一种高炉免烧结冷固球团及粘结剂

摘要

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，提出了一种高炉免烧结冷固球团及粘结剂，所述粘结剂按照重量份包括：木薯糊化淀粉1‑1.5份、氯化镁1‑2份、酚醛树脂1‑2份、稳定剂0.02‑0.9份；所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆中的一种或几种。通过上述技术方案，解决了现有技术中的粘结剂无法满足高炉炼铁球团对强度和粉化膨胀系数较高要求的问题。

权利要求

1.一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，按照重量份包括：木薯糊化淀粉1‑

1.5份、氯化镁1‑2份、酚醛树脂1‑2份、稳定剂0.02‑0.9份；

所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，所述木薯糊化淀粉的制备方法包括以下步骤：将100份木薯淀粉中加入11‑12份水、2‑3份氢氧化钠、0.5‑1份聚乙烯醇、0‑0.5份羟丙基纤维素搅拌均匀，进行糊化，糊化温度为185‑190℃。

3.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆，三者的比例为(0‑80)：(3‑5)：(1‑3)。

4.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆，三者的比例为(50‑80)：(3‑5)：(1‑3)。

5.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，所述酚醛树脂的粘度为8000‑10000mpa·s。

6.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，其特征在于，所述酚醛树脂为水溶性酚醛树脂。

7.一种高炉免烧结冷固球团，其特征在于，包括权利要求1‑6任意一项所述的粘结剂。

8.根据权利要求7所述的一种高炉免烧结冷固球团，其特征在于，还包括铁精粉，所述粘结剂与铁精粉的质量比为(4‑8)：100。

说明书

一种高炉免烧结冷固球团及粘结剂

技术领域

[0001] 本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体的，涉及一种高炉免烧结冷固球团及粘结剂。

背景技术

[0002] 在冶金行业中高炉冶炼一直是烧结矿和氧化球团矿作为主要的炉料。而烧结矿和氧化球团矿都是经过高温焙烧后所生产出来的，在焙烧过程中会产生大量的污染物，其中每生产一吨烧结矿会排放4000Nm³烟气，其中含有CO2200kg、SO2160g、NOX200g、固体颗粒物35g。

[0003] 新世纪初，国内外冶金行业开始在冶炼炉型上做了很大突破，不断改进优化高炉冶炼，而在炉料生产工艺上也在不断加大研究力度，使高炉冶炼上有了大大的改善，但是还没有从根本上解决铁前工艺产品的问题。

[0004] 随着国家环保政策的不断加大，研发免烧结人造块矿，用新技术粘结剂代替原有人造块矿的焙烧工艺，就成为现在钢铁工业的主要发展方向。人造块矿在造块过程中，除了能改变矿料的粒度组成、机械强度之外，还可以去除一部分对冶炼有害的元素，提高矿料质量，改善矿相结构和冶金性能。因此使用人造块矿符合钢铁冶炼标准，有利于强化钢铁冶炼生产。

[0005] 而免烧结人造块矿即免烧结冷固球团的核心就在于粘结剂技术，其必须具有以下几点特性：

[0006] 1.粘结剂要求在常温下粘结指数高，保证氧化球团矿常温冷强度≥2200N；

[0007] 2.粘结剂的添加比例要低，对铁矿粉中铁元素的影响很小；

[0008] 3.粘结剂不含有对高炉冶炼有影响的有害元素；

[0009] 4.粘结剂要保证球团在低温500℃、中温区600‑900℃、高温区900‑1200℃区间具有对应的强度，不能膨胀、爆裂、破碎。

[0010] 但是现有的粘结剂并不能满足上述要求，因此亟需开发一种能够满足使用需求的免烧结冷固球团特有粘结剂。

发明内容

[0011] 本发明提出一种高炉免烧结冷固球团及粘结剂，解决了相关技术中的粘结剂无法满足高炉炼铁球团对强度和粉化膨胀系数较高要求的问题。

[0012] 本发明的技术方案如下：

[0013] 一种高炉免烧结冷固球团用粘结剂，按照重量份包括：木薯糊化淀粉1‑1.5份、氯化镁1‑2份、酚醛树脂1‑2份、稳定剂0.02‑0.9份；

[0014] 所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆中的一种或几种。

[0015] 作为进一步的技术方案，所述木薯糊化淀粉的制备方法包括以下步骤：

[0016] 将100份木薯淀粉中加入11‑12份水、2‑3份氢氧化钠、0.5‑1份聚乙烯醇、0‑0.5份羟丙基纤维素搅拌均匀，进行糊化，糊化温度为90‑220℃。

[0017] 作为进一步的技术方案，所述糊化温度为185‑190℃。

[0018] 作为进一步的技术方案，所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆，三者的比例为(0‑80)：(3‑5)：(1‑3)。

[0019] 作为进一步的技术方案，所述稳定剂包括石墨、六方氮化硼、氧化锆，三者的比例为(50‑80)：(3‑5)：(1‑3)。

[0020] 作为进一步的技术方案，所述酚醛树脂的粘度为8000‑10000mpa·s。

[0021] 作为进一步的技术方案，所述酚醛树脂为水溶性酚醛树脂。

[0022] 本发明还提出一种高炉免烧结冷固球团，包括所述的粘结剂。

[0023] 作为进一步的技术方案，所述高炉免烧结冷固球团还包括铁精粉，所述粘结剂与铁精粉的质量比为(4‑8)：100。

[0024] 本发明还提出所述的高炉免烧结冷固球团在高炉炼铁中的应用。

[0025] 本发明的有益效果为：

[0026] 1、本发明中的粘结剂可应用于市场上全部高品位（≥65%）铁矿粉，不用经过高温焙烧，直接粘结，经过固化后，在高炉冶炼环节中冷热强度、粉化膨胀系数等全部符合高炉冶炼指标，甚至超过氧化球团矿，并且整个生产环节不需要高温焙烧，不会产生大气污染物的排放，整个生产工艺无二次粉尘产生。

[0027] 2、本发明中的粘结剂以木薯糊化淀粉、氯化镁、酚醛树脂和稳定剂为主要成分。其中：

[0028] （1）木薯糊化淀粉加入到物料中，可迅速溶解，并包裹在物料颗粒表面，形成一层具有粘结作用的薄膜，同时填充颗粒间的缝隙，促使球团初期成型，相较于常规玉米糊化淀粉粘结的球团具有更好的粘弹性，提高湿球的落下强度；烘干后，可形成固相粘结桥粘结物料颗粒，使球团具有优异的抗压强度。

[0029] （2）氯化镁是一种无机粘结剂，能够快速溶解，改变物料的孔隙率、表面电性和比表面积，堵塞球团内部毛细孔，成球后起到骨架作用，并能有效地提高成品球团抗压强度和还原软化温度。

[0030] （3）采用低粘度水溶性酚醛树脂，可与物料形成网状结构，使球团具有优良的耐热性能，有利于提高球团的低温粉化率，固化后强度大，但胶层呈脆性。

[0031] （4）本发明中的稳定剂具有一定的高温化学稳定性和润滑性，能够改善酚醛树脂胶层的脆性，在低温还原过程中，稳定粘结剂在物料颗粒上的表面附着力，减少碎裂粉化。

[0032] 3、本发明粘结剂的配方充分考虑了各组分的相容性和协同作用，其中木薯糊化淀粉对于初期成型有决定性作用，与水溶性酚醛树脂、物料颗粒相互交联，共同形成网状结构，进一步提高了成品球团的抗压强度，为球团顺利入炉提供保障；氯化镁则在成品球团抗压强度和入炉后低温还原阶段发挥重要作用；稳定剂在一定程度上改善了酚醛树脂胶层的脆性，维持球团在炉中不爆裂、不粉化。

具体实施方式

[0033] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。

[0034] 实施例中糊化木薯淀粉的制备方法：将100份木薯淀粉中加入12份水、3份氢氧化钠、1份聚乙烯醇、0.5份羟丙基纤维素搅拌均匀，进行糊化，糊化温度为185‑190℃。

[0035] 实施例1

[0036] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.2份、氯化镁2份、酚醛树脂1.5份、石墨0.6份，采用球压机压制成球。

[0037] 实施例2

[0038] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.2份、氯化镁2份、酚醛树脂1.5份、六方氮化硼0.02份，采用球压机压制成球。

[0039] 实施例3

[0040] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.2份、氯化镁2份、酚醛树脂1.5份、氧化锆0.02份，采用球压机压制成球。

[0041] 实施例4

[0042] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.2份、氯化镁2份、酚醛树脂1.5份、石墨0.5份、六方氮化硼0.02份，采用球压机压制成球。

[0043] 实施例5

[0044] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.2份、氯化镁2份、酚醛树脂1.5份、石墨0.5份、六方氮化硼0.02份、氧化锆0.02份，采用球压机压制成球。

[0045] 实施例6

[0046] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1.5份、氯化镁2.5份、酚醛树脂2份、石墨0.7份、六方氮化硼0.03份、氧化锆0.03份，采用球压机压制成球。

[0047] 实施例7

[0048] 一种高炉免烧结冷固球团，每100份铁精粉中加入木薯糊化淀粉1份、氯化镁1份、酚醛树脂1份、石墨0.8份、六方氮化硼0.05份、氧化锆0.03份，采用球压机压制成球。

[0049] 对比例1

[0050] 与实施例6相比，将木薯淀粉替换为玉米淀粉，其他与实施例6相同。

[0051] 将实施例和对比例得到的多批次免烧结冷固球团进行检测，依据标准如下：

[0052] 按照GB/T14201‑2018《高炉和直接还原用铁球团矿 抗压强度的测定》测试机械抗压强度；

[0053] 按照GB/T13241‑2017《铁矿石 还原性的测定方法》测试还原度指数；

[0054] 按照GB/T13242‑2017《铁矿石 低温粉化试验 静态还原后使用冷转鼓的方法》测试转鼓指数(RDI+6.3)、低温还原粉化指数(RDI+3.15)。

[0055] 表1 实施例和对比例的冷固球团的性能测试结果

[0056]

[0057] 对比例1中采用玉米淀粉代替木薯淀粉，同样经过糊化处理后，得到的球团的机械强度和转鼓指数都有所降低，低温还原粉化指数和还原度指数几乎没有影响。

[0058] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。