一種將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，屬于煉鐵原料生產(chǎn)領(lǐng)域。該方法具體為在室溫下，取堿激發(fā)劑、水、水玻璃和硅鋁氧化物后，充分?jǐn)嚢杌靹驂A激發(fā)劑、水和水玻璃，待溫度冷卻到左右再加入硅鋁氧化物，充分?jǐn)嚢杌靹?，以形成均勻的漿狀體；然后按定比例稱取鐵礦粉，加入漿狀體中，充分?jǐn)嚢杌靹颍皇覝叵?，將混合物裝入對輥壓球機(jī)壓制成型，或裝入模具后使用液壓機(jī)壓制成型，放入一定的溫度的密閉濕熱的氣氛內(nèi)養(yǎng)護(hù)一定時間后干燥。該方法冷固結(jié)球團(tuán)養(yǎng)護(hù)時間短，生產(chǎn)效率高；原料來源廣泛穩(wěn)定，價格低廉，能夠有效彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
【專利說明】
一種將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，該方法具有快凝 早強(qiáng)的特點，具有良好的高溫強(qiáng)度，屬于煉鐵原料生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)鋼鐵工業(yè)所使用的含鐵原料主要為燒結(jié)礦、球團(tuán)礦和塊礦，其中燒結(jié)礦的生 產(chǎn)工藝將產(chǎn)生大量污染，其能耗在噸鋼綜合能耗中約占10%，僅次于高爐煉鐵；由豎爐或者 鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)的球團(tuán)礦也需要經(jīng)過高溫焙燒，消耗大量能源；以水泥為粘結(jié)劑生 產(chǎn)的冷固結(jié)球團(tuán)，其高溫強(qiáng)度較差，在爐內(nèi)高溫區(qū)易破碎產(chǎn)生大量粉末，造成爐況異常，因 此難以大規(guī)模滿足煉鐵生產(chǎn);塊礦冶金性能較差，無法大量使用。因此，隨著能源、資源、環(huán) 境形勢越來越嚴(yán)峻，鋼鐵工業(yè)紛紛轉(zhuǎn)向新型鐵礦粉造塊工藝或新型粘結(jié)劑的開發(fā)。新型粘 結(jié)劑應(yīng)具有兩方面優(yōu)點，一是無需高溫焙燒工序以節(jié)約能耗;二是高溫仍具有較高強(qiáng)度，避 免產(chǎn)生大量粉末影響生產(chǎn)。
[0003] 利用堿激發(fā)偏高嶺土制備無機(jī)地聚合物凝膠材料，代替球團(tuán)礦生產(chǎn)中使用的水 泥、膨潤土等粘結(jié)劑，生產(chǎn)無機(jī)聚合冷固結(jié)球團(tuán)。無機(jī)三維地聚合物膠凝材料的制備過程 為:通過強(qiáng)堿液激發(fā)偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣等原料，將原料玻璃相結(jié)構(gòu)中的-O-Si-O-Al-〇 _鏈解聚生成Si 〇4四面體和AKk四面體，再經(jīng)縮聚反應(yīng)生成新的_〇-Si-0-A1-0-網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。 通過這種方法生產(chǎn)的冷固結(jié)球團(tuán)，具有以下特點：
[0004] 1)經(jīng)強(qiáng)堿激發(fā)的無機(jī)聚合物，固化時間非常短，同時迅速獲得一定的抗壓強(qiáng)度，這 樣可以大大提高生產(chǎn)效率，0.5h養(yǎng)護(hù)球團(tuán)干燥后抗壓強(qiáng)度可達(dá)到400N/個，0.5h養(yǎng)護(hù)球團(tuán)干 燥后抗壓強(qiáng)度可達(dá)到500~550N/個，24h養(yǎng)護(hù)球團(tuán)干燥后抗壓強(qiáng)度可達(dá)到600N/個。
[0005] 2)在高溫環(huán)境下無機(jī)聚合物由非晶態(tài)鋁硅酸鹽結(jié)構(gòu)向結(jié)晶的類沸石結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變， 800°C時，冷固結(jié)球團(tuán)的高溫抗壓強(qiáng)度可達(dá)到700N/個。
[0006] 3)原料來源廣泛、價格低廉。堿激發(fā)劑原料可以為氫氧化鉀（K 0 H )、氫氧化鈉 (NaOH)或氫氧化鈣(Ca(OH)2)粉末，也可以利用化工廠廢堿液。所用硅鋁氧化物是指各類聚 鋁硅酸鹽的水化物，如偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣等。
[0007] 4)可應(yīng)用于粗粒度礦粉造塊，粒度大于8mm不超過6%，不僅可以擴(kuò)大礦粉粒度的 應(yīng)用范圍，也可以減少磨礦工序的成本和能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明涉及一種利用堿激發(fā)的無機(jī)聚合物為粘結(jié)劑，生產(chǎn)冷固結(jié)球團(tuán)的工藝方 法。該工藝避免了上述含鐵原料生產(chǎn)中的不足，提供一種生產(chǎn)工藝簡單、成本低廉、低溫和 高溫均具有理想強(qiáng)度的冷固結(jié)球團(tuán)生產(chǎn)方法。
[0009] 堿激發(fā)劑原料為:氫氧化鉀(KOH )、氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鈣(Ca (OH) 2)粉末，也 可以利用化工廠廢堿液。
[0010] 無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑以硅鋁氧化物或工業(yè)固體廢物為主要原料，以強(qiáng)堿為堿激發(fā) 劑，并加入堿硅酸鹽溶液(如水玻璃，Na2O · nSi02 · mH20)和水充分混合，以調(diào)整混合膠體中 各組分摩爾H
其中，硅鋁氧化物是指各類聚鋁硅酸鹽的水化 物，如偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣以及礦渣等。
[0011] 由于強(qiáng)堿與水混合后放出大量的熱，所以將堿硅酸鹽溶液、堿激發(fā)劑和水充分混 合并冷卻后，再加入硅鋁氧化物制成無機(jī)聚合物膠體。
[0012] 無機(jī)地聚合物冷固結(jié)球團(tuán)以上述地聚合物漿體粘結(jié)劑、含鐵物料為主要原料，充 分混勻后，裝入對輥壓球機(jī)壓制成型，或裝入模具后使用液壓機(jī)壓制成型。
[0013] 本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：
[0014] (1)該冷固結(jié)球團(tuán)包括以重量百分?jǐn)?shù)計的化學(xué)組分配比，即含鐵物料:無機(jī)地聚合 物粘結(jié)劑為100:5~13,其中含鐵物料是鋼鐵廠各類含鐵物料如優(yōu)質(zhì)或劣質(zhì)鐵礦粉、含鐵塵 泥、氧化鐵皮等，粒度組成為大于8mm含量不超過6 %，全鐵含量(TFe)大于40 % ;無機(jī)地聚合 物粘結(jié)劑是指以硅鋁氧化物為原料，由堿激發(fā)后形成的膠凝材料。
[0015] (2)該無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑制備包括以三個關(guān)鍵摩爾比計的化學(xué)組分配比，即
[0016] (3)在室溫下，按定比例稱取堿激發(fā)劑、水、水玻璃和硅鋁氧化物后，首先充分?jǐn)嚢?混勻堿激發(fā)劑、水和水玻璃，待溫度冷卻到302C左右再加入硅鋁氧化物，充分?jǐn)嚢杌靹?，?形成均勻的漿狀體。
[0017] (5)按定比例稱取鐵礦粉，加入漿狀體中，充分?jǐn)嚢杌靹颉?br>[0018] (6)室溫下，將混合物裝入對輥壓球機(jī)壓制成型，或裝入模具后使用液壓機(jī)壓制成 型，放入一定的溫度的密閉濕熱的氣氛內(nèi)養(yǎng)護(hù)一定時間后干燥。其中，養(yǎng)護(hù)溫度為 60 2C~85 2C，養(yǎng)護(hù)時間為0.5小時~15天，養(yǎng)護(hù)氣氛為空氣，干燥溫度為85 %100%,干燥氣 氛為空氣。
[0019] 本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于：
[0020] (1)提出了將無機(jī)地聚合物作為粘結(jié)劑應(yīng)用于冶金煉鐵原料中，該冷固結(jié)球團(tuán)養(yǎng) 護(hù)時間很短，生產(chǎn)效率高；原料來源廣泛穩(wěn)定，價格低廉;在室溫下造塊，避免高溫焙燒過 程，即可獲得室溫下高溫下均理想的抗壓強(qiáng)度。
[0021] (2)提出了將建筑材料領(lǐng)域中的膠凝材料用于冶金工藝爐料制備領(lǐng)域中，為冶金 工藝提供一種新的爐料制備技術(shù)，彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。
【附圖說明】
[0022]圖1為冷固結(jié)球團(tuán)造塊工藝流程圖，
[0023]圖2為無機(jī)地聚合物冷固結(jié)球團(tuán)成型模具示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0025] 實施例1: 磁鐵礦精礦粉 9〇g 偏高嶺土 3.226g
[0026] 水玻璃 2.882g NaOH 粉末 0.224g
[0027] 水 3.667g
[0028] 其中，偏高嶺土是指由高嶺土700~800 %煅燒脫結(jié)構(gòu)水的產(chǎn)物，粒度組成為小于 0.032mm含量90%以上。工業(yè)用水玻璃化學(xué)分析得出Na(g/mL) =0.294; Si (g/mL) =0.325， 密度=1.403g/mL。
[0029] 上述組分按前述工藝制備得到無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑冷固結(jié)球團(tuán)，測得其性能如 下：
[0030] 室溫抗壓強(qiáng)度（1.5h)436N/個;室溫抗壓強(qiáng)度（1天)469N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（50CPC )681N/個;高溫抗壓強(qiáng)度(700SC) 1012N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（900叱）1500N/個。
[0031] 實施例2: 高爐布袋灰 90g 偏高嶺土 3.226g
[0032] 水玻璃 2.882g NaOH 粉木 0.224g 水 3.667g
[0033] 上述組分按前述工藝制備得到無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑冷固結(jié)球團(tuán)，測得其性能如 下：
[0034] 室溫抗壓強(qiáng)度（1.5h)403N/個;室溫抗壓強(qiáng)度（1天)457N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（500°C )61 IN/個;高溫抗壓強(qiáng)度(7002C) 997N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（900SC) 1424N/個。
[0035] 實施例3: 磁鐵礦精礦粉 90g 粉煤灰 2 256g
[0036] 水玻璃 2.459g NaOH 粉求 0.489g 水 3...842g
[0037] 其中，粉煤灰化學(xué)分析如表1:
[0038]表1粉煤灰主要成分
[0040]上述組分按前述工藝制備得到無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑冷固結(jié)球團(tuán)，測得其性能如 下：
[0041 ] 室溫抗壓強(qiáng)度（I.5h)383N/個;室溫抗壓強(qiáng)度（1天)397N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（500叱 )55 IN/個;高溫抗壓強(qiáng)度(700SC) 1025N/個;高溫抗壓強(qiáng)度(900%) 1354N/個。
[0042] 實施例4: 磁鐵礦精礦粉 ：9〇g 高爐渣 6.330g
[0043] 水玻璃 0.：L56g NaOH 粉木 0.397g 水 3.124g
[0044] 其中，高爐渣化學(xué)分析如表2:
[0045] 表2高爐渣主要成分
[0047] 上述組分按前述工藝制備得到無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑冷固結(jié)球團(tuán)，測得其性能如 下：
[0048] 室溫抗壓強(qiáng)度（I.5h)423N/個;室溫抗壓強(qiáng)度（1天)447N/個;高溫抗壓強(qiáng)度（500SC )596N/個;高溫抗壓強(qiáng)度(70〇eC) 977N/個;高溫抗壓強(qiáng)度(900扣）1440N/個。
【主權(quán)項】
1. 一種將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，其特征在于：各組分W重量百 分?jǐn)?shù)計的配比，即含鐵物料與無機(jī)地聚合物粘結(jié)劑之比為100:5~13;其中含鐵物料是鋼鐵 廠各類含鐵物料;包括鐵礦粉、含鐵塵泥、氧化鐵皮，粒度組成為大于8mm含量不超過6 % ;全 鐵含量(We)大于40 %。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，其特征在于： 其中無機(jī)聚合物粘結(jié)劑是指W娃侶氧化物為原料，由堿激發(fā)后形成的膠凝材料;該無機(jī)地 聚合物粘結(jié)劑制備包括個關(guān)鍵摩爾比計的化學(xué)組分配比，目[%3.5~4.5，為15~17.5。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，其特征在于： 在室溫下，按一定比例稱取堿激發(fā)劑、水、水玻璃和娃侶氧化物后，首先充分?jǐn)埌杌靹驂A激 發(fā)劑、水和水玻璃，待溫度冷卻到3〇9C左右再加入娃侶氧化物，充分?jǐn)埌杌靹?，W形成均勻 的漿狀體;然后按定比例稱取鐵礦粉，加入漿狀體中，充分?jǐn)埌杌靹?室溫下，將混合物裝入 對漉壓球機(jī)壓制成型，或裝入模具后使用液壓機(jī)壓制成型，放入一定的溫度的密閉濕熱的 氣氛內(nèi)養(yǎng)護(hù)一定時間后干燥。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，其特征在于： 其中，養(yǎng)護(hù)溫度為60 sc~^sc，養(yǎng)護(hù)時間為0.5小時~15天，養(yǎng)護(hù)氣氛為空氣，干燥溫度為 85 9C~1.00 9C，干燥氣氛為空氣。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的將無機(jī)聚合物應(yīng)用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，其特征在于： 其中，堿激發(fā)劑是指氨氧化鐘、氨氧化鋼或氨氧化巧粉末，或利用化工廠廢堿液。
【文檔編號】C22B1/243GK106086401SQ201610463506
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】劉征建, 張建良, 劉依然, 劉興樂, 王榕榕, 李乃堯
【申請人】北京科技大學(xué)