專利名稱：一種煉鐵用氧化球團礦用添加劑的制作方法
技術領域：
本發明屬于涉及一種高爐煉鐵使用的氧化球團礦用添加劑，屬高溫固相粘結技術。主要用于取代膨潤土提高氧化球團礦生球強度、爆裂溫度和成品球團礦抗壓強度及高溫冶金性能。
背景技術：
高爐煉鐵以精料為基礎，球團礦具有含鐵品位高、還原性好、冷強度高、FeO含量低、堆比重高等優良的冶金性能。提高球團礦使用比例是優化高爐爐料結構，促進煉鐵工序節能降耗、提高產量、降低成本，實現環境友好的重要手段。提高球團礦使用比例，是高爐煉鐵的技術發展方向。國外部分大型鋼鐵企業球團礦的入爐比例均在30％以上，一些企業入爐球團比例達到100％，冶煉效果良好，獲得了優異的冶煉指標和顯著的經濟效益。據統計，2005年我國球團礦的入爐比例只有15％左右，存在較大的發展空間。為此，我國鋼鐵企業都在努力發展球團礦，但受鐵礦石資源和設備加工條件的制約，我國球團生產原料鐵精礦粉存在品位低、脈石含量高、粒度粗、粒度組成不合理、水分大等問題，造成球團礦質量與國外產品相比有很大差距，尤其是膨潤土配加比例，國外均在1％以內，而我國平均高達3.5％左右，而且隨著礦石資源的日趨緊張，造成球團鐵精粉質量進一步惡化。膨潤土用量還有增加的趨勢。
膨潤土是傳統球團礦添加劑中常用的粘結劑。它不僅可以提高生球的落下強度和抗壓強度，還可以提高生球干燥時的爆裂溫度，但膨潤土屬含水鋁硅酸鹽，SiO2和Al2O3含量高達71.14％，K2O、Na2O等有害雜質含量高達2.6％，這一特性決定了膨潤土用于造球，會降低成品球團礦的品位。我國球團礦膨潤土配加量平均在3.5％左右，根據經驗數據，膨潤土配加量每提高1％，球團礦品位降低0.6％，球團礦每降低1％的品位，降價10-20元/t，這對一個年產200萬噸的球團廠，每年造成經濟損失近2500萬元。同時，含鐵爐料每提高1％SiO2含量，相當于增加渣量8-14％，每100kg渣量影響高爐冶煉產量和焦比各為3-4％，這將給煉鐵廠造成巨大的經濟損失。另外，膨潤土中還含有部分K、Na等堿金屬，這些堿金屬對球團礦的高溫還原，特別是浮氏體的還原起到不均勻強化作用，會出現鐵晶須，造成異常膨脹，影響高爐冶煉順行。為克服膨潤土用于球團生產的弊端，國內部分企業曾準備使用荷蘭恩卡公司的佩利多，法國的汽巴等有機粘結劑取代膨潤土，并進行了試驗。這些粘結劑均不含Si、Al、K、Na等有害雜質，提高了礦粉成球率和落下強度，用量僅為膨潤土的1/20-1/30。但是，一方面由于這類添加劑價格昂貴(2-7萬元/噸)，另一方面其在生球干燥時，出現爆裂溫度下降等方面的缺陷，所以國內尚無球團礦生產企業在實際生產中使用有機粘結劑。
發明內容
本發明的目的在于提供一種既經濟又能全部取代膨潤土的球團礦用添加劑，既不增加球團礦Si、Al、K、Na等有害雜質含量，又能提高生球抗壓強度、落下強度，還能改善生球干燥時的爆裂溫度，同時還能提高球團礦產量，降低返礦率。
一種煉鐵用的氧化球團礦用添加劑，成分包括增粘劑、強化劑、增氧催化劑、載體，按常規方法混合而成。有效成分含量(重量百分比)為增粘劑30-50％；增氧催化劑10-25％；強化劑10-25％；載體30-50％。添加劑的最佳組份為增粘劑35-39％；增氧催化劑11-15％；強化劑11-15％；載體35-39％。
添加劑作用機理添加劑選用田菁膠、海藻酸膠作為增粘劑，粘度高達3000CP，親水性強、擴散性快，對含鐵物料有很強的粘結性，并且比CMC或CMS耐高溫性強；選用活性MnO2作為增氧催化劑，其在高溫下分解放氧，增加球團內部氧濃度，加速Fe3O4氧化成Fe2O3的速度。同時，MnO2分解生成物MnO還是Fe3O4氧化成Fe2O3的催化劑，加速完全氧化過程，縮短了焙燒時間，提高了生產效率。
選用Cr2O3、CeO2、B2O3作強化劑，是因為Cr、Ce、B與Fe在高溫下通過相互擴散滲透產生網狀三元硼化物共晶牢固體，提高了球團礦干燥時的抗爆裂溫度，同時球團礦的抗壓強度和抗磨指數也得到明顯改善。
選用活性MgO作為載體，是因為以膨潤土作粘結劑的酸性球團礦性能指標均優于其他人造富礦，但高溫軟熔性能較差。活性MgO能改善球團礦的高溫冶金性能。因為活性MgO在焙燒過程中能與鐵礦粉形成鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)、鎂浮氏體(FeO·MgO)和鎂固熔體。酸性球團礦的高溫冶金性能，主要取決于高溫還原過程中球團中心未還原層中浮氏體與渣相反應生成的低熔點渣相及浮氏體本身的熔融溫度。添加劑以活性MgO作為載體，增加了球團礦中MgO含量，形成鎂固溶體，提高了渣相的熔融溫度，鎂浮氏體的形成也提高了浮氏體的熔化溫度，同時活性MgO固溶于浮氏體抑制了FeO向渣內的熔滲，從而減少了低熔點液相生成量，顯著改善了酸性球團礦的高溫冶金性能。同時，活性MgO還能減少球團礦的膨脹，當球團礦內存一定的活性MgO時，在焙燒過程中就會形成穩定的鐵酸鎂(MgO·Fe2O3)，熔點1713℃，在還原時不會發生Fe2O3轉變成Fe3O4反應，而生成的是FeO和MgO的固溶體，另外，由于Mg2+離子半徑(0.6×10-10m)小于Fe2+離子的離子半徑(0.74×10-10m)，Mg2+能均勻分布在浮氏體內，不致引起局部化學還原反應。因此，該種氧化球團礦添加劑具有改善礦粉的成球性、提高生產率、降低返礦率，提高生球的強度和球團礦的抗壓強度與抗磨指數。同時，還能改善球團礦的高溫冶金性能，在球團礦的生產中配加0.4-0.6％的氧化球團礦添加劑，得到的球團礦指標就能達到國家頒布的球團礦質量標準要求。
具體實施例方式
選取三種配方分別測試生球抗壓強度、落下強度、干燥時的抗爆裂溫度，成品球團礦的抗壓強度和抗磨指數及高溫軟熔性，對本發明進一步說明。
實施例1有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(田菁膠)35％；增氧催化劑(MnO2)15％；強化劑(Cr2O320％、CeO220％、B2O360％)15％；載體(活性MgO)35％實施例2有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(田菁膠50％，海藻酸膠50％)37％；增氧催化劑(MnO2)13％；強化劑(Cr2O330％、CeO230％、B2O340％)13％；載體(活性MgO)37％實施例3有效組分含量(重量百分比)為增粘劑(海藻酸膠)39％；增氧催化劑(MnO2)11％；強化劑(Cr2O340％、CeO240％、B2O320％)11％；載體(活性MgO)39％按照球團礦質量要求及檢驗方法對本發明實施例1-3進行試驗，將添加劑按0.5％配加到球團精粉中，測試生球抗壓強度、落下強度、爆裂溫度、返礦率，成品球團礦的抗壓強度、抗磨指數、軟熔溫度，還原時的體積膨脹率等指標。
表1試驗選用原料及添加劑性質
表2基礎期生球和成品球質量
表3試驗期生球和成品球質量
注實施例1、2、3添加劑配加量均為球團原料總量的0.5％從試驗結果表2、表3對比得出用0.5％的添加劑取代膨潤土，生球落下強度提高4次/個，抗壓強度提高3N/個，爆裂溫度升高300℃；成品球團礦抗壓強度提高445N/個，還原膨脹率降低4.3％，軟化開始溫度升高90℃，軟熔溫度區間縮小44℃，900℃時還原率降低4.4％，1200℃時還原率提高17％。
權利要求
1.一種球團礦用化學添加劑，其特征在于添加劑成分重量百分比為增粘劑30-50％；增氧催化劑為10-25％；強化劑為10-25％；載體為30-50％
2.根據權利1所述的添加劑，其特征在于添加劑成分重量百分比為增粘劑35-39％；增氧催化劑11-15％；強化劑11-15％；載體35-39％
3.根據權利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的增粘劑為田菁膠或海澡酸膠或二者混合物，混合物中各成分比例不限。
4.根據權利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的增氧催化劑為MnO2。
5.根據權利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的強化劑為Cr2O3、CeO2、B2O3混合物，混合物中各成分重量百分比不限。
6.根據權利1或2所述的添加劑，其特征在于配方中的載體為活性MgO。
7.根據權利1或2所述的添加劑的制備工藝，其特征在于制備根據配方按比例經烘干、研磨、混勻、分裝而成，粒度≥200目的粉末劑型。
全文摘要
本發明是一種球團礦用化學添加劑，為粉末狀復配混合物，粒度≥200目，其組分(重量百分比)為增粘劑30－50％；增氧催化劑為10－25％；強化劑為10－25％；載體為30－50％。本發明添加劑不含Si、Al、K、Na等對煉鐵有害的元素。其特征在于能完全取代膨潤土用于造球，基本不降低球團礦品位，在球團原料中配加0.4－0.6％的比例，就能達到和超過球團礦質量要求標準，還能明顯改善球團礦的高溫冶金性能。其作用明顯優于膨潤土。
文檔編號C22B1/242GK1851014SQ200610012030
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月29日 優先權日2006年5月29日
發明者劉虎生 申請人:劉虎生