改性复合黏结剂制备磁铁矿氧化球团研究

为了降低铁精矿球团生产中膨润土的添加量,提高球团铁品位的同时满足生产对生球强度和预热、焙烧球强度的要求,通过向膨润土中添加适量的CMC和醋酸钠对膨润土进行改性,以生球、预热球和焙烧球的强度为依据,研究了制备CMC复合黏结剂和改性CMC复合黏结剂需掺加CMC和醋酸钠的量。结果表明,采用向膨润土中添加0.9%的CMC和0.5%的醋酸钠所制得改性CMC复合黏结剂,可在保证生球、预热球及焙烧球强度的前提下,将球团生产的黏结剂用量从1.6%降低至1.2%,对应的生球落下强度为4.1次、抗压强度为22.12 N/个,预热球的抗压强度为532 N/个,焙烧球抗压强度为3 444 N/个。     

新型高效黏结剂铁精矿氧化球团试验

应用已研发的QTJ黏结剂取代膨润土制备磁铁精矿氧化球团,获得了优质的氧化球团,满足了高炉对冶炼炉料的苛刻要求。研究结果表明：当QTJ用量为0.5%时,可获得生球抗压强度大于18 N/个,爆裂温度大于650 ℃的优质生球;在预热温度为1 000 ℃、预热时间为10 min、焙烧温度为1 250 ℃、焙烧时间为12 min的条件下,获得优质的预热球抗压强度大于480 N/个,焙烧球抗压强度大于2 800 N/个;与添加2%膨润土球团矿相比较,成品球抗压强度低一些,但生球爆裂温度升高;两种黏结剂球团的还原性能基本接近,因而QTJ黏结剂完全能取代膨润土,且在氧化球团生产中具有良好的应用前景。     

巴西镜铁矿球团前的高压辊磨预处理

为改变巴西镜铁矿在氧化球团原料中配比很低的状况,采用高压辊磨新技术对巴西镜铁矿进行了球团前的预处理研究。结果表明：将巴西镜铁矿与磁铁精矿按7: 3比例搭配,按返回比为71%的模拟闭路过程进行高压辊磨预处理后,在膨润土添加量为2.4%、造球时间为15 min、造球水分为8%时,生球落下强度达到4.5次,抗压强度10.25 N/个,爆裂温度455 ℃;生球在预热温度为1 050 ℃、预热时间为10 min、焙烧温度为1 280 ℃、焙烧时间为12 min的条件下焙烧,成品球抗压强度达到2 690.88 N/个,满足球团生产的要求。     

膨润土在铁矿氧化球团中的应用

介绍膨润土的分子构造特点、我国的资源情况及在铁矿球团生产中的应用现状,球团用膨润土的水分、吸蓝量、胶质价、膨胀容等物理化学性能指标的要求,分析了膨润土作为粘结剂对铁矿物料成球性、生球成球速度、生球强度的影响,讨论了添加膨润土改善生球干燥效果、提高生球爆裂温度的原因和对焙烧球团矿产质量的影响及作用机理,以及钙基膨润土和钠基膨润土对赤铁矿或磁铁矿成球各自的使用范围和在改善成球效果过程中各自不同的作用机理和特点.     

提高赤铁精矿配比对制备铁矿氧化球团的影响

研究了提高赤铁精矿配比对造球和球团预热焙烧的影响。结果表明: 随着赤铁精矿配比的提高, 生球落下强度和抗压强度均不断降低, 主要是赤铁矿细粒级含量相对较少、比表面积小、颗粒表面光滑导致颗粒间作用力小而造成的;预热球抗压强度不断降低, 焙烧球抗压强度在赤铁矿比例不超过50%时变化不大, 但继续提高赤铁矿比例将显著降低焙烧球抗压强度, 赤铁矿比例高时预热球、焙烧球强度差主要是原生Fe₂O₃结晶能力差导致球团固结不好而造成的。     

硫酸渣磁铁精矿球团试验研究

对某地低品位硫酸渣经还原焙烧-磁选所得磁铁精矿进行了球团试验研究, 结果表明, 该磁铁精矿添加1.5%的湖泗膨润土, 在造球时间10 min、生球水分16.8%的条件下, 得到生球落下强度5.3 次/0.5 m、抗压强度31.55 N/个、爆裂温度435 ℃的良好指标; 球团在预热温度900 ℃、预热时间10 min、焙烧温度1 200 ℃、焙烧时间15 min的条件下固结, 成品球团抗压强度可到达2 871 N/个, 还原度为83.38%, 还原膨胀指数为17.86%, 低温还原粉化指数RDI_-3.15 6.12%。研究结果证明, 使用该磁铁矿完全能生产出可供高炉使用的优质氧化球团, 既扩大了钢铁企业原料来源, 又综合利用了硫酸渣中的铁资源, 具有重大的环保效益。     

冶金球团用膨润土半干法钠化改性试验

以阜新某钙基膨润土为原料,采用半干法对其进行钠化改性试验,并考察了改性前后膨润土对所制备球团性能的影响。结果表明:在Na₂CO₃添加量为2.5%、补加水量为25%、挤压次数为2次条件下,改性后膨润土的膨胀容和胶质价分别由原土的8.3 mL/g和1.1 mL/g提高到55 mL/g和5.2 mL/g。在母球生成时间为2 min、母球长大时间为15 min、生球紧密时间为3 min条件下,钠化后膨润土添加量为1.7%时所制备球团的各项指标均高于原土添加量为2.0时所制备球团的指标。钠化后膨润土添加量为1.7%时,生球的落下强度为4.1次、爆裂温度为510 ℃、抗压强度为9.70 N/个,可以满足冶金用球团的需要。采用半干法制备钠化膨润土可以有效降低生产冶金球团时膨润土的添加量。     

复合添加剂对赤铁矿球团性能影响的机理研究

研究了复合添加剂对赤铁矿球团性能的影响, 并对其机理进行了探索。研究表明, 适量的硼砂在低温下能生成一定量的液相, 有助于球团焙烧过程中的固相反应, 从而改善赤铁矿球团抗压强度, 但过量的液相会阻碍晶粒的直接接触, 不利于球团中Fe₂O₃再结晶, 降低焙烧球强度; 而且由于液相过多, 还原过程粘结力减弱, 恶化还原膨胀。MgO低温下稳定, 阻碍了赤铁矿球团中Fe₂O₃的微结晶, 降低预热球抗压强度, 但高温下形成高强度、高熔点的铁酸镁系提高了焙烧球抗压强度且改善了还原膨胀。优化试验表明, 0.2%硼砂和1.75％MgO所形成的复合添加剂能使得赤铁矿球团既有良好的冶金性能, 又能满足球团生产的抗压强度要求。     

某钢铁厂除尘灰强化造球试验研究

将某钢铁厂的4种除尘灰根据现场实际产灰情况配成混合灰,通过在母球长大阶段喷洒按中南大学专利技术制备的纤维化膨润土矿浆进行强化造球,并与常规造球进行对比。试验结果表明：对于普通膨润土用量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的各种母球,强化造球均能显著改善球团性能。以普通膨润土用量为2.0%的母球为例,此时所得强化球团与常规球团相比,膨润土总用量仅增加0.05个百分点,而生球的落下强度和抗压强度可分别从18.3次和19.2 N/个提高到21.2次和21.7 N/个、爆裂温度可从240 ℃提高到274 ℃,干球的抗压强度可从68 N/个提高到76 N/个、粉化率可从0.78%降低到0.51%,从而很好地满足转底炉还原工艺对球团质量的高要求。     

添加不同配比的铜尾矿PMC应用于球团制备的研究

针对铜尾矿PMC的利用问题,开展了粒度为0.074 mm PMC精矿与司家营矿粉不同配矿比例造球对球团质量影响的研究。通过对两种矿粉进行基础性能检测可知:两种矿粉均以磁铁矿为主且二者的造球性能均较好,增加PMC精粉配比对提高成球性有利,PMC精粉同化温度、黏结相强度和连晶强度较司家营高,但其流动性指数过低。试验结果表明:当PMC配比在0.65-0.80之间变化时,随PMC的增加成球率、落下强度升高,在0.8时达到最大,爆裂温度降低,PMC配比为0.75时,球团抗压强度达到最大值。当焙烧温度在1150~1225℃之间时,不同PMC矿配比球团的抗压强度均在2000 N/个以下,当焙烧温度由1225℃升高到1300℃时,随焙烧温度的升高,不同PMC配比的球团抗压强度升高,当PMC配比为0.8,焙烧温度为1300℃时球团抗压强度达到最大值2954.26N/个。     

粘结剂对某高铁尾矿含碳球团强度的影响

CMC、糖浆、淀粉、膨润土、水玻璃、标准水泥等单一及复合粘结剂对某高铁尾矿压球球团强度的影响。结果表明, CMC、膨润土为粘结剂时生球效果较佳, 落下次数大于4次, 湿球抗压大于40 N, 干球抗压大于180 N; 糖浆作为粘结剂时能显著提高球团干球强度, 其落下次数大于20次, 抗压强度达到730 N; 高温强度试验表明, 球团强度在焙烧初期急速下降, 焙烧后期随着烧结现象的发生和金属铁的生成, 球团强度逐渐增强; 球团孔隙率测定试验表明, 在焙烧初期球团孔隙率迅速增大, 在焙烧5 min时达到最大, 超过50%; 最终确定0.4%CMC和8%膨润土为该矿的最佳粘结剂配比组合, 在此条件上压球, 并将球团矿直接还原磁选, 可得到全铁品位95.64%, 回收率88.42%的直接还原铁。     

提纯膨润土制备复合黏结剂用于生产球团试验

为降低以磁铁矿粉为原料制备球团时黏结剂膨润土的添加量,探索低品位膨润土在球团工业中的应用,以朝阳某旋流器提纯后膨润土与有机黏结剂CMC进行复配为复合黏结剂,考察添加复合黏结剂对磁铁矿粉制备生球质量的影响。结果表明,在φ150 mm和φ75 mm两级旋流器串联,分级压力分别为0.1 MPa和0.2 MPa的条件下,膨润土原土蒙脱石含量从60.25%富集到81.04%,产率为60.93%、回收率为81.95%。以CMC配入量为提纯后膨润土质量的3%、螺旋挤压次数为3次时制得的复合黏结剂制备球团,可使球团中黏结剂的配比降低到0.8%,在此配比条件下制备的生球落下强度为5.2次,爆裂温度为475℃、生球抗压强度为12.85 N/个,满足球团性能要求。采用复合黏结剂制备球团有利于后续工艺的节能降耗,是未来球团工业发展的趋势之一。     

基于转底炉工艺的冶金含铁尘泥造球试验研究

基于转底炉工艺,分析了不同种类含铁尘泥的成球性能,并在此基础上开展了含铁尘泥造球试验,分别考察了膨润土、有机粘结剂C以及复合粘结剂对含铁尘泥球团性能的影响规律,结果表明,随着膨润土使用量逐渐增大,含铁尘泥生球的抗压强度、落下强度和爆裂温度逐渐提高;有机粘结剂C对生球的抗压强度影响不大,但能显著提高生球的水分和落下强度,当有机粘结剂C用量由0.50%提高至0.75%时,生球的水分由18.8%增至20.7%,落下强度由13次提高至40次,爆裂温度显著降低;单独使用膨润土或有机粘结剂C均不能达到较好的成球效果,而使用膨润土与有机粘结剂C组成的复合粘结剂可显著提高含铁尘泥球团的各项指标,且复合粘结剂的使用成本较低,生球全铁品位也有较大幅度提升。     

PMC精矿粉细磨粒度对球团质量的影响

研究了PMC精矿粒度对球团质量的影响, 结果表明：PMC矿粉粒度由0.074 mm变细至0.044 mm, 球团落下强度由3.90次/0.5 m增大到4.25次/0.5 m, 抗压强度由7.42 N/个增大到7.62 N/个, 成球率由94.02%下降到87.80%, 爆裂温度由460 ℃降到390 ℃。当预热时间15 min、预热温度925 ℃、焙烧温度1 300 ℃、焙烧时间10 min时, PMC0.044精矿粉球团的抗压强度较PMC0.074精矿粉球团的抗压强度有显著提高。     

细粒磁铁精矿球团孔隙结构的优化研究

针对-10 μm粒级含量32.63%、比表面积2 980 cm²/g的细粒磁铁精矿,通过有机粘结剂取代部分膨润土优化细粒磁铁精矿球团的孔隙结构,从而改善了生球及成品球质量。相比单独添加1.75%的膨润土球团,配加0.05%的有机粘结剂使膨润土用量降低至0.8%,由于有机粘结剂使小颗粒团聚成较大的颗粒,使得生球的孔隙率从16.68%提高到23.15%,球团爆裂温度从370 ℃提高到500 ℃;且预热过程球团的氧化率从67.48%提高到79.08%,球团均匀氧化避免了球团焙烧时形成双层结构;同时焙烧球孔隙率从12.33%提高到16.83%,使得球团还原度从56.8%提高到69.7%。有机粘结剂部分取代膨润土成功解决了细粒磁铁精矿球团孔隙率低导致的爆裂温度低、氧化速度慢、还原性能差等问题。     

预处理强化赤铁矿熔剂性球团制备性能的研究

为了解决赤铁矿球团制备性能较差的问题,研究了原料预处理改善Minas赤铁精矿熔剂性球团制备性能的效果。研究结果表明,Minas赤铁矿颗粒表面光滑平整、粒度细且均匀、缺乏合理的粗细搭配且微细粒级含量少等特点是其造球性能偏弱的主要原因。原料预处理不仅强化了Minas赤铁精矿的造球性能,而且显著改善了球团焙烧性能:球磨12 min和高压辊磨2次可使生球落下强度从3.9次/0.5 m分别提高到6.0次/0.5 m和6.4次/0.5 m;高压辊磨预处理时,1 220 ℃下焙烧12 min球团强度可达到2 500 N/球以上,而球磨和高压辊磨联合预处理时则达到了更高的3 227 N/球。     

澳精粉配比对氧化球团质量的影响规律

为了确定澳精粉和冀东磁铁精粉两种矿粉造球的较佳配比,对澳精粉、冀东磁铁精粉进行理化性能测定、颗粒形貌观察以及球团工艺试验进行研究,并在此基础上分析球团矿显微形貌。研究结果表明:澳精粉微细颗粒含量较少,粒度较粗,颗粒表面较粗糙,配加澳精粉可以改善冀东磁铁精粉的成球特性;当澳精粉配加量高于15%时,生球的落下强度小于3.0次/个球;当澳精粉配加量超过10%时,球团抗压强度小于2000 N;当澳精粉配比不超过15%时,各个配比方案的球团矿冶金性能均能够满足生产的需求。球团矿矿相以赤铁矿为主,且显微形貌随着澳粉配比增加,由赤铁矿晶相间相互紧密连成一片,逐渐转变成赤铁矿间多以细小赤铁矿晶键连接,导致球团矿抗压强度降低。     

攀枝花某钢铁厂高炉瓦斯泥球团制备参数优化

用聚乙烯醇(PVA)作攀枝花某钢铁厂高炉瓦斯泥造球黏结剂,研究并优化瓦斯泥造球工艺参数。结果表明,制样10 min的瓦斯泥造球粉料较好,球团落下次数最高工艺条件:PVA浓度为0.4%,造球加水量为1/30,成球压力8 MPa。该工艺条件下得到生球和干球团落下次数分别为12.5次/个和22.5次/个,抗压强度分别为52.3 N/个和136.4 N/个,干球耐磨指数为1.59%,干球转鼓指数为97.87%,符合竖炉直接还原入炉球团的要求。     

某巴西赤铁矿精矿配蛇纹石制备球团的性能

研究蛇纹石作为含镁添加剂对巴西赤铁矿球团成球性能、预热和焙烧性能的影响。结果表明,随着蛇纹石配比加大,生球水分含量逐渐增加,生球的抗压强度提高,而落下强度和爆裂温度有所降低。预热球团抗压强度均呈先增加后降低的趋势,然后趋于平缓。焙烧球团的抗压强度均提高,在焙烧温度为1280℃时,曲线变化规律最为明显。当蛇纹石配比一定时,随着预热温度的升高,预热球团和焙烧球团抗压强度均呈上升趋势。配加蛇纹石可以促使固相扩散反应发生,提高球团矿固结强度,成品球团矿铁品位及还原度降低,还原膨胀率减小,软化开始温度升高,软化区间变窄,球团矿的高温冶金性能得到改善。     

含铁添加剂代替膨润土对球团矿性能的影响

以某钢厂使用的2种磁铁精粉为原料,分别配加一定比例优等成球性的含铁添加剂代替膨润土,探究含铁添加剂对生球性能、预热球强度及焙烧球强度、还原性和还原膨胀性的影响。结果表明,随着含铁添加剂配比增加,生球抗压和落下强度明显提高,爆裂温度逐渐下降,该添加剂适宜配比为6%~8%,在此区间内,生球落下强度大于4次/(0.5 m),抗压强度大于10 N/个,生球爆裂温度大于600 ℃,焙烧球强度大于2000 N/个,均满足生产要求。显微观察发现,随着含铁添加剂配比增加,球团显微结构中大片Fe2O3晶体区域逐渐变小,焙烧球晶桥连接受阻、晶粒互连程度降低、连晶面积减小,晶体间均匀细小的孔隙逐渐聚集、变大。添加剂配比从4%增加到10%,焙烧球强度从2425.5 N/个降到1890.6 N/个,球团矿还原度从71.46%提高到76.04%,还原膨胀率由11.3%降低到8.1%。Factsage7.1热力学计算结果表明,添加剂配比增加会使球团矿液相生成温度提高,液相生成量减少,当焙烧温度低于1300 ℃时,液相生成量在生产允许范围之内(约低于5%)。