一种高炉免烧结冷固球团的制备方法及应用与流程

1.本发明涉及高炉冶炼技术领域，具体的，涉及一种高炉免烧结冷固球团的制备方法及应用。


背景技术：

2.21世纪以来，环境污染已经越来越成为阻碍世界发展的因素之一。钢铁产业的迅速崛起使得大气、水体都受到了严重的污染，气候发生极大变化，资源面临枯竭的危险，许多地区能源资源产量下降，地球上整个生态系统持续被破坏。我国钢铁工业的迅猛发展使得我国钢铁产量多年来稳居世界第一，钢铁产业的发展与产量的增加改变并且影响着环境。它对环境污染状况更加复杂与严重，资源开采造成的土地弃置与土地污染，运输过程产生的大气污染，加工过程中产生的大气污染、噪声污染与热污染，加工完成后带来的固体废弃物污染等使得环境污染问题日益突出。钢铁冶炼造成的大气污染属于氧化型污染，一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫等属于大气中常见污染物，大气污染对人的皮肤、眼睛、肺等器官都会造成危害。因此，必须用科学发展观统领环境保护工作，解决环境问题。
3.据统计我国钢铁年产量已达13亿吨，面对如此大的产能，相应的环保问题也越来越严峻。铁前工艺是钢铁生产环节中排放占比最大的部分，钢企每年在环保上资金的投入中，铁前工艺一般占总资金的40%-50%。因此目前各大钢铁企业都在寻找新的处理工艺，以解决日益严峻的环保问题。
4.新世纪初国内外冶金行业开始研发冷压制块，也被称为人造块矿，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。
5.免烧结冷固球团是人造块矿中生产能力大、生产工艺流程短、生产成本最低的工艺技术，其节能减排和环保效果显著。但是目前市面上的冷固球团只能在转炉炼钢、电炉冶炼等工艺环节作为冶金辅料化渣剂使用，传统冷固球团一直未能投入高炉炼铁中应用。高炉炼铁原料包括铁矿石、燃料、溶剂等，而其中铁矿石是以球团矿和烧结矿的形式进入高炉。烧结矿是将粉铁矿、各类助熔剂及细焦炭经混拌，经布料系统加入烧结机，由点火炉点燃细焦炭，经由抽气风机抽风完成烧结反应得到的。一方面焦炭燃烧产生大量二氧化碳，另一方面烧结过程需要1200℃到1300℃之间的高温。因此制备烧结矿的工艺过程能耗较高，尽管相关研究人员知晓免烧结的球团能够降低能耗，但是目前市场上的免烧结球团无法满足高炉炼铁的要求，因此开发一种符合入高炉炉料的要求的免烧结球团迫在眉睫。


技术实现要素：

6.本发明提出一种高炉免烧结冷固球团的制备方法及应用，解决了现有技术中的冷固球团无法符合入高炉炉料的要求的问题，同时解决了传统铁前工艺中重污染，高能耗，炼铁过程中的碳排放量高的问题。
7.本发明的技术方案如下：一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，包括以下步骤：s1、配料：准备含铁量≥65%的铁精粉；s2、将s1中所述铁精粉烘干至水分含量为3%-5%；s3、将s2中所述铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉进行一级搅拌得到混合料；s4、将所述混合料进行二级搅拌；s5、压制成球体；s6、将球体进行整形筛分；s7、将筛上料的球体烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。
8.优选的，所述s1中，铁精粉中含硅量≤6%。
9.优选的，所述s1中，铁精粉为高品位铁精粉和低品位铁精粉的混合物。
10.优选的，所述s2中，粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂70%-80%，酚醛树脂8%-15%，偶联剂1%-5%，氯化镁1%-5%，糊精3%-6%，元明粉0-2%，脲醛树脂0-2%。
11.优选的，所述s2中，粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂80%，酚醛树脂10%，偶联剂2%，氯化镁2%，糊精4%，元明粉1%，脲醛树脂1%。
12.优选的，所述s3中，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为(80-85):(1-3):(10-15):(1-5)。
13.优选的，所述s3中，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为83:2:12:3。
14.优选的，所述s3中，高钙粉中钙元素的质量百分含量和高镁粉中镁元素的质量百分含量之和与铁精粉中硅元素质量百分含量的比值在1.4-1.6之间。
15.通过控制高钙粉中钙元素的质量百分含量和高镁粉中镁元素的质量百分含量之和与铁精粉中硅元素质量百分含量的比值，形成三元碱度。
16.优选的，所述s6中，整形筛分时，筛下料破碎后作为返料送入二级搅拌中，与新混合料混合后再次压球。
17.将筛下料重复利用，与新混合料再次压球，在降低成本的同时也可以满足高炉炼铁对球团性能的要求。
18.优选的，所述s7中，烘干固化温度为140-160℃。
19.本发明在制备冷固球团的过程中，只烘干阶段需要140-160℃，能耗小，不产生烟气和二氧化碳，污染小。
20.本发明还提出了根据所述高炉免烧结冷固球团的制备方法得到的免烧结冷固球团在高炉炼铁中的应用。
21.本发明的有益效果为：1、本发明中的免烧结冷固球团能够进入高炉冶炼，代替炼铁工艺里的碱性烧结矿等高炉炉料，解决了现有的免烧结冷固球团无法满足高炉炼铁的性能需求的技术难题。传统烧结矿中需要加入焦炭，焦炭中含有硫、磷等有害元素，本发明中的免烧结冷固球团中不需要加入焦炭，减少了硫、磷含量。而制备烧结矿时，需要高温煅烧，但是本发明中的冷固球团，采用物理成型方法，只有在烘干固化过程中一定的温度，不仅降低了能耗，工艺过程中也不产生烟气和二氧化碳，降低了污染。本发明的冷固球团作为高炉原料可减少焦炭使用量、降低高炉有害气体排放。现有的球团矿在入高炉前都要经过破碎、筛分，会产生30%-50%
的高炉返回料，重复的烧结循环，严重增加了钢企的生产成本。而本发明的冷固球团是冷压成球，粒度均匀、强度高，转股指数高，不会产生高炉返矿，能做到100%入炉使用，从而大大降低钢企的生产成本。
22.2、本发明中的免烧结冷固球团在750℃开始软熔，烧结球团矿软熔温度一般为950℃。而且本发明的冷固球团在950℃时就出现熔滴现象，其熔滴温度低于烧结球团矿的1070℃，这大幅度的提高了高炉炼铁的生产效率。由于本发明采用元素稳定的原料，所以高炉炉渣碱度稳定，铁水质量好，免烧结冷固球团常温机械抗压强度平均值在4000n左右，符合高炉炉料强度要求。冶炼现象平稳，反应速度和化学成分符合高炉冶炼要求。
23.3、本发明中的免烧结冷固球团是用物理方法将铁精粉压成球形，本质还是以粉状形式参与还原反应，比烧结后的块状分解速度快，因此本发明从这一方面也能提高高炉炼铁的生产效率。本发明中通过控制原料的含铁量及含水率并在工艺过程中通过二次搅拌得到的免烧结冷固球团，低温还原反应不爆裂粉化，在高炉低、中、高温区的粉化率和还原指数等指标都优于烧结矿。
24.4、烧结矿需要破碎筛分等环节，造成大量的粉尘污染，并且形状不规则，但是按照本发明的制备方法得到的球团粒度均匀，透气性好，而且遇高温不爆裂，球团高温强度、转鼓指数指标优于烧结球团矿标准，可减少高炉原料中的焦炭配比。本发明的球团在露天存放不会吸水，不会粉化。
25.5、本发明的制备方法中，严格要求铁精粉的含水量和含铁率，一方面能够满足高炉球团的强度要求，另一方面能够提高高炉用球团的还原性和低温粉化性能。而且本发明中通过二级混匀，提高球团的粒度均匀度，保证球团的整体强度以及转鼓指数，如果只进行一级搅拌，得到的球团无法满足入高炉的要求。
附图说明
26.下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
27.图1为本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
28.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。
29.实施例1一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，包括以下步骤：s1、配料：准备含铁量≥65%、含硅量≤6%的铁精粉；s2、将s1中铁精粉烘干至水分含量为4%；s3、将s2中铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉在高效强力搅拌机中进行一级搅拌混合均匀得到混合料，其中粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂80%，酚醛树脂10%，偶联剂2%，氯化镁2%，糊精4%，元明粉1%，脲醛树脂1%，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为83:2:12:3；
s4、将所述混合料在高效强力搅拌机中进行二级搅拌混合均匀；s5、在高压压球机中压制成球体；s6、将球体进行整形筛分，筛下料破碎后作为返料送入二级搅拌中，与新混合料混合后再次压球；s7、将筛上料的球体150℃烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。
30.实施例2一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，包括以下步骤：s1、配料：准备含铁量≥65%、含硅量≤6%的铁精粉；s2、将s1中铁精粉烘干至水分含量为5%；s3、将s2中铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉在高效强力搅拌机中进行一级搅拌混合均匀得到混合料，其中粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂78%，酚醛树脂12%，偶联剂2%，氯化镁1%，糊精5%，元明粉1%，脲醛树脂1%，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为82:2:13:3；s4、将所述混合料在高效强力搅拌机中进行二级搅拌混合均匀；s5、在高压压球机中压制成球体；s6、将球体进行整形筛分，筛下料破碎后作为返料送入二级搅拌中，与新混合料混合后再次压球；s7、将筛上料的球体155℃烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。
31.实施例3一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，包括以下步骤：s1、配料：准备含铁量≥65%、含硅量≤6%的铁精粉；s2、将s1中铁精粉烘干至水分含量为5%；s3、将s2中铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉在高效强力搅拌机中进行一级搅拌混合均匀得到混合料，其中粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂75%，酚醛树脂14%，偶联剂2%，氯化镁1%，糊精4%，元明粉2%，脲醛树脂2%，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为85:2:11:2；s4、将所述混合料在高效强力搅拌机中进行二级搅拌混合均匀；s5、在高压压球机中压制成球体；s6、将球体进行整形筛分，筛下料破碎后作为返料送入二级搅拌中，与新混合料混合后再次压球；s7、将筛上料的球体145℃烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。
32.对比例1与实施例1相比，步骤s1-s3相同，但是不进行s4，即仅进行一级搅拌混合均匀后在高压压球机中压制成球体将球体进行整形筛分后将筛上料的球体145℃烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。
33.将实施例和对比例得到的冷固球团进行检测，依据标准如下：gb/t14201-2018《高炉和直接还原用铁球团矿 抗压强度的测定》；gb/t13241-2017《铁矿石 还原性的测定方法》；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》。
34.表1 实施例和对比例得到的冷固球团的性能比较如表1所示，本发明实施例得到的冷固球团的抗压强度高达3900-4500n，转鼓指数76%-77%，低温粉化率82%-83%，还原度指数83%-85%，满足入高炉的要求，实施例1的综合性能比较好。本发明得到的抗压强度的数据是一个区间，在进行检测时，单个球团的强度是不同的，因此抗压强度的数值不是一个定值，即便如此，本发明的实施例得到的球团的抗压强度最低值也达3900n，远优于现有冷固球团，适用于高炉炼铁。
35.对比例1相比于实施例只进行了一次搅拌，对于抗压强度而言，球团的最大强度可以与实施例相近，强度的最低值反而很差，以1050℃时的抗压强度为例，最低值与最高值的差异达到2.5倍，强度分布不均匀，不利于高炉炼铁的应用。而且对比例1中冷固球团的转鼓指数和低温粉化率与实施例相比大幅度降低。可见，本发明中的二级搅拌不仅能够提高冷固球团的强度均一性，还提高了冷固球团的转鼓指数和低温粉化率。
36.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。

技术特征：
1.一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：s1、配料：准备含铁量≥65%的铁精粉；s2、将s1中所述铁精粉烘干至水分含量为3%-5%；s3、将s2中所述铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉进行一级搅拌得到混合料；s4、将所述混合料进行二级搅拌；s5、压制成球体；s6、将所述球体进行整形筛分；s7、将筛上料的球体烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。2.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s1中，铁精粉中含硅量≤6%。3.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s1中，铁精粉为高品位铁精粉和低品位铁精粉的混合物。4.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s2中，粘结剂按照重量百分比由以下组分组成：环氧树脂70%-80%，酚醛树脂8%-15%，偶联剂1%-5%，氯化镁1%-5%，糊精3%-6%，元明粉0-2%，脲醛树脂0-2%。5.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s3中，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为(80-85):(1-3):(10-15):(1-5)。6.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s3中，铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉的质量比为83:2:12:3。7.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s3中，高钙粉中钙元素的质量百分含量和高镁粉中镁元素的质量百分含量之和与铁精粉中硅元素质量百分含量的比值在1.4-1.6之间。8.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s6中，整形筛分时，筛下料破碎后作为返料送入二级搅拌中，与新混合料混合后再次压球。9.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法，其特征在于，所述s7中，烘干固化温度为140-160℃。10.根据权利要求1所述的一种高炉免烧结冷固球团的制备方法得到的免烧结冷固球团在高炉炼铁中的应用。

技术总结
本发明涉及高炉冶炼技术领域，提出了一种高炉免烧结冷固球团的制备方法及应用，其中制备方法包括以下步骤：S1、配料：准备含铁量≥65%的铁精粉；S2、将S1中所述铁精粉烘干至水分含量为3%-5%；S3、将S2中所述铁精粉与粘结剂、高钙粉、高镁粉进行一级搅拌得到混合料；S4、将所述混合料进行二级搅拌；S5、压制成球体；S6、将所述球体进行整形筛分；S7、将筛上料的球体烘干固化，烘干后即得高炉免烧结冷固球团。本发明还提出了一种高炉免烧结冷固球团在高炉炼铁中的应用。通过上述技术方案，解决了现有技术中的冷固球团无法符合入高炉炉料的要求的问题，同时解决了传统铁前工艺中重污染，高能耗，炼铁过程中的碳排放量高的问题。炼铁过程中的碳排放量高的问题。炼铁过程中的碳排放量高的问题。


技术研发人员：刘立保 冯铁恒 马怡琳 刘勋 刘春美 杨朋 樊学红 胡丽丽 韩玉杰
受保护的技术使用者：唐山金沙燃烧热能股份有限公司
技术研发日：2022.04.22
技术公布日：2022/5/25