[发明专利]以水玻璃为粘结剂的矿粉冷固结球团的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种矿石或矿料的初步处理方法，尤其涉及一种矿石或矿料的制团方法。

背景技术

在当今的技术条件下，铁矿粉、锰矿粉等在火法冶炼前都需经过造块处理。造块方法主要有烧结法、球团法和压团法。球团法和压团法又分焙烧球团、热压球团法和冷固球团法。冷固球团法系在常温或低温下进行粉矿造块，因此在能耗、环保、设备投资等方面具有优势。冷固球团造块按成型方式不同，主要包括以圆盘造球机为成型设备的球团法和以对辊压球机为成型设备的压块法。其中以对辊压球机成型的压块法对原料的适应性、对黏结剂种类和性能的适应性较宽，其缺点是单机处理能力较小，一般适用于小规模生产。冷固球团造块一般都需要添加黏结剂，成品球团的常温及高温机械强度因使用黏结剂种类和添加量不同而有较大差别。由于冷固结造块产品没有经过高温处理，仍然是“生矿”，因此其冶金性能难以得到明显改善与提高。

铁矿粉、锰矿粉、钛铁矿粉等冶金粉矿冷固球团用黏结剂，经过试验或得到工业应用的主要有普通硅酸盐水泥、煤沥青、水玻璃及腐植酸钠。作为冷固球团黏结剂它们各具优势，但也有各自的不足。以普通硅酸盐水泥为黏结剂制备的球团含CaO高，制备过程中矿粉不需干燥，球团常温机械强度高，耐水抗湿，适用于高炉、电炉生铁和碳素锰铁的冶炼。但球团高温时易爆裂，且不适用于富锰渣等要求炉渣为酸性的冶炼。以煤沥青为黏结剂制备的矿粉低温固结球团实际是一种内配碳球团，不因黏结剂的添加而降低矿石品位，制备过程中矿粉不需干燥，球团除具有优异的常温和高温机械强度外，还具有良好的自还原性能，耐水抗湿，能同时适用于生铁、碳素锰铁和富锰渣冶炼，尤其是大高炉冶炼。但其制备过程工艺较复杂，环保条件亦不及以硅酸盐水泥等为黏结剂的冷固结造块方法。以腐植酸钠为黏结剂制备的粉矿冷固球团也是一种含碳球团，制备过程中矿粉也可以不经干燥。但球团高温机械强度较低，耐水抗湿性能亦欠佳，仅适用于电炉或小高炉冶炼。以水玻璃为黏结剂制备的铁矿粉、锰矿粉等矿粉冷固球团，具有良好的常温和高温强度，制备过程带入杂质较少，强度可满足大高炉冶炼要求，是一种在我国使用比较广泛的冷固球团方法。但因带入的碱金属多，耐水抗湿性能较差，多用于电炉及高炉富锰渣冶炼、中小高炉生铁冶炼，或作为配矿用于电炉、高炉碳素锰铁冶炼和大高炉生铁冶炼。

已进行的以水玻璃为黏结剂的冷固球团方法有：1）粉矿干燥-添加水玻璃-混合-压团-干燥；2）粉矿-添加水玻璃、松香-混合-压团-干燥；3）粉矿-添加水玻璃、膨润土或硅溶胶-混合-压团-干燥；4）焦粉脱水干燥-添加水溶性树脂-添加水、水玻璃-混合-压团-干燥等。这些方法有的已在工业应用上应用，有的仅进行过试验室试验。所处理的粉矿主要有钛精矿、钒钛磁铁精矿、铁矿粉、锰矿粉、铬矿粉、焦粉等。非专利文献“焦碳粉冷固成型用粘结剂改性水玻璃的研制”（胡慧萍等，《化学世界》2000年02期，PP 348～351）中记载：以改性水玻璃为粘结剂进行烘干至恒重的-5mm焦碳粉的冷固成型试验，表明改性剂树脂A使焦炭粉冷固成型球团的生球和干球强度明显提高，并确定了其较佳配方：水与水玻璃的质量比为4∶6，其总用量为16%（占干焦炭粉的质量分数）；树脂A用量为0.24%（占干焦炭粉的质量分数）。在此较佳条件下，所制球团的生球和干球强度，与用未改性水玻璃（其中水与水玻璃的质量比为3∶7，其总用量为16%）所制球团的生球和干球强度几乎相等，但前者球团的耐水性以及耐热性有明显提高。非专利文献“冷固成型技术及其应用”（刘国根等，《矿产综合利用》2001年12月，PP 6）论及了以水玻璃为黏结剂的冷固球团方法的优缺点，认为其不足之处是精矿需预先干燥到很低的水份。中国专利文献“高钛冷固球团”（专利申请号CN93103638.0，专利申请日1993.04.03，公开号CN1091778A，公开日1994.09.07）称本发明采用低温固结工艺取代高温固结工艺，生产高钛冷固球团，使用含钛量33%～40%、粒度-200目22%～26%、水份2%以下的钛精粉为原料，配加无机粘结剂水玻璃8%、或复合粘结剂水玻璃松香，经混料，压球和低温干燥生产高钛冷固球团。可见，传统的水玻璃冷固球团工艺必须使用干矿粉。为此必须专门兴建矿粉干燥设备并消耗燃料，增加水玻璃配比等。这一来会复杂工艺、增加设备投资；二来会增加能耗和生产成本，也同时会增加对环境的污染，尤其是待制团矿粉水份含量高、适宜压团水份高时更甚。