铬铁粉矿冷固球团粘结剂及利用该粘结剂造球的工艺

摘要

一种铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量比为：硅微粉为70﹪～80﹪，轻烧氧化镁为19.81﹪～29.78﹪，三聚磷酸钠为0.19%～0.22﹪；而利用所述粘结剂制球的工艺为:在重量比为76%～84%的铬铁粉矿中加重量比为6﹪～8﹪的所述粘结剂，再加入重量比为4%～8%的兰碳粉，经碾轮式搅拌机干混2～3分钟后，再加重量6﹪～8﹪的强化剂，湿混5～10分钟，即可出料进入对辊式压球机压制成球，再经150℃～200℃，风速1.0m/s～1.8m/s，时间30分钟～40分钟干燥，得铬铁球团成品。使用本发明生产的碳素铬铁，产量提高15%～20%，电耗下降12%～16%，综合成本降低10%～12%。

权利要求

1.一种铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其特征在于：所述粘结剂的各组份及其重量百分比分别为：硅微粉为70﹪～80﹪，轻烧氧化镁为19.81﹪～29.78﹪，三聚磷酸钠为0.19%～

0.22﹪；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料。

2.一种利用权利要求1的粘结剂制球的工艺，其特征在于:在重量比为76%～84%的铬铁粉矿中加重量比为6﹪～8﹪的所述粘结剂，再加入重量比为4%～8%的兰碳粉，经碾轮式搅拌机干混2～3分钟后，再加重量比为6﹪～8﹪的强化剂，湿混5～10分钟，即可出料进入对辊式压球机压制成球，再经150℃～200℃，风速1.0m/s～1.8m/s，时间30分钟～40分钟干燥，得铬铁球团成品。

3. 根据权利要求2所述的工艺，其特征在于：所述强化剂为重量比为4%、浓度96%的NaOH溶液加重量比为96%的水溶解而成。

说明书

铬铁粉矿冷固球团粘结剂及利用该粘结剂造球的工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种铬铁粉矿制球的粘结剂，尤其涉及铬铁粉矿冷固球团粘结剂及利用该粘结剂造球的工艺。

背景技术

[0002] 随着铬矿资源的日益紧缺，块矿供应逐步减少，粉矿制球取代块矿生产碳素铬铁，已成为目前乃至今后的主要生产形势。粉矿制球有两种方式，早期采用烧结球团，它是通过1000℃以上的烧结而获取强度较高的球团矿；近期开发出冷固球团，它只需低温烘干，就可获取具有足够强度的球团矿。冷固球团的应用，取消了球团高温烧结工序，不但节省了投资，而且还是一项节能降耗和减少环境污染的新工艺，值得推广。

[0003] 炼铁生产早就推广了球团矿工艺，不少单位在铬矿球团的制作中，沿用了铁矿球团粘结剂与生产工艺。但由于铬铁粉矿冶炼特性与铁矿差异较大，相比之下，铬铁粉矿的还原难度更大，所采用的冶炼设备亦迥然不同，因而完全照搬是行不通的。

[0004] 早期冷固铁矿球团粘结剂主要为消石灰和糖浆。消石灰具有一定粘性，使球团具有一定初强度，通过“养生”使Ca(OH)2吸收CO2转变CaCO3，获得较高强度。但CaCO3在900℃，分解放出CO2，就会失去粘结强度，使球团粉化。消石灰加糖浆，在加热过程中，可生成新粘结相——糖酸钙，使球团保持一定强度。但糖浆来源少，不能满足大规模工业生产需要。近期研制的冷固粘结剂（又称“球团专用粘结剂”），主要是含腐植酸或聚丙烯酰胺的有机粘结剂，它们能赋予球团较高的低温强度与湿态塑性。在高炉还原气氛中加热，会“碳化”生成碳粒结点，将矿粉粘结在一起，使球团具有一定高温强度。但在冶炼铬铁的矿热炉中，料面温度高达800℃左右，同时，炉气中含氧，有机粘结剂会迅速烧失殆尽，使球团失去强度而粉化，造成炉况恶化，产量下降，能耗上升。因而研制铬铁粉矿冷固球团粘结剂，是当务之急。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一，在于提供一种在冶炼铬铁的过程中，铬铁球团不会因失去强度而粉化，使炉况恶化，产量下降，能耗上升的铬铁粉矿冷固球团粘结剂；

[0006] 目的之二，在于提供一种与所述粘结剂相匹配的造球工艺。

[0007] 为此，所采用的技术方案为：一种铬铁粉矿冷固球团粘结剂，该粘结剂的各组份及其重量百分比分别为：硅微粉为70﹪～80﹪，轻烧氧化镁为19.81﹪～29.78﹪，三聚磷酸钠为0.19%～0.22﹪；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料。

[0008] 一种利用所述粘结剂制球的工艺:在重量比为76%～84%的铬铁粉矿中加重量比为6﹪～8﹪的所述粘结剂，再加入重量比为4%～8%的兰碳粉，经碾轮式搅拌机干混2～3分钟后，外加重量比为6﹪～8﹪的强化剂，湿混5～10分钟，即可出料进入对辊式压球机压制成球，再经150℃～200℃，风速1.0m/s～1.8m/s，时间30分钟～40分钟干燥，得铬铁球团成品。

[0009] 本发明粘结剂的原理为：应用微粉凝聚粘结原理所研制，配方中所用硅微粉具有两大特性：

[0010] 第一，硅微粉在水中能形成胶体，微粉表面生成硅烷醇键Si-OH，可将矿粉粘在一起，使球团具一定湿强度。干燥后胶体脱水，由Si-OH键转变为Si-O-Si-O形式的硅氧长链，进一步增加了矿粒间的结合力，产生较高的低温干强度；

[0011] 第二，硅微粉为高活性的不定形（非晶体）SiO2，它在400℃以上，就能与铬矿中铬镁尖晶石（MgO•Cr2O3）反应，夺取其中的MgO，生成新的高温粘结相硅酸镁（MgO·SiO2 ），使球团具有较高的中温强度。同时，释放出Cr2O3，自尖晶中释放出来的Cr2O3，具有较高的化学活性，易与还原剂（碳粉）反应，得到含碳铬铁，从而加快了矿石的还原。随着温度升高，硅微粉在800℃左右，会与铬矿中的Al2O3反应，开始生成高温粘结相莫来石，到1200℃时，莫来石大量析出，并结晶，使球团具有较高的高温强度。

[0012] 配方中轻烧氧化镁细粉的加入，同样也具有两种作用：

[0013] 作用一，轻烧氧化镁细粉与硅微粉反应，在较低温度（≤300℃）下，就能在矿粒之间形成粘结网状物，使之具有更高的低温强度；

[0014] 作用二，可改善铬矿粉的还原性能。有些铬铁粉矿中MgO/ Al2O3比＜1，由于Al2O3熔点高，生产过程中会使熔渣变粘稠，铬的还原率下降。适当提高MgO，使MgO/ Al2O3比≥1，熔渣就会变稀，这样有利于Cr2O3的还原，提高铬的回收率。

[0015] 本发明的铬铁粉矿冷固球团粘结剂与市售“球团专用粘结剂”相比，具有以下特点。

[0016] 1、从湿态至干态，由低温到高温，都能与铬铁粉矿相互作用，生成新的粘结相，从而保证了铬铁粉矿球团由压球→干燥→还原，整个过程中各阶段所需强度，最大限度的消除了铬矿球团的破碎和粉化现象。与已有粘结剂相比，冶炼产量提高15﹪～20﹪，电耗降低12﹪～16﹪，综合成本下降10﹪～12﹪。

[0017] 2、本新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其中的成分均为铬铁冶炼所必须加入的物质，在矿热炉冶炼铬铁炉料中，要配入大量硅石（SiO2）和一定量含MgO矿物（如镁砂），以改善铬矿还原特性和形成熔点合适的熔渣，提高铬的回收率。虽然本粘结剂的用量（质量6﹪～8﹪）大于已有的专用有机粘结剂（质量1.5﹪），但价格仅为后者的30%。更为重要的是，它能确保炉况良好，实现高产节能目的，综合效益大于现有产品。

[0018] 3、本粘剂中含有多种促进铬铁矿还原的物质，更有利于碳素铬铁生产，这是现有产品所不及的。

[0019] 4、本粘接剂所制球团，不但有湿强度和低温干强度，且有较高的中温和高温强度，确保球团在加热还原中不破碎粉化。湿球团强度≥4次（10个球团于0.5m高落于钢板上，不破碎的平均次数），干球强度≥8次（10个球自1米高落至钢板上，不破碎的平均次数），干燥后的球团耐压强度＞550N／个（直径为20㎜），大于现有粘结剂所制备球团强度（300~400N／个），减少返回料，降低人工及能量耗能。

[0020] 5、球团具有良好的抗爆性和高温强度。球团经180℃、30分钟干燥后，在10公斤重物加压的条件下，直接送入1000℃的高温炉中，不开裂、不粉化；再升温至1350℃保温2小时，球体仅发生少量变形。

附图说明

[0021] 图1为粘结剂制作工艺流程图；

[0022] 图2为冷固铬矿球团制作工艺流程图。

具体实施方式

[0023] 下述实施例中的强化剂均为重量比为4%、浓度96%的NaOH溶液加重量比为96%的水溶解而成。

[0024] 实施例1，一种新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量分别为：硅微粉29kg,轻烧氧化镁粉12 kg，三聚磷酸钠0.08 kg；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料；利用所述粘结剂造球的工艺，取所述粘结剂20kg，配南非铬铁粉矿213kg, 神木兰碳粉13.3 kg，在碾轮式搅拌机上干混2—3分钟后，加强化剂,20kg,继续强力搅拌10分钟后出料，经对辊式压球机压制成直径为20㎜的球团，湿球团强度≥4次（10个球团于0.5m高落于钢板上，不破碎的平均次数），干球强度≥8次（10个球自1米高落至钢板上，不破碎的平均次数）。经180℃、风速1.0m/s～1.8m/s、30分钟烘干后的球团耐压强度＞560N／个；在1000℃的强热下不开裂、不粉化，在施压10 kg/个条件下，经
1350℃保温2小时，仅发生约20%的压缩变形，在整个加热、还原过程中，较好的保持了球团的完整性。

[0025] 实施例2，一种新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量分别为：硅微粉27.5kg,轻烧氧化镁粉9 kg，三聚磷酸钠0.07 kg；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料；利用所述粘结剂造球的工艺，取所述粘结剂20 kg，配南非铬铁粉矿110 kg,巴西铬铁粉矿110 kg，神木兰碳粉16 kg，在碾轮式搅拌机中干混2—3分钟，加入强化剂20kg，继续强力搅拌10分钟，出料对辊棍压球机，压制成直径为20㎜的球团。湿球0.5米落下强度≥5次；经180℃、风速1.0m/s～1.8m/s、30分钟烘干后，1米落下强度≥15次。在1000℃下骤热，不开裂、不粉化，在施压10 kg/个的条件下，1350℃、2小时加热后，仅发生22%的压缩变形，较好的保持了球团的完整性。

[0026] 实例3，一种新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量分别为：硅微粉32 kg,轻烧氧化镁粉8 kg，三聚磷酸钠0.08 kg；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料；利用所述粘结剂造球的工艺，取所述粘结剂28kg，配南非铬铁粉矿170 kg，马达加斯铬铁粉矿170 kg，神木兰炭粉20 kg，在碾轮式搅拌机中干混2—3分钟会，加强化剂30kg，继续强力搅拌10分钟后，出料经对辊压球机压制成直径为20㎜的球团。湿球0.5米落下强度≥4次；经180℃、风速1.0m/s～1.8m/s、30分钟烘干后，2米落下强度≥8次；干球经1000℃骤热不开裂、不粉化；1350℃、2小时加热还原，球体仅压缩变形18%，保持了球团的完整性。

[0027] 实施例4，一种新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量分别为：硅微粉26 kg,轻烧氧化镁粉9.5kg，三聚磷酸钠0.08 kg；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料；利用所述粘结剂造球的工艺，取所述粘结剂30kg，配南非铬铁粉矿155 kg，马达加斯铬铁粉矿200 kg，神木兰炭粉32.3 kg，在碾轮式搅拌机中干混2～3分钟会，加强化剂34.6kg，继续强力搅拌10分钟后，出料经对辊压球机压制成直径为20㎜的球团。湿球0.5米落下强度≥4次；经180℃、风速1.0m/s～1.8m/s、30分钟烘干后，1.5米落下强度≥8次；干球经1000℃骤热不开裂、不粉化；1350℃、2小时加热还原，球体仅压缩变形19%，保持了球团的完整性。

[0028] 实施例5，取新型铬铁粉矿冷固球团粘结剂，其各组份及重量分别为：硅微粉40 kg,轻烧氧化镁粉14kg，三聚磷酸钠0.11kg；将所述三种物料在碾轮式搅拌机中，经强力搅拌，制成均匀混合物料；利用所述粘结剂造球的工艺，取所述粘结剂35kg，配南非铬铁粉矿250kg，马达加斯铬铁粉矿132 kg，神木兰炭粉23 kg，在碾轮式搅拌机中干混2—3分钟会，加强化剂32kg，继续强力搅拌10分钟后，出料经对辊压球机压制成直径为20㎜的球团。湿球0.5米落下强度≥4次；经180℃、风速1.0m/s～1.8m/s、30分钟烘干后，1.5米落下强度≥8次；干球经1000℃骤热不开裂、不粉化；1350℃、2小时加热还原，球体仅压缩变形19%，保持了球团的完整性。