一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，既可以解決轉(zhuǎn)爐渣的廢物回收再利用問題，又可以制造出一種低成本的燒結(jié)助熔劑，并且減少轉(zhuǎn)爐渣廢棄對(duì)環(huán)境的破壞。本發(fā)明使轉(zhuǎn)爐渣與空氣中的氧氣在800~1100℃的高溫下進(jìn)行充分的反應(yīng)，所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品中的主要成分SFCA（復(fù)合鐵酸鈣）可以降低助熔劑的熔點(diǎn)，有利于燒結(jié)過程中液相的生成，從而減少了能源的消耗，為高爐效率的提高提供了條件，盡可能的利用轉(zhuǎn)爐渣的最大價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了冶金廢渣的回收再利用，有助于企業(yè)節(jié)能減排。本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，為降低煉鐵、煉鋼生產(chǎn)成本和節(jié)能減排提供產(chǎn)品和技術(shù)支持。
【專利說明】一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及冶金工程【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，在煉鋼和煉鐵的生產(chǎn)中，通常要用大量的鐵礦石進(jìn)行燒結(jié)生產(chǎn)。鐵礦石燒結(jié) 中所用的燒結(jié)助熔劑用以降低物料燒結(jié)溫度，達(dá)到節(jié)能的效果。通常企業(yè)生產(chǎn)所用的燒結(jié) 助熔劑多為生石灰、白云石、輕燒粉等，雖然能夠起到較好的助熔作用。但是長期的冶煉生 產(chǎn)需要購買大量的助熔劑，而常用燒結(jié)助熔劑的市售價(jià)格并不便宜，例如，白云石的價(jià)格通 常為20(Γ400元/噸，生石灰、輕燒粉的價(jià)格通常為30(Γ600元/噸，所以燒結(jié)助熔劑等輔 料也稱為冶金企業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要的成本支出。另一方面，常用燒結(jié)助熔劑的加入，也使得 燒結(jié)、煉鋼的渣系相應(yīng)增加，加重了企業(yè)的排渣負(fù)擔(dān)。
[0003] 因此，如何進(jìn)一步的降低煉鋼、煉鐵生產(chǎn)的綜合成本，如何更好地推進(jìn)節(jié)能減排， 一直以來都是煉鋼、煉鐵企業(yè)的重要研究課題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鐵礦石燒結(jié)的 燒結(jié)助熔劑制備方法，用以生產(chǎn)成本價(jià)格更加低廉、助熔效果更好的燒結(jié)助熔劑，從而為降 低煉鋼、煉鐵生產(chǎn)成本和節(jié)能減排提供產(chǎn)品和技術(shù)支持。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案： 一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，采用煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣作為原料，通過 氧化焙燒制得燒結(jié)助熔劑；具體包括如下步驟： Α)將轉(zhuǎn)爐渣在120°C下進(jìn)行干燥后，粉碎處理為粉末，要求粉末中粒度在-100目的顆 粒占粉末總重量的85%以上； B) 將前一步驟所得的轉(zhuǎn)爐渣粉末在空氣中于80(Tll00°C溫度下進(jìn)行氧化焙燒，并在焙 燒溫度下恒溫1~2小時(shí)； C) 待焙燒后所得產(chǎn)物自然冷卻至室溫，即得到燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品。
[0006] 上述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法中，作為優(yōu)選方案，作為原料的轉(zhuǎn)爐 渣要求具有如下比例的組分=CaO的質(zhì)量百分比占4(T53%，SiO2的質(zhì)量百分比占9?20%，TFe 的質(zhì)量百分比占ΚΓ20%，Al2O3的質(zhì)量百分比占2>/〇。
[0007] 上述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法中，具體而言，所得助熔劑產(chǎn)品 包含的物相包括：Ca2 (Fe,Al,Mg,Si) 05、Ca3 (Al,Fe) (SiO4) 3、（Ca,Fe) (Al,Fe) (SiO4) 3 和 Ca5Si2 (Fe,Al) 18036。
[0008] 上述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法中，作為優(yōu)選方案，所述步驟2中，對(duì) 轉(zhuǎn)爐渣粉末進(jìn)行氧化焙燒的過程中，還對(duì)轉(zhuǎn)爐渣粉末加以攪拌，以增加轉(zhuǎn)爐渣粉末與空氣 的接觸。
[0009] 相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果： 1、本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行了有效利用，并且轉(zhuǎn) 爐渣高溫焙燒后所得的燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品中主要成分為復(fù)合鐵酸鈣，是燒結(jié)過程中的主要粘 結(jié)相，可以大幅改善燒結(jié)礦的還原性及強(qiáng)度。
[0010] 2、在燒結(jié)料中配入一定比例的本發(fā)明方法制備所得的燒結(jié)助熔劑，有利于燒結(jié)過 程中液相的生成，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，提高燒結(jié)礦成品率，降低市購助熔劑產(chǎn)品(例如生石灰、 白云石等）及固體燃料的消耗，并且改善高爐的流動(dòng)性，增加鐵的還原產(chǎn)量，有助于降低煉 鐵、煉鋼生產(chǎn)成本。
[0011] 3、由于煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣所含成分與鐵礦石相近，因此以轉(zhuǎn)爐渣焙燒生產(chǎn)的燒結(jié) 助熔劑不會(huì)增加燒結(jié)、煉鋼的渣系，避免了多種渣系的產(chǎn)生而增加企業(yè)的排渣負(fù)擔(dān)。
[0012] 4、本發(fā)明的燒結(jié)助熔劑制備方法，為降低煉鐵、煉鋼生產(chǎn)成本和節(jié)能減排提供了 很好的產(chǎn)品和技術(shù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法的流程圖。
[0014] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中所用轉(zhuǎn)爐渣的的物相XRD圖譜。
[0015] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1中所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品的物相XRD圖譜。
[0016] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例2中所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品的物相XRD圖譜。
[0017] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例3中所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品的物相XRD圖譜。
[0018] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例4中所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品的物相XRD圖譜。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 針對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中鐵礦石燒結(jié)助熔劑成本較高、容易增加渣系的問題，本發(fā)明提 出了一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，為鐵礦石燒結(jié)助熔劑的生產(chǎn)和使用提供 一種新的選擇。本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法中，采用了煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐 渣作為原料，通過氧化焙燒制得燒結(jié)助熔劑。
[0020] 本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法的流程如圖1所示，具體包括如下 步驟： A)將轉(zhuǎn)爐渣在120°C下進(jìn)行干燥后，粉碎處理為粉末，要求粉末中粒度在-100目的顆 粒占粉末總重量的85%以上。
[0021] 要求粉末中粒度在-100目的顆粒占粉末總重量的85%以上，是為了確保在后續(xù)的 氧化焙燒過程中，轉(zhuǎn)爐渣粉末能夠更加充分地與氧氣發(fā)生反應(yīng)。
[0022] B)將前一步驟所得的轉(zhuǎn)爐渣粉末在空氣中于80(Γ1100?溫度下進(jìn)行氧化焙燒，并 在焙燒溫度下恒溫1~2小時(shí)。
[0023] 在對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行氧化焙燒的過程中，溫度為20(T420°C時(shí)發(fā)生反應(yīng)（1 )，即Mg(OH) 2 的脫水反應(yīng)，58(T690°C發(fā)生反應(yīng)（2) (3)，即Ca(OH)2的脫水反應(yīng)和CaCO3的分解反應(yīng)，升 溫至80(Tll0(rC的過程中發(fā)生反應(yīng)（4)?（8)，此部分為轉(zhuǎn)爐渣焙燒過程中的鐵及其氧化 物的高溫氧化過程。經(jīng)過這些反應(yīng)過程后,轉(zhuǎn)爐渣的氧化焙燒產(chǎn)物中所含的主要物相為 CaOFe2O3、CaOSiO2和2CaO·SO2,如下述反應(yīng)式所示： Mg (OH)2 = Mg + H2O (I) Ca(OH)2 =CaO+H2O (2) CaCO3 = CaO +CO2 (3) 2Fe + l/202 = Fe2O3 (4) 2Fe304 +1/ 2O2 = 3Fe203 (5) Fe203+CaO=CaO-Fe2〇3 (6) SiO 2+2CaO=2CaO. SiO2 (7) SiO2 +CaO=CaO Si O2 (8) 此后，在焙燒溫度下恒溫1~2小時(shí)的過程中，上述反應(yīng)生成的CaO· Fe2O3、Caa SiO2 和2CaaS1O2等物相再與氧化焙燒產(chǎn)物中的Mg2+、Al3+等粒子發(fā)生物相組合和離子 替換，得到包含Ca2 (Fe,Al,Mg,Si) 05、Ca3 (Al,Fe) (SiO4) 3、（Ca，F(xiàn)e) (Al,Fe) (SiO4) 3、 Ca5Si2 (Fe,Al) 18036等主要物相的復(fù)合鐵酸鈣，這些物相組成都可以視為是復(fù)合鐵酸鈣的不 同形式。而復(fù)合鐵酸鈣（SFCA)則是最終所得燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品的主要成分。
[0024] 同時(shí)，該步驟在對(duì)轉(zhuǎn)爐渣粉末進(jìn)行氧化焙燒的過程中，最好還可以對(duì)轉(zhuǎn)爐渣粉末 加以攪拌，以增加轉(zhuǎn)爐渣粉末與空氣的接觸，使得上述反應(yīng)進(jìn)行更加順利和充分。
[0025]C)待焙燒后所得產(chǎn)物自然冷卻至室溫，即得到燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品。
[0026] 由此得到的燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品，便可以直接配入到鐵礦石燒結(jié)料中加以均勻混合， 用以作為鐵礦石燒結(jié)的助熔劑使用。
[0027] 可以看到，本發(fā)明用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，對(duì)轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行了有效 利用，并且轉(zhuǎn)爐渣高溫焙燒后所得的燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品中主要成分為復(fù)合鐵酸鈣，是燒結(jié)過 程中的主要粘結(jié)相，可以大幅改善燒結(jié)礦的還原性及強(qiáng)度。轉(zhuǎn)爐渣是冶金過程中煉鋼、煉鐵 環(huán)節(jié)產(chǎn)生的一種副產(chǎn)品，每生產(chǎn)1噸粗鋼，大約產(chǎn)生10(Tl50kg的轉(zhuǎn)爐渣。在現(xiàn)有技術(shù)中， 轉(zhuǎn)爐渣常被用于作為路基材料或建筑材料使用。但轉(zhuǎn)爐渣中含有游離氧化鈣（f-CaO)遇水 會(huì)發(fā)生水解引起體積膨脹，過多的使用會(huì)對(duì)路基或建筑帶來負(fù)面影響，因此現(xiàn)有技術(shù)對(duì)轉(zhuǎn) 爐渣的利用方式并不是最佳的選擇。而轉(zhuǎn)爐渣中含有硅酸二鈣、硅酸三鈣、鐵酸鈣等低熔點(diǎn) 物質(zhì)，本發(fā)明正是利用轉(zhuǎn)爐渣的成分特點(diǎn)，通過對(duì)其氧化焙燒，制備出富含復(fù)合鐵酸鈣的燒 結(jié)助熔劑。復(fù)合鐵酸鈣加入鐵礦石燒結(jié)中，可以降低燒結(jié)溫度、提高燒結(jié)礦強(qiáng)度改善燒結(jié)礦 的還原性能，并且在加入高爐后可以實(shí)現(xiàn)低的焦比及高爐順行，可以作為鐵礦石燒結(jié)的燒 結(jié)助熔劑，達(dá)到提高產(chǎn)量和節(jié)約能源的目的。由于復(fù)合鐵酸鈣中含有大量Fe2O3，在高堿度燒 結(jié)礦中，復(fù)合鐵酸鈣不僅是良好的粘結(jié)相，同時(shí)也是與赤鐵礦和磁鐵礦同等重要的鐵礦物， 而且其還原性極好。高堿度燒結(jié)礦中的Si02、Al2O3大量進(jìn)入復(fù)合鐵酸鈣中，使含鐵硅酸鹽 液相渣大為減少，這也是高堿度燒結(jié)礦強(qiáng)度和還原性好的原因。在燒結(jié)料中配入一定比例 的本發(fā)明方法制備所得的燒結(jié)助熔劑，有利于燒結(jié)過程中液相的生成，改善燒結(jié)礦強(qiáng)度，提 高燒結(jié)礦成品率，降低市購助熔劑產(chǎn)品(例如生石灰、白云石等）及固體燃料的消耗，并且改 善高爐的流動(dòng)性，增加鐵的還原產(chǎn)量，有助于降低煉鐵、煉鋼生產(chǎn)成本。因此，本發(fā)明用于鐵 礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，既將轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)行了利用，減少了環(huán)境污染問題，又低成本 產(chǎn)生了燒結(jié)助熔劑，能夠幫助降低燒結(jié)生產(chǎn)成本，因此能夠幫助提高鋼鐵冶煉企業(yè)的生產(chǎn) 效益。不僅如此，由于煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣所含成分與鐵礦石相近，因此以轉(zhuǎn)爐渣焙燒生產(chǎn)的 燒結(jié)助熔劑不會(huì)增加燒結(jié)、煉鋼的渣系，避免了多種渣系的產(chǎn)生而增加企業(yè)的排渣負(fù)擔(dān)。可 見，本發(fā)明的燒結(jié)助熔劑制備方法，為降低煉鐵、煉鋼生產(chǎn)成本和節(jié)能減排提供了很好的產(chǎn) 品和技術(shù)支持。
[0028] 本發(fā)明的燒結(jié)助熔劑制備方法，如果要得到具有較好質(zhì)量的燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品，作 為原料的轉(zhuǎn)爐渣成分比例最好能夠達(dá)到一定的要求。其中，CaO的質(zhì)量百分比最好能夠達(dá)到 4(T53%，SiO2的質(zhì)量百分比最好能夠達(dá)到9?20%，TFe的質(zhì)量百分比最好能夠達(dá)到1(Γ20%， Al2O3的質(zhì)量百分比最好能夠達(dá)到2~7%。采用這樣的轉(zhuǎn)爐渣作為原料，既有助于減少渣料， 也有利于降低生產(chǎn)能耗。
[0029] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0030] 實(shí)施例1 : 本實(shí)施例所采用的煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣，其主要成分構(gòu)成如表1所示，其中CaO的質(zhì)量百 分比占40. 21%，SiO2的質(zhì)量百分比占14. 69%，TFe的質(zhì)量百分比占18. 44%，Al2O3的質(zhì)量百 分比占2. 40%。該轉(zhuǎn)爐渣的XRD圖譜（X射線衍射圖譜）如圖2所示，其中〃是指布拉格衍 射角。

【權(quán)利要求】
1. 一種用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，其特征在于，采用煉鋼生產(chǎn)的轉(zhuǎn)爐渣 作為原料，通過氧化焙燒制得燒結(jié)助熔劑；具體包括如下步驟： A) 將轉(zhuǎn)爐渣在120°C下進(jìn)行干燥后，粉碎處理為粉末，要求粉末中粒度在-100目的顆 粒占粉末總重量的85%以上； B) 將前一步驟所得的轉(zhuǎn)爐渣粉末在空氣中于80(Tll00°C溫度下進(jìn)行氧化焙燒，并在焙 燒溫度下恒溫1~2小時(shí)； C) 待焙燒后所得產(chǎn)物自然冷卻至室溫，即得到燒結(jié)助熔劑產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，其特征在于，作為原 料的轉(zhuǎn)爐渣要求具有如下比例的組分：CaO的質(zhì)量百分比占4(T53%，Si0 2的質(zhì)量百分比占 9?20%，TFe的質(zhì)量百分比占1(Γ20%，A1203的質(zhì)量百分比占2?7%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，其特征在于，所得 助熔劑產(chǎn)品包含的物相包括：Ca 2(Fe，Al，Mg，Si)05、Ca3(Al，F(xiàn)e) (Si04)3、（Ca，F(xiàn)e) (Al，F(xiàn)e) (Si04)3 和 Ca5Si2(Fe，Al) 18036。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于鐵礦石燒結(jié)的燒結(jié)助熔劑制備方法，其特征在于，所述步 驟2中，對(duì)轉(zhuǎn)爐渣粉末進(jìn)行氧化焙燒的過程中，還對(duì)轉(zhuǎn)爐渣粉末加以攪拌，以增加轉(zhuǎn)爐渣粉 末與空氣的接觸。
【文檔編號(hào)】C22B1/16GK104278146SQ201410565367
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月22日
【發(fā)明者】呂學(xué)偉, 魏瑞瑞, 陳龍, 扈玫瓏, 白晨光, 邱貴寶, 徐健, 張生富 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)