[发明专利]生产直接还原竖炉和高炉用冷固结球团的方法

说明书

本发明涉及一种生产海绵铁或铁水用冷固结球团的生产方法。

竖炉法生产海绵铁和高炉法生产铁水工艺都要求使用块状铁矿石原料，如天然块矿、球团矿和烧结矿，而在世界范围内的铁矿石资源中可供直接还原竖炉和高炉工艺直接使用的富块矿并不多，采用烧结或焙烧球团的高温造块方法存在着工艺设备复杂、基建投资大、基建周期长、能耗高及污染严重等问题，因此不经高温焙烧的冷固结球团法具有工艺设备简单、能耗低、投资少、建设周期短以及环保条件好等优点，因此冷固结球团法作为一种铁矿粉的造块技术而日益受到重视。冷固结球团矿的性能主要取决于所采用，目前由于采用的不够理想，冷固结球团在机械强度、特别是热强度等高温冶金性能上比天然块矿、氧化球团或烧结矿差。例如中国专利CN1120074A公开了一种“用冷固结压块法生产直接还原炉料的方法”，是采用腐植酸盐有机粘结剂生产冷固结球团，存在机械强度不高(抗压强度低于1500N/个，转鼓强度低于50％)的严重不足。而现有技术中普遍采用水玻璃粘结剂生产的冷固结球团，如中国专利申清CN1056532A公开了一种“散状粉料的冷固结造块工艺”，该球团虽然具有很高的机械强度，但由于水玻璃在700℃左右的高温下分解，导致冷固结球团的高温性能很差，因而难于适用直接还原竖炉和高炉生产。

本发明的目的是得到一种能够用于直接还原竖炉和高炉的冷固结球团的生产方法，提高其热强性，使冷固结球团具有较高的机械强度和高温冶金性能。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是这样的：

一种生产直接还原竖炉和高炉用冷固结球团的方法，是将粒度小于8mm的铁矿粉或含铁尘泥加入粘结剂，混合均匀后以20～30MPa压力压块成型，压制的生团块在100～300℃下干燥30～60分钟即可到所需的冷固结球团，所述的粘结剂的成分(重量，以下同)为：3.0～8.0％的水玻璃和0.4～1.0％的硅溶胶和/或1.0～3.0％的膨润土。

原料中含有0～20％粒度小于3mm的煤粉或焦粉。

粘结剂的比例范围是：硅溶胶与水玻璃的比例为1∶20～1∶3。

粘结剂的比例范围是：膨润土与水玻璃的比例为1∶8～1∶1。

粘结剂的含量小于原料总量的9％。

下面对本发明做进一步详细叙述。

本发明的关键在于对冷固结球团的粘结剂进行了改进，是采用水玻璃与硅溶胶或膨润土组成的复合粘结剂配方，其方法为：是将粒度小于8mm的铁矿粉或含铁尘泥加入下列成分的复合粘结剂：3.0～8.0％(重量，以下同)的水玻璃(模数为2.0～3.0)和0.4～1.0％的硅溶胶(液体)，和/或3.0～8.0％的水玻璃和1.0～3.0％的膨润土(细粉)。如果含量过低，硅溶胶小于0.4％或膨润土小于1.0％，则起不到作用；含量过高，硅溶胶大于1.0或膨润土大于3.0％，成本过高，同时Si、Mg、K、Na等杂质成分进入太多，影响球团成分，对其冶金性能有影响。将按上述成分配料的原料置于混合机中充分混合均匀后，以20～30MPa压力经成球机压块成型，压制的生团块在100～300℃下干燥30～60分钟即可到所需的冷固结球团。

上述原料中还可含有0～20％的粒度为3mm以下的煤粉，而成为含碳冷固结球团，复合粘结剂的总量控制在9％以下，以避免粘结剂给冷固结球团带来过多的杂质成分。加入粘结剂要对混合料进行强力混合和碾压，时间为5～15分钟，以保证粘结剂在混合料中分布均匀，进入压球机时混合料的水分不应大于5.5％，因此原料含水不宜超过3％。

本发明中复合粘结剂的比例为，硅溶胶与水玻璃的比例为1∶20-1∶3，或者膨润土与水玻璃的比例为1∶8-1∶1。该复合粘结剂的作用机理是：当水玻璃在700℃以上的高温下发生分解，失去粘结作用时，硅溶胶和/或膨润土发挥粘结作用，从而维持了冷固结球团的高温强度。如果仅采用硅溶胶和/或膨润土作粘结剂，则冷固结球团的常温强度达不到要求。该复合粘结剂既保持了单独采用水玻璃作粘结剂时高的常温强度(即机械性能)，又通过加入硅溶胶和/或膨润土提高了冷固结球团的高温强度。

下面结合实施例介绍本发明的效果。

参见表1，将不同配比的复合粘结剂加入粒度小于8mm的铁矿粉中，置于混合机中充分混合均匀后，以20～30MPa压力经成球机压块成型，压制的生团块在100～300℃下干燥30～60分钟即可得到成品冷固结球团，得到的冷固结球团的机械强度和高温冶金性能列于表1，基本能满足直接还原竖炉和高炉的要求。