一种烧结中使用硼铁矿粉的方法

摘要

一种烧结中使用硼铁矿粉的方法，属于铁矿粉烧结技术领域。制备步骤包括配料、混合、制粒、布料、点火、烧结、破碎、冷却、烧结矿指标检测。该烧结矿的含铁原料中使用8-12％的硼铁矿，生石灰4.5-5.5％、白云石1-3％、石灰石5-7％、焦粉4.0-5.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO2＝1.8-2.0，TFe含量为55-58％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为6.0-7.5％。其中，由于使用硼铁矿粉同时替代地方粉(或澳细粉)和MgO质熔剂(如白云石)，最终不仅使硼铁矿粉得到了合理使用、熔剂的总配比减少了10％，并且烧结矿的质量得到了改善，符合了精料的思想。

权利要求

1.一种烧结中使用硼铁矿粉的方法，其特征在于，该方法中控制的技术参数如下：(1)原料配备：含铁原料中使用8-12％的硼铁矿，生石灰4.5-5.5％、白云石1-3％、石灰石5-7％、焦粉4.0-5.0％；

(2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在6.5～7.5％之间，并使原料混合均匀；

(3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

(4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在

500-800mm的范围内；

(5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1200℃，点火时间1-3min，点火负压为

5000-7000Pa；

(6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为

7000-12000Pa；

(7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

(8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿；

(9)烧结矿指标检测，该烧结矿的碱度CaO/SiO2＝1.8-2.0，TFe含量为55-58％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为6.0-7.5％。

说明书

一种烧结中使用硼铁矿粉的方法

技术领域

[0001] 本发明属于矿物利用技术领域，特别是涉及一种烧结中使用硼铁矿粉的方法，将硼铁矿在烧结中的配比达到了10％。分析认为，硼铁矿粉的配比具有进一步提升的空间。

背景技术

[0002] 中国硼矿资源具有储量丰富、种类多、矿石品位较低、共伴生矿物多、产地分布不平衡等特点。

[0003] 硼镁铁矿(Mg·Fe)3Fe[BO3]O2：B2O3的理论含量17.83％，形态有针状、柱状、纤维状、短柱状-粒状集合体等多种晶形；具有珍珠、金刚光泽；颜色有黑色和黑绿色；密度为3.60～4.70g/cm3，莫氏硬度区间为5.5～6.0，不溶于水。

[0004] B2O3熔点较低，工业生产中通常以玻璃体形式出现，600℃左右开始熔融。硼是结晶化学稳定剂中最稳定性的元素之一。由于B3+半径小，在高温下可进入多种矿物晶格中，促进铁酸钙生成和赤铁矿晶粒长大聚合，减少2CaO·SiO2的生成量。烧结混合料中加入硼后，促进了液相生成数量并降低了固溶体熔点和液相渣的粘度，这些低熔点液相在冷却过程中作为粘结相，包裹2CaO·SiO2晶粒，可抑制2CaO·SiO2的同质多相转变，使β-2CaO·SiO2得到稳定，减少烧结矿内应力破坏作用，使烧结矿粉化率降低，烧结矿强度提高。硼镁铁精矿的加入促进了烧结矿铁酸钙的生成和液相量的增加，因此使烧结矿的矿物组成和显微结构发生明显变化，晶粒大小趋于均匀，晶粒间粘结相量增多，烧结矿晶体长大，相互连接，烧结矿粒级分布趋向均匀，＜5mm的粉末量减少。配加硼镁铁精矿有利于减轻烧结矿的低温还原粉化指标。烧结矿发生低温还原粉化最根本的原因是烧结矿中的再生Fe2O3在低温(450～550℃)时，由α-Fe2O3还原成γ-Fe2O3。由于前者是三方晶系六方晶格，后者是等轴晶系立方晶格，在还原气的作用下发生了晶格改变，造成了结构的扭曲、开裂，产生极大的内应力，导致在机械力作用下严重的粉碎裂，使烧结矿的低温还原粉化率升高。烧结矿中配加硼镁铁精矿后促进了铁酸钙的生成，减少了再生Fe2O3数量。另外，由于B2O3是低熔点物质，烧结矿中有一定量的B2O3，对高炉冶炼改善炉渣流动性将有益处，有利于减少铁损，降低每吨铁水矿耗。含硼烧结矿粒级分布改善、强度提高。因此配加硼铁精矿后的烧结矿有利于改善高炉料柱透气性和煤气分布，有利于炉况顺行，有利于高炉增产、节焦。

[0005] 烧结中配加硼铁矿具有改善烧结矿质量的意义，但常年以来，受限于硼铁矿的化学成分，其在烧结中的配加比例总受到限制，硼铁矿一直作为一种“添加剂”在使用。如何将硼铁矿替代常用铁矿粉和替代熔剂的作用同时发挥，是提高硼铁矿配比的关键。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种烧结中使用硼铁矿粉的方法，克服了以往硼铁矿粉配比在烧结中受限制、只能作为一种添加剂的缺陷(无法在配比达到10％的同时，烧结矿质量和成分同时得到改善)，使用硼铁矿同时替代MgO质熔剂(如白云石和铁矿粉，将硼铁矿在烧结中的配比达到了10％。

[0007] 本发明包括：配料、混合、布料、点火、烧结、热破碎、热筛分、冷却、筛分、烧结矿性能检测。在工艺中控制如下技术参数：

[0008] 1)原料配备：含铁原料中使用8-12％的硼铁矿，生石灰4.5-5.5％、白云石1-3％、石灰石5-7％、焦粉4.0-5.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO2＝1.8-2.0，TFe含量为55-58％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量为6.0-7.5％；

[0009] 2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在7±0.5％之间，并使原料混合均匀；

[0010] 3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

[0011] 4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在500-800mm的范围内；

[0012] 5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1200℃，点火时间1-3min，点火负压为5000-7000Pa；

[0013] 6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为7000-12000Pa；

[0014] 7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

[0015] 8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿。

[0016] 9)烧结矿指标检测：对烧结矿的粒度组成、转鼓强度进行检测和分析。

[0017] 配加硼铁矿后，烧结矿的质量没有恶化，反而有一定程度的改善。

[0018] SiO2含量为4.0-4.5％、碱度CaO/SiO2为1.8-2.0，通过提高焦粉配比的方法(从3.0-4.0％提高到5.0-6.0％)，将烧结矿的FeO含量从5-6％提高到8-10％，从而使得烧结矿的转鼓指数(从82％提高到83.6％)、低温还原粉化指标(RDI+3.15从39％提高到51％)和还原性指标(从79％提高到85％)同时改善。

[0019] 在基准方案条件下(铁料配比为：25％澳粉A、30％澳粉B、5％巴西粉A、15％巴西粉B和10％地方粉E，15％高炉返矿，熔剂为外配，生石灰5％、白云石5.45％、石灰石4.95％)，使用硼铁矿替代地方粉E或澳粉A的同时，减少MgO质熔剂(白云石)的配比，调整石灰石配比，使得硼铁矿配比达到8-12％，地方粉或澳粉比例相应地降低8-12％，白云石配比从4-5％降低到2-3％，配比设计烧结矿化学成分为：TFe 55-58％、FeO 6-7.5％、CaO 9-11％、SiO2 4.9-5.2％、MgO 1.9-2.3％、Al2O3 1.7-2.0％。最终，使用硼铁矿替代了地方粉或澳洲细粉的同时，也替代了MgO质熔剂，实现了资源的有效利用和熔剂减量化。

[0020] 本发明的优点在于：

[0021] 1、使用价格较低的硼铁矿替代了地方粉或澳洲细粉，同时减少了MgO质熔剂的配加量，实现了低品质资源的有效利用；

[0022] 2、降低MgO质熔剂后，虽然白云石的配比可能提高以稳定烧结矿化学成分，但熔剂的整体配加量是降低的，这符合精料和减量化的思想。

附图说明

[0023] 图1为本发明的配加硼铁矿烧结矿的制备方法的工艺流程图。

[0024] 图2为表示本发明的硼铁矿替代地方粉(或澳粉)以及白云石的原理示意图。

具体实施方式

[0025] 以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

[0026] 如图所示，本发明的烧结矿制备工艺路程大致分为：原料配备-混合-制粒-布料-点火-烧结-破碎-冷却-烧结矿指标检测等，其具体操作步骤如下：

[0027] 1)原料配备：从硼铁矿配比8-12％，生石灰4.5-5.5％、白云石1-3％、石灰石5-7％、焦粉4.0-5.0％；同时该烧结矿的碱度CaO/SiO2＝1.8-2.0，TFe含量为55-58％，MgO含量为1.9-2.3％，FeO含量6.0-7.5％的范围内选取一种具体数值的原料组分备用；

[0028] 2)混合：将所选取的原料组份输送到一次圆筒混合机内，加入适量的水分湿润物料，使原料的配水量控制在7±0.5％之间，并使原料混合均匀；

[0029] 3)制粒：将混合均匀的原料输送到二次圆筒混合机中制粒，制粒时间2-3min；

[0030] 4)布料：将制粒后的原料颗粒均匀布撒在烧结机台车上，使烧结料层的厚度控制在500-800mm的范围内；

[0031] 5)点火：控制烧结机的点火温度为950-1200℃，点火时间1-3min，点火负压为5000-7000Pa；

[0032] 6)烧结：烧结机点火完毕后，原料中的焦粉开始燃烧，控制烧结负压为7000-12000Pa；

[0033] 7)冷却：采用任一种机上冷却或机外冷却方式，使烧结矿的温度降低至200℃以下；

[0034] 8)筛分：采用筛孔为4.5-6mm的振动筛对冷却处理后的颗粒进行筛分，筛下物为烧结返矿，筛上物为成品烧结矿。

[0035] 9)烧结矿指标检测：对烧结矿的粒度组成、转鼓强度进行检测和分析。

[0036] 按照上述工艺流程，本发明完成了烧结矿的实验室制备，其中烧结矿的各项具体指标参加表1至表6。

[0037] 表1和2分别列出了含铁料、熔剂和焦粉的化学成分及配比。表中2#和3#即为表示本发明的两个方案。

[0038] 表3为烧结杯试验结果。4和表5分别为烧结矿的粒度组成和化学成分结果。

[0039] 表6为各方案烧结矿使用熔剂比例的比较。

[0040] 表1

[0041]名称 TFe SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO 烧损
澳粉A 62.00 4.52 2.40 0.26 0.18 0.86 4.58
澳粉B 58.00 5.35 1.95 1.14 0.30 0.82 10.38
巴西粉C 66.00 1.78 1.33 0.12 0.01 0.57 3.38
巴西粉D 64.05 3.44 1.53 0.02 0.02 0.50 2.50
地方粉E 66.66 6.03 0.43 0.35 0.19 24.29 -1.80
硼铁矿粉F 57.65 4.16 0.23 1.33 7.33 25.14 2.22

[0042] 表2

[0043]

[0044] 注：铁料配比为100％，熔剂和焦粉为外配。

[0045] 表3

[0046]

[0047] 表4

[0048]试验编号 ＞40mm 40-25mm 25-16mm 16-10mm 10-5mm ＜5mm
基准 21.94 21.07 6.28 15.73 14.38 20.59
1# 23.91 19.55 6.54 15.33 15.19 19.48
2# 23.71 18.69 6.74 16.56 16.15 18.14
3# 23.82 18.83 6.48 15.59 16.67 18.62

[0049] 表5

[0050]试验编号 TFe FeO CaO SiO2 MgO Al2O3 R
基准 56.49 6.54 10.02 5.13 2.17 1.86 1.95
1# 56.51 6.39 9.89 5.07 2.18 1.86 1.95
2# 56.54 6.54 9.77 5.01 2.16 1.86 1.95
3# 56.39 6.90 9.87 5.06 2.19 1.76 1.95

[0051] 表6

[0052]试验编号 基准 1# 2# 3#
熔剂配加量 15.4 14.6 13.75 14.05
熔剂减少使用量 0 0.8 1.65 1.35

[0053] 由表3可见，配加硼铁矿粉，降低地方粉或澳粉的比例的同时，减少白云石的配比，烧结矿的成品率、转鼓指数和利用系数等均没有恶化，反而有所改善。

[0054] 由表4和表5可见，2#和3#烧结矿的粒度组成和化学成分均没有恶化。

[0055] 由表6可见，配加硼铁矿粉，降低地方粉或澳粉的比例的同时，减少白云石的配比，最终使得烧结矿熔剂总配加量有所下降。熔剂的总配比减少了10％。

[0056] 整体上看，使用价格较低的硼铁矿替代了地方粉或澳洲细粉，同时减少了MgO质熔剂的配加量，最终在实现了低品质资源的有效利用的同时，使得熔剂的整体配加量降低，符合了精料和减量化的思想。