冶金矿粉及含铁尘泥球团粘结剂研究.docx

冶金矿粉及含铁尘泥球团粘结剂研究周广宇（河南省远征冶金科技有限公司，开封475002）摘 要 本文介绍以矿粉及含铁尘泥为基料，使用冶金球团粘结剂，采用造粒和对辊冷压球团工艺进行试验研究。通过试验、应用表明：采用冶金球团粘结剂生产的冷固球团具有抗压强度高、冶金性能好等特点；解决了冶金、有 色行业各种粉矿不能入炉、耗能高、各种含铁尘泥等二次资源综合利用难等问题。关键词 矿粉 含铁尘泥 冷固球团 球团粘结剂 炉料Study on Metallurgical Pellet BinderZhou GuangyuAbstract mineral powder and iron containing mud as a base material, use of metallurgical pellet binder, granulation, cold pressed pelletizing test. Experimental results show that, the cold pellet compression strength is high, the metallurgical characteristics of a good performance, solves the metallurgical, nonferrous metal industry of various ore powder is not easily into the furnace, high energy consumption, a variety of iron comprehensive utilization of resources and other problems.Key words mineral powder, iron powder, cold bonded pellet, pellet binder1引言冶金冷固球团因具有改善物料的冶金物理性能，可解决冶金、有色行业各种粉矿利用率低、入炉品位要求严格、耗能高、各种二次资源综合利用难等问题；为冶金企业含铁废料资源化利用与循环经济、保护环境提供了新途径。随着我国冶金行业的快速发展，环境保护和节能降耗的压力与日俱增，如何“提高资源利用 率、提高球团矿冶金性能，解决矿粉难成型及含铁粉料再利用等问题、实现企业节能减排、循环发展”成为冶 金行业科究的重点。2国内外球团粘结剂开发现状国外早在 20 世纪 5060 年代，冷固球团在高炉冶炼上就得到工业应用。我国于八十年代开始冷压球团的研究和应用。近年来，我国许多冶金科技工作者致力于研制球团粘合剂的制作和实际应用，在认真总结经验的前提下，为了解决球团粘合剂在实际应用中出现的具体质量问题，提出了多方面提高球团的粘结 强度、干燥速度和减低成本的配制方法。如发明专利：94103910.2、98113838.1、200473892.4；矿产综合 利用中论文：冷固成型技术及其应用、碳含铁粉尘球团粘结剂的研究、炉污泥制作冷固球团的应用研究、 直接炼钢和炼铁用冷固结球团、球团矿复合粘结剂及其工艺方法等文献，大部分采用硅酸钠、水泥、焦油、 淀粉、聚乙烯醇等作球团粘结剂，但因耐高温性能差，在焙烧过程中易失去粘性，造成粉化率提高，影响 球矿质量。目前，由于我国块矿紧缺，国内部分铁合金企业采用矿粉入炉冶炼的传统工艺；部分钢铁企业将含铁污 泥、铁鳞等作烧结厂的原料进行再烧结，这虽然实现了资源再利用，但资源利用率较低，对环境污染严重。 针对上述情况，开封市洁净煤化工研究所通过十余年的努力，开发出 GY 型系列冶金球团粘结剂，广泛适于冶金矿粉及含铁尘泥球团粘结剂研究冶金行业铁、锰、铬、钒钛等各种矿粉、各种二次粉料资源生产冷固球团应用，为冶金行业高炉、转炉、化铁炉等提供全新的优质炉料开辟了广阔应用领域。3球团粘结剂应用研究冶金球团的物理性能及冶金性能是球团质量的重要组成因素，球团矿质量的好坏，关键是配料和粘结剂，粘结剂是加工球团矿的关键，它的性能优劣直接关系着球团的质量好坏，所以粘结剂的选择与研制特别重要，尤其含铁尘泥球团再利用问题。 首先，选择了膨润土、硅酸钠、水泥、焦油、淀粉、PVC、CMC、腐殖酸等有机、无机原料作球团粘结剂;根据球团矿工业生产要求，我们采用冶金矿粉及含铁尘泥等按比例配伍，然后测试各种粘结剂成球性 能、落下强度、抗压强度及耐高温性能。粘结剂对比试验结果见表 1。表 1粘结剂对比试验结果通过大量试验得出如下结果：（1）膨润土是传统球团矿添加剂中常用的粘结剂，可以提高生球的落下强度和抗压强度，还可以提高生 球干燥时的爆裂温度，但 SiO2 和 Al2O3 含量高达 71.14，K2O、Na2O 等有害杂质含量高达 2.6，降低成 品球团矿的品位严重，影响高炉冶炼顺行；（2）水泥作粘结剂,该法采用硅酸盐水泥、矿渣水泥等水硬性材料作粘结剂，加水后使之发生结晶硬化 和胶体化反应，经过一段养护,生成具有一定强度的冷粘结球团矿，但杂质大；（3）煤焦油在 100120流动性好,易润湿固体表面并产生强烈粘附 ,高温焙烧后热稳定性良好，但生 产工艺复杂、设备投资大、操作麻烦，污染严重；（4）采用有机粘结剂：如淀粉、PVC、CMC、腐殖酸作球团粘结剂，造粒性能好，成球率高，但高温易 粉化，严重影响炉料透气性，易产生粉尘；（5）以硅酸钠作粘结剂，矿粉需预先干燥到很低水份，水玻璃中杂质及碱金属含量太高，添加量大，会 对高炉带来不利影响。4冶金矿粉及含铁尘泥球团成型冶金矿粉及含铁尘泥球团成型可分：造粒成型和对辊成型两种工艺。4.1造粒成型生产条件（1）矿粉粒度：矿粉的粒度与粒度分布对球团强度有一定的影响,合适的颗粒可与粘合剂充分接触与粘 合, 造粒成型要求矿粉的粒度控制在-200 目粒级控制在 85%95%为宜；但对辊成型工艺对粒度要求相对低 些，一般粒度 3mm 以下控制在 7080%即可。（2）混合料的搅拌：矿粉与粘合剂的均匀混合，对球团的强度影响往往被忽视。应用表明矿粉与粘结剂 通过搅拌捏合后，料面均匀滑腻，使其可塑性增大，强度明显提高。（3）成型外力：球团的强度除与粘结剂性能有关外，主要取决于成型外力。适当提高成型外力有助于增粘结剂 类别化学成分（%）用量（%）球团强度平均指标SiO2Al2O3K2ONa2CaOMgO落下次0.50m抗压N爆裂温 度1.膨润土61.8220.853.371.293.482.0-3.05113602.水 泥21.815.710.5865.580.945.0-8.04133603.硅酸钠29.100.709.09-10-15.03183604.CMC-3.0-2.0-3.06153605.PVA-1.0-2.07153606.实施例-1.5-2918360第八届（2011）中国钢铁年会论文集加球团的强度。（4）球团粘结剂用量：选择适宜的粘结剂添加量，不仅使球团具有较高的质量，也可使球团的加工成本 降低。在确保球团质量的前提下，尽量减少粘合剂用量，可使球团的杂质及生产成本降低。采用 GY 型液体 球团粘结剂的用量一般在 4%8%，GY 型干粉球团粘结剂用量一般在 23%。（5）球团成型的含水量：矿粉成型水分的大小直接关系的球团的成型率、固化时间、初期强度、后期强 度等质量。实践证明，两种工艺的成型水分应控制在 815%之间为宜。4.2造粒成型工艺球团原料按比例通过元盘配料机，皮带输送给造粒机，按比例加入球团料、粘结剂、水，成球后过滚筒 振动筛入仓，储存 24h 出厂运至烧结厂焙烧。4.3对辊成型工艺矿粉或含铁尘泥原料通过定量给料机，皮带输送到搅拌机，按比例加入粘结剂、固化剂水后进行混合搅 拌，将上述搅拌好的物料通过输送机输送到对辊成型，然后将球团通过输送机输送到用烘干机或成品场地自 然干燥即可（产量大必须配有烘干系统）。5冶金球团及粘结剂实验本次试验在开封市洁净煤化工研究所研发中心进行，实验采用圆盘造粒成型和对辊压球两种成型方式。实验设备有圆盘造粒机、400 型压球机、碾轮搅拌机、干燥箱、烧结杯、强度测定仪等。两种 GY型冶金球团粘结剂由开封市洁净煤化工研究所提供；试验原料有铁矿粉、高炉灰、烧结返料、炼钢污泥、 氧化铁皮等。5.1成型试验表 2 基准料化学成份分析表 3 含铁尘泥化学成份分析由表 3 数据可以看出：（1）高炉除尘灰，TFe 含量较低，CaO 含量、烧损较高；（2）炼钢污泥 SiO2 含量较低，CaO 含量较高。元素名称TFe%SiO2%CaO%MgO%烧损%高炉除尘灰35.788.626.341.6026.85球团除尘灰61.597.620.940.860.65炼钢污泥53.052.7911.911.38/元素H2O烧损TFeSiO2CaOMgO名称%巴西粉矿4.803.0063.312.660.390.40高铁粉矿5.205.0056.887.321.190.20混匀矿5.803.2858.794.542.092.73精矿4.00/63.055.420.620.81预混粉矿12.008.6954.7910.002.360.46石灰石粉7.6042.00/0.6253.500.33生石灰粉/10.00/2.2877.000.88焦粉7.6080.00/8.00/冶金矿粉及含铁尘泥球团粘结剂研究表 4 造粒球性能指标由表 5 数据可以看出；基准料与含铁尘泥使用该粘结剂造出冷固球，其落下强度和抗压强度指标均比传统粘结剂冷固球提高 25%。从表 5 看出生球落下强度 2m 高不碎，球的落下强度和抗压强度指标随着粘结剂的添加量提高而提高。表 5 冷压球团性能指标从表 6 数据可以看出：粘结剂对球的化学成份负作用小；含铁尘泥冷固球 TFe 含量有所降低，烧损增大主要是尘泥料含碳高和配料的关系。表 6 造粒球团化学成分5.2烧结杯试验为了全面分析该粘结剂对烧结矿的粒度、化学成份等指标的影响，取基准料与含铁尘泥使用该粘结剂造 出冷固球按比例混合进行了烧结杯试验。从表 7 对比得出含铁尘泥冷固球与基准比较，烧结时间缩短，烧结利用系数、转鼓指数都有所提高，改 善了烧结矿质量指标。表 7 烧结杯试验指标由表 8 数据可以看出，配加含铁尘泥冷固球烧结出的烧结矿化学成份与基准比较，化学成份技术指标基本相同。表 8烧结矿化学成分项目TFe%FeO%SiO2%CaO%MgO%S%P%Al2O3%MnO%碱度 倍TiO2%Pb%Zn%指标编号烧结时间min垂烧速度mm/min利用系数t/m2.h转鼓指数%成品率%终点温度JZ球22.7521.101.7964.0079.94440A球20.0024.001.9367.6779.96525项目TFe%FeO%SiO2%CaO%MgO%S%P%Al2O3%烧损%Pb%Zn%K2O%C%JZ球52.667.836.2613.241.660.0320.1302.4512.10.0460.0980.1701 1.4A球48.8629.504.776.162.400.220.131.5412.440.150.370.2111.30GY型干粉粘结剂添加量%成型率%湿球下落强度%冷强度N/个试验数据2962m不碎11003982m不碎1300项目造球盘直径造球时间水份落下强度抗压强度爆裂温度编号mmmin%次/0.50mNJZ球（当天）100020.0016.009.709.84360（测50个球，JZ球1.5天后/27.8015.305个球开裂）A球（当天）100020.0010.009.608.23360（测50个球，A球1.5天后/26.6033.535个球开裂）第八届（2011）中国钢铁年会论文集6实验结果分析（1）使用 GY 型液体冶金球团粘结剂，用于烧结料配加含铁尘泥生产球团烧结矿，球物理性能优于传统 粘结剂，有害元素含量降低, 对改善烧结料粒度有积极的作用；（2）烧结混合料中配加含铁尘泥冷固球烧结有利于烧结产量指标的改善，对烧结指标起到积极的作用； 有利于改善烧结工艺、提高烧结矿品质。（3）使