即所謂“燒結(jié)礦”的過程。該過程包括以下基本步驟(1)生混合料加水在室溫下造粒過程，以形成以相對較大的鐵礦為核心，外層裹有粘附細(xì)粉的顆粒;
(2)將造好的粒狀料布在燒結(jié)機(jī)上形成料床;
(3)料床表面的點(diǎn)火;
(4)燃料沿水平面持續(xù)燃燒，為在顆粒的粘附細(xì)粉中產(chǎn)生液相熔體提供足夠的熱量;
(5)液相熔體與顆粒核心在高溫下的反應(yīng)導(dǎo)致固體的部分溶解;
(6)液相熔體的冷卻與凝固;
(7)破碎。
幾十年以來，國際鐵礦貿(mào)易以高品位相當(dāng)密實(shí)的礦石特別是產(chǎn)于澳大利亞、巴西和印度的赤鐵礦(Fe2O3)礦石(以下文中稱“赤鐵礦礦石”)為主導(dǎo)。
通過地質(zhì)時代的自然富集赤鐵礦形成于帶狀含鐵構(gòu)造層-含有薄的相互交錯的磁鐵礦和石英層的沉積巖。富集過程去除了氧化硅，增加了鐵而形成大的赤鐵礦礦體，其中許多具有很高的鐵品位。
用于赤鐵礦混合礦的典型熔劑包括石灰石、白云石和蛇紋石。按照正常實(shí)踐，為優(yōu)化燒結(jié)廠生產(chǎn)率，熔劑的粒度選用3毫米以下，其中粒度小于1毫米的顆粒占相當(dāng)比例。
澳大利亞西部的皮爾巴拉(Pilbara)地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的多孔高反應(yīng)性鐵礦。與最得到商品化交易的赤鐵礦相比，這種礦更松軟而多孔并且多孔高反應(yīng)性鐵礦日益包含在含赤鐵礦的混合礦中。
多孔高反應(yīng)性礦(以下稱為“軟疏礦”)包括(a)豆石礦，例如揚(yáng)迪(Yandi)礦，它以針鐵礦(FeO·OH)為主并含少量赤鐵礦;(b)多孔赤鐵礦，如卡瑞加斯(carajas)礦，它含有大量針鐵礦;(c)赤鐵礦一針鐵礦如瑪若瑪巴(Marra Manba)礦。
業(yè)已發(fā)出，目前正大量開采的軟疏礦明顯地降低燒結(jié)廠的生產(chǎn)率。生產(chǎn)率的降低被認(rèn)為是由于軟疏礦易于反應(yīng)和熔吸而產(chǎn)生大量的熔體，從而降低了燒結(jié)床高溫帶的透氣性，進(jìn)而大大延長了為完成上述(4)和(5)兩個步驟所需要的燒結(jié)時間。
然后與這一缺點(diǎn)相反，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)與只含赤鐵礦的混合礦生產(chǎn)的燒結(jié)相比，由含軟疏礦和赤鐵礦的混合礦生成的燒結(jié)具有較好的還原性和低溫還原粉化指數(shù)的優(yōu)點(diǎn)。還原性得到改進(jìn)被認(rèn)為是由于軟疏礦在燒結(jié)過程中形成了一種由赤鐵礦細(xì)晶粒組成的極敞開的結(jié)構(gòu)。
對于由軟疏礦，特別是豆石褐鐵礦，與赤鐵礦組成的混合礦，現(xiàn)已有多個方案來改進(jìn)燒結(jié)廠生產(chǎn)率。
例如，新日鐵公司名下的題為“燒結(jié)原料的預(yù)處理方法”的日本第58-55221號專利以及1988年12月第59期“日新制鋼技報”中第68-75頁題為“利用預(yù)造粒工藝提高燒結(jié)生產(chǎn)率”的文章建議，在與赤鐵礦及其他物料造粒形成生混合料之前，將豆石褐鐵礦表面用蛇紋石包裹。包裹蛇紋石的目的是改變豆石褐鐵礦顆粒在燒結(jié)過程中的熔吸行為，進(jìn)而改善燒結(jié)廠生產(chǎn)率。
另外，新日鐵公司名下的題為“用于燒結(jié)的含褐鐵礦礦石的預(yù)處理”的日本專利58-141341建議在與其它物料造粒形成生混合料之前，用細(xì)礦粉(小于0.25毫米的細(xì)礦顆粒在80%以上)包裹豆石褐鐵顆粒的表面。在豆石褐鐵礦顆粒上包裹細(xì)礦粉的目的是為改變燒結(jié)過程中褐鐵礦顆粒的熔吸行為，進(jìn)而改善燒結(jié)廠生產(chǎn)率。
本發(fā)明的目的是提供另一工藝來進(jìn)行含軟疏礦的鐵礦石混合礦的燒結(jié)以達(dá)到更高的燒結(jié)廠的效率以使生產(chǎn)率水平達(dá)到或優(yōu)于現(xiàn)有的適用于以赤鐵礦為主的混合礦的燒結(jié)工藝。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的用于含軟礦混合礦的燒結(jié)工藝包括(1)形成含鐵礦混合礦和熔劑的生混合料，所用熔劑為較粗的粒度，其中50%以上的顆粒直徑大于1毫米;
(2)生混合料造粒;以及(3)造粒后生混合料的燒結(jié)。
優(yōu)選的是所用熔劑選自石灰石、白云石和蛇紋石。
優(yōu)選的至少60%的熔劑顆粒直徑大于1毫米。
特別優(yōu)選的至少70%的熔劑顆粒直徑大于1毫米。
至少80%的熔劑顆粒直徑大于1毫米則更佳。
優(yōu)選的至少50%石灰石和白云石熔劑顆粒直徑大于2毫米。
特別優(yōu)選的至少50%的石灰石和白云石熔劑顆粒直徑大于3毫米。
優(yōu)選的鐵礦混合礦中含有10%(重量)以上的軟疏礦。
優(yōu)選的軟疏礦中包含豆石褐鐵礦，本發(fā)明基于以下現(xiàn)實(shí)通過使用比目前用于赤鐵礦礦石的具有更粗的熔劑粒度分布的熔劑，軟疏礦(如豆石礦)的燒結(jié)行為能得到改進(jìn)，進(jìn)而改善燒結(jié)廠生產(chǎn)率。
特別地，基于對揚(yáng)迪軟疏礦的利用進(jìn)行的一系列燒結(jié)試驗(yàn)，申請者相信較粗的熔劑粒度組成(特別是石灰石和白云石)改善了生料層的透氣性，而且對于含軟疏礦鐵礦混合礦石的燒結(jié)，這一參數(shù)對燒結(jié)廠生產(chǎn)率的對軟疏礦熔化/熔吸行為是更重要的因數(shù)。
與日本第58-55221號和58-141341號專利及1988年12月第59期“日新制鋼技報”中第68-75頁文章所提出的改進(jìn)燒結(jié)廠生產(chǎn)率的方案相比較，本發(fā)明的一個重要優(yōu)點(diǎn)是燒結(jié)過程不需要附加工序，例如預(yù)造粒。
參照前面提到的由申請者進(jìn)行的一系列燒結(jié)試驗(yàn)，以下對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
燒結(jié)試驗(yàn)是使用申請者所在的紐卡斯?fàn)?Newcastle)研究所的中間工廠燒結(jié)坩堝的燒結(jié)設(shè)備完成。所用燒結(jié)坩堝的面積為0.09平方米，料層高度為500毫米。每次燒結(jié)試驗(yàn)，粒狀混合料總裝入重量約70公斤。燒結(jié)設(shè)備和操作參數(shù)被詳細(xì)描述在題為“鐵礦燒結(jié)中焦炭顆粒的位置”的文章中(作者C.S.Teo，R.Mikka和C.E.Loo，刊載于ISIJ Int.，32，10，1992，1047-1057)，該文中的報導(dǎo)也結(jié)合在這里。
簡言之，燒結(jié)試驗(yàn)的目的是獲取返礦平衡在0.95到1.05之間。在每次燒結(jié)試驗(yàn)中，約100公斤鐵礦和熔劑組成的燒結(jié)混合料在一直徑為1.1米的間歇式造球筒中造粒。當(dāng)燒結(jié)混合料在造球筒中摔落時，水呈霧狀噴射在物料上。經(jīng)10分鐘造粒后，造球筒斜傾將物料倒入一漏斗。裝填燒結(jié)坩堝的標(biāo)準(zhǔn)方法是先將漏斗置于燒結(jié)坩堝正上方，打開漏汁底部的滑動閥將料卸出。用一直板將料層刮平，然后用一風(fēng)速計測量該料層的透氣性，即用風(fēng)速計測量在6KPa抽風(fēng)負(fù)壓下料層表面5個固定位置的風(fēng)速(一處在中心，四處在周圍)。燒結(jié)坩堝周圍的四處測量結(jié)果非常接近，但在燒結(jié)坩堝中心點(diǎn)的讀數(shù)略低。所用燒結(jié)條件列于表1。
表1 燒結(jié)試驗(yàn)條件點(diǎn)火溫度 1200℃點(diǎn)火負(fù)壓 6KPa點(diǎn)火時間 1.5分鐘燒結(jié)負(fù)壓 16KPa冷卻 16KPa下抽風(fēng)粉碎穩(wěn)定化 從2米處落下4次燒結(jié)成品 大于6.4毫米對以下混合料進(jìn)行了燒結(jié)試驗(yàn)(a)由以下物料組成的燒結(jié)混合料(1)一基準(zhǔn)鐵礦混合礦(作為參照)，和(2)熔劑。
(b)由以下物料組成的燒結(jié)混合料(1)以上(a)中的基準(zhǔn)鐵礦混合礦分別添加15%和30%(重量比)的軟疏礦(揚(yáng)迪礦);和(2)熔劑。
基準(zhǔn)鐵礦混合礦中的礦是根據(jù)化學(xué)成分所選的，各礦以適當(dāng)?shù)谋壤淙胍匀〉媚繕?biāo)燒結(jié)礦化學(xué)成分55.7%Fe;5.29%SiO4;1.88%Al2O3;9.53%CaO;和1.6%MgO?；鶞?zhǔn)混合礦中以赤鐵礦為主并含有約10%(重量比)的軟疏礦(羅布河(Robe River)礦)。
熔劑包括石灰石、白云石和蛇紋石。“所得到的”熔劑的化學(xué)成分列于表2。
表2 熔劑的化學(xué)成分石灰石 白云石 白云石 蛇紋石(系列1) (系列2和3)SiO20.4 1.10 1.10 39.10Fe2O30.16 6.70 1.30 5.00Al2O30.20 0.20 0.32 1.00TiO2<0.02 0.02 <0.02 0.03P2O5<0.02 <0.02 <0.02 <0.02MnO <0.02 0.24 0.18 0.11CaO 55.1 28.0 30.0 1.7MgO 0.34 18.6 20.6 37.1LOI 43.3 44.3 46.1 12.4將鐵礦混合礦和熔劑混合所形成均勻的燒結(jié)混合料，通過控制石灰石的配入量以使得燒結(jié)礦中氧化鈣與二氧化硅之比為1.8。蛇紋石和白云石以3∶1的比例配入以獲得目標(biāo)燒結(jié)礦化學(xué)成分中的1.6%MgO含量。
燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果詳細(xì)地列于表3。
在前面討論中及表中提到的“所得到的”熔劑具有表2中所列熔劑的化學(xué)成分。這些“所得到的”熔劑是用于赤鐵礦燒結(jié)的典型熔劑，其中小于1毫米的顆粒僅有相對低的比例。表中提到的“大于1毫米石灰石”，“大于2毫米石灰石”，“大于1毫米蛇紋石”，“大于1毫米石灰石和大于1毫米蛇紋石”和“大于2毫米石灰石和大于1毫米蛇紋石”是指與本發(fā)明相應(yīng)的熔劑，其中大部分，至少50%的顆粒大于1毫米。
表3 使用不同粒度組成熔劑的燒結(jié)結(jié)果
參見表3，使用大于1毫米的石灰石對基準(zhǔn)混合礦的燒結(jié)行為沒有明顯影響。盡管由于改善了料層透氣性，燒結(jié)時間縮短，但這又被燒結(jié)礦強(qiáng)度的下降所抵消。由含15%揚(yáng)迪礦混合礦與“所得到的”熔劑燒成的燒結(jié)礦比用基準(zhǔn)混合礦燒成的增加了燒結(jié)礦強(qiáng)度，但這被生產(chǎn)率的下降所抵消。但是，當(dāng)大于1毫米的石灰石被用來取代“所得到的”熔劑時，大部分生產(chǎn)率的下降都得到恢復(fù)。含30%揚(yáng)迪礦的混合礦與“所得到的”熔劑的燒結(jié)導(dǎo)致了比用基準(zhǔn)混合礦更大的生產(chǎn)率下降。但大于1毫米熔劑用來取代“所得到的”熔劑時，生產(chǎn)率的損失得以恢復(fù)。作為特例，當(dāng)使用大于2毫米石灰石和大于1毫米蛇紋石時，生產(chǎn)率明顯增加。特別是在保持了可比的燒結(jié)礦強(qiáng)度和焦耗時，生產(chǎn)率仍遠(yuǎn)高于使用基準(zhǔn)礦時的情況。
總之，表3的結(jié)果表明相應(yīng)于本發(fā)明的粗熔劑顆粒的使用比用傳統(tǒng)的細(xì)顆粒熔劑能獲得更高的燒結(jié)廠生產(chǎn)率。
在不脫離本發(fā)明的主旨與范圍的情況下，可以對上述發(fā)明進(jìn)行許多改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種含軟疏礦的混合礦的燒結(jié)方法包括(1)由鐵礦混合礦和熔劑制成生混合料，熔劑具有粗粒度組成，其中至少50%的顆粒直徑大于1毫米；(2)生混合料造粒；以及(3)造粒后生混合料的燒結(jié)。
2.權(quán)利要求1中所定義的方法，其中至少60%的熔劑顆粒直徑大于1毫米。
3.權(quán)利要求2所定義的方法，其中至少70%的熔劑顆粒直徑大于1毫米。
4.權(quán)利要求3所定義的方法，其中至少80%的熔劑顆粒直徑大于1毫米。
5.上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所定義方法，其中熔劑是選自石灰石，白云石和蛇紋石中的一種或一種以上。
6.權(quán)利要求5所定義的方法，其中至少50%的石灰石和白云石熔劑的顆粒直徑大于2毫米。
7.權(quán)利要求6所定義的方法，其中至少50%的顆粒直徑大于3毫米。
8.上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所定義的方法，其中鐵礦混合礦中的軟疏礦占10%以上。
9.權(quán)利要求8所定義的工藝，其中軟疏礦中包含豆石褐鐵礦。
全文摘要
本文描述了一種用于由赤鐵礦和軟疏礦(如楊迪礦)組成的混合礦的燒結(jié)工藝。該工藝包括由鐵礦混合礦和熔劑制成生混合料，熔劑具有粗粒度組成，其中50％以上的顆粒直徑大于1毫米；生混合料的造粒以及造粒后生混合料的燒結(jié)。
文檔編號C22B1/16GK1088990SQ9312107
公開日1994年7月6日 申請日期1993年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1992年12月24日
發(fā)明者呂振英 申請人:Bhp鋼鐵礦石有限公司