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【发明授权】一种利用粉矿制备球团原料的方法_中南大学_201910676690.5 

申请/专利权人:中南大学

申请日:2019-07-25

公开(公告)日:2021-09-21

公开(公告)号:CN110314763B

主分类号:B02C21/00(20060101)

分类号:B02C21/00(20060101);B02C4/02(20060101);C22B1/243(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.09.21#授权;2019.11.05#实质审查的生效;2019.10.11#公开

摘要:本发明公开了一种利用粉矿制备球团原料的方法,属于冶金材料制备技术领域,包括以下步骤:1原料预处理工序:对粗粒含铁矿石进行1~N段对辊破碎,再经过高压辊磨机的联合处理,将粗粒含铁矿石破碎至符合造球原料粒度和比表面积的要求,得到细粒精矿;高压辊磨过程辅以液体助磨剂,采用边料循环工艺;液体助磨剂成分质量百分比为:丙三醇10%~20%、炭黑5%~10%,余量为水;2将细粒精矿与膨润土和按照目标球团类型配入的添加剂进行充分混匀,通过造球工序得到合格的生球。本发明制备球团原料的方法,可将粒度粗、比表面积低且难以直接用于球团生产的铁矿粉料,经过本发明的原料预处理工艺预处理后,达到满足成球的粒度和比表面积要求。

主权项:1.一种利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,包括以下步骤:1原料预处理工序:对粗粒含铁矿石进行1~N段对辊破碎,N≥1,再经过高压辊磨机的联合处理,将粗粒含铁矿石破碎至符合造球原料粒度和比表面积的要求,得到细粒精矿;所述高压辊磨过程辅以液体助磨剂,采用边料循环工艺;所述液体助磨剂成分质量百分比为:丙三醇10%~20%、炭黑5%~10%,余量为水;2将步骤1得到的细粒精矿,与膨润土和按照目标球团类型配入的添加剂进行充分混匀,通过造球工序得到合格的生球;步骤1中,所述粗粒含铁矿石选自莫氏硬度不大于7的赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿、红土镍矿、锰矿中的一种或多种,粒度小于25mm,对赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿粉矿,其水分小于10%,对红土镍矿、锰矿,其水分小于16%;步骤1中,所述液体助磨剂用量为0.5%~1.5%,高压辊磨前将对辊破碎后的矿粉与液体助磨剂充分混合;步骤1中,所述高压辊磨机的入料粒度≤3mm,根据物料硬度,调整辊间压强范围为30Nmm2~100Nmm2,高压辊磨采用20%~50%边料循环;步骤2中,造球时间为8min~14min,膨润土含量0.55%~1.00%,生球团的含水率为8.0%~15.5%,平均粒径10mm~16mm。

全文数据:一种利用粉矿制备球团原料的方法技术领域本发明属于冶金材料制备技术领域,具体涉及一种利用粉矿制备球团原料的方法。背景技术铁矿球团作为实现高炉炉料结构优化所必需的优质炉料,具有良好的冶金性能,可以明显改善高炉炉料的透气性、提高高炉利用系数、降低焦比和渣量等。磁铁矿作为球团生产的优质原料,具有成球性好,焙烧和冶金性能优良等特点。但随着炉料中使用磁铁矿为主的球团矿的比例越来越高,导致采选成本和采购运输距离逐渐增加,提高了球团加工成本,所以拓宽球团含铁原料资源具有重要的意义。赤铁矿、赤褐铁矿、褐铁矿、红土镍矿、锰矿等作为磁铁矿的替代铁矿原料,具有储量丰富、价格低廉等特点,但从生球成球性角度看,大多难以满足粒度-0.074mm>85%和比表面积>1500cm2g的要求,所以在造球前需要经过原料预处理工艺。在现有球团原料预处理工艺中,包括湿式球磨、干式球磨和高压辊磨流程,如ZL201710695889.3、ZL201811501060.6、ZL201810621633.2等,湿式球磨存在处理流程长、容易过磨、水污染难处理等问题;干式球磨存在原料需要提前干燥、粉矿难分级、粉尘污染难控制等弊端,提高了生产成本和污染控制的难度;高压辊磨磨矿效果较好,入料粒度要求一般≤3mm,精矿粉直接入高压辊磨,高压辊磨后一般配有V型选粉机,靠与内部的折流板碰撞实现打散结块的目的,但是高压辊磨存在以下问题:1、易结块成密实的料饼,不能轻易被打散,造成粒度不能满足造球要求;2、辊间存在偏移,造成边料辊磨效果较差。发明内容针对现有技术中赤铁矿、赤褐铁矿、褐铁矿、红土镍矿等粗粒含铁矿石不适用于直接造球,经过高压辊磨预处理而导致料饼易结块、粒度不能满足造球要求、边料辊磨效果较差的技术问题,本发明的目的在于提供一种高效、低成本的利用粉矿制备球团原料的方法,制备出优质造球原料,扩大制备球团的原料来源,稳定球团矿的生产。本发明提供以下技术方案:一种利用粉矿制备球团原料的方法,包括以下步骤:1原料预处理工序:对粗粒含铁矿石进行1~N段对辊破碎,N≥1,再经过高压辊磨机的联合处理,将粗粒含铁矿石破碎至符合造球原料粒度和比表面积的要求,得到细粒精矿;所述高压辊磨过程辅以液体助磨剂,采用边料循环工艺;所述液体助磨剂成分质量百分比为:丙三醇10%~20%、炭黑5%~10%,余量为水;2将步骤1得到的细粒精矿,与膨润土和按照目标球团类型配入的添加剂进行充分混匀,通过造球工序得到合格的生球。作为优选,步骤1中,所述液体助磨剂用量为0.5%~1.5%,高压辊磨前将对辊破碎后的矿粉与液体助磨剂充分混合。作为优选,步骤1中,所述粗粒含铁矿石选自莫氏硬度不大于7的赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿、红土镍矿、锰矿中的一种或多种,粒度小于25mm,对赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿粉矿,其水分小于10%,对红土镍矿、锰矿,其水分小于16%。作为优选,步骤1中,所述对辊破碎的对辊间隙分别为10mm、5mm、3mm和1mm。作为优选,步骤1中,所述高压辊磨机的入料粒度≤3mm,根据物料硬度,调整辊间压强范围为30Nmm2~100Nmm2,高压辊磨采用20%~50%边料循环。作为优选,步骤1中,所述细粒精矿的粒度为-0.074mm占65%~85%,比表面积为1300cm2g~1800cm2g。作为优选,步骤2中,造球时间为8min~14min,膨润土含量0.55%~1.00%,生球团的含水率为8.0%~15.5%,平均粒径10mm~16mm。进一步,步骤2中,赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿得到的生球水分介于8%~9.5%,红土镍矿、锰矿得到的生球水分介于10%~15.5%。本发明提供一种利用粉矿制备球团原料的方法,通过对辊破碎-高压辊磨联合工艺处理硬度不大于7的粉矿,高压辊磨过程辅以液体助磨剂,助磨剂成本低、配量少、对后续球团生产无不良影响,避免了粉尘和水污染。多段对辊分级破碎,生产率高,破碎返料少,单流程破碎便可使大部分粉矿直接达到造球原料粒度和比表面积要求,或者达到高压辊磨入料要求。高压辊磨机根据层压粉碎原理设计,物料不是在破碎机工作面等破碎介质间作单个颗粒的破碎,而是作为一个料层整体得到静压粉碎,高压下导致颗粒相互挤压,使其破碎、断裂,产生选择性破碎,使裂纹沿着矿石晶界面扩展,在减小粒度和增大比表面积的同时,不会产生过磨现象。此外,由于辊面与粉矿接触存在等效应力不均的现象,且向轴两端逐渐递减,导致两辊接触轴线两侧排料较中间粗,所以,本发明采用一定比例的边料循环优化原料预处理工序,在充分利用高压辊磨机产能的基础上,获得高质量铁粉矿满足球团原料要求。为了进一步降低能耗和提高高压辊磨效果,本发明同时开发了一种液体助磨剂,强化机理主要为两个方面:①通过与达到高压辊磨机入料要求的矿粉进行充分混合,吸附于矿体表面及渗入裂纹中,降低矿体新生表面活化能,减小裂纹扩展所需应力,改变颗粒表面结构并降低颗粒的强度和硬度,从而促进高压辊磨的进行;②由于矿粉对辊破碎后,其颗粒的截断和新生的裂纹易造成颗粒表面和内部的电价键断裂导致的电荷不平衡,由此产生的大量静电荷使邻近颗粒间易黏附和聚集,通过液体助磨剂吸附于对辊破碎后的矿粉颗粒表面和内部裂纹以饱和价键,减弱了颗粒间的聚集力而分散物料,且在高压辊磨时形成的矿粉料饼在后续的配料和混匀中很容易被打碎,而不影响后续的造球工序。本发明通过对辊破碎和高压辊磨的联合工艺,开发出一种与此工艺相匹配的液体助磨剂,在矿物自然水分下水分含量6%~16%,红土镍矿和锰矿的自然水分相比铁矿粉的水分要高与其按照设定配比混合,将赤铁矿、赤褐铁矿和褐铁矿、红土镍矿和锰矿等莫氏硬度不大于7的粗粒矿粉进行原料预处理,使处理后的铁矿粉满足造球的粒度和比表面积要求。所述液体助磨剂添加比例为0.5%~1.0%,成分比例为:丙三醇10%~20%、炭黑5%~10%,余量为水。粉矿不需要预先干燥、预处理后得到的球团原料也无需过滤脱水或分级,具有流程短、易操作、能耗低、无粉尘和水污染,即可达到良好的造球性能。本发明制备球团原料的方法,较好的解决了湿式和干式球磨准备球团原料环节所存在的处理流程长、能耗高、容易过磨、水污染难处理等问题,可将粒度粗、比表面积低且难以直接用于球团生产的铁矿粉料,经过本发明的原料预处理工艺预处理后,达到满足成球的粒度和比表面积要求。所以,本发明对于赤铁矿、赤褐铁矿和褐铁矿、红土镍矿、锰矿等矿粉等球团原料准备工艺的节能降耗、控本减排等方面具有重要意义。附图说明图1为本发明实施例1的工艺流程图。图2为本发明对比例3的工艺流程图。具体实施方式下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式,但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。首先,对本发明所采用的原料特性进行说明:表1三种含铁原料的化学成分%表2三种含铁原料粒度组成%以下通过具体实施例和附图对本发明技术方案进行详细的阐述。实施例1将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后均匀配加1.0%的液体助磨剂,其成分为丙三醇10%、炭黑5%和水85%,采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例20%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目79.23%,比表面积为1580cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度11.2次0.5m、抗压强度19.3N个、爆裂温度395℃。实施例2将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后均匀配加1.0%的液体助磨剂,其成分为丙三醇20%、炭黑5%和水75%,采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例20%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目81.13%,比表面积为1640cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度12.4次0.5m、抗压强度20.8N个、爆裂温度405℃。实施例3将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后均匀配加1.0%的液体助磨剂,其成分为丙三醇20%、炭黑10%和水70%,采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例20%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目82.08%,比表面积为1685cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度12.8次0.5m、抗压强度21.5N个、爆裂温度410℃。实施例4将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后均匀配加1.5%的液体助磨剂,其成分为丙三醇20%、炭黑10%和水70%,采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例20%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目84.88%,比表面积为1750cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度14.8次0.5m、抗压强度23.5N个、爆裂温度425℃。对比例1将自然含水8.5%的赤铁矿粉进行湿式球磨处理,球磨机球填充率30%,物料填充率10%,矿浆浓度70%,磨矿时间15min,球磨机排料粒度-200目比例占60.01%,-325目比例占42.31%。经水力旋流器分级,一段溢流产品-200目比例占89.51%,-325目占77.85%,二段溢流浓度为20.31%,二段沉砂浓度为75.94%,二段溢流矿进行沉降浓缩,然后与二段沉砂混合进行过滤脱水,过滤矿水分9.2%,湿式球磨出料粒度-200目比例达到92.5%,比表面积1240cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉湿式球磨得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度4.6次0.5m、抗压强度12N个、爆裂温度325℃。对比例2首先将自然含水8.5%的赤铁矿粉放入烘干窑中进行烘干处理,出窑物料水分小于0.5%,然后进行干式球磨处理,含铁矿物填充率10%,磨矿时间15min,不经分级直接排料,所得细磨矿粒度为-200目88%,比表面积为1395cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉干式球磨得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度5.8次0.5m、抗压强度14.2N个、爆裂温度395℃。对比例3将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过3段对辊破碎进行至粒度-1mm占100%,-200目61.25%,比表面积1224cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊多段破碎得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度5.3次0.5m、抗压强度15.3N个、爆裂温度416℃。对比例4将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎粗破至粒度-3mm占100%,然后采用一段高压辊磨开路,高压辊磨辊间压强为50Nmm2,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目72.39%,比表面积为1350cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度6.8次0.5m、抗压强度16.6N个、爆裂温度405℃。对比例5将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎粗破至粒度-3mm占100%,然后采用2段高压辊磨开路,高压辊磨辊间压强为50Nmm2,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目79.39%,比表面积为1680cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度8.1次0.5m、抗压强度17.5N个、爆裂温度400℃。对比例6将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎粗破至粒度-3mm占100%,然后采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强为50Nmm2,边料循环比例20%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目75.99%,比表面积为1390cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度7.2次0.5m、抗压强度16.8N个、爆裂温度400℃。对比例7将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例50%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目78.21%,比表面积为1610cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度9.4次0.5m、抗压强度17.3N个、爆裂温度390℃。对比例8将自然含水8.5%的赤铁矿粉经过2段对辊破碎进行粗破至粒度-3mm占100%,然后采用高压辊磨边料循环预处理一次,高压辊磨辊间压强80Nmm2,边料循环比例50%,所得经对辊联合高压辊磨预处理的细粒矿粒度为-200目80.21%,比表面积为1610cm2g。造球配矿比例为赤铁矿粉经对辊联合高压辊磨预处理得到的细粒精矿占40质量份,赤铁精矿40质量份,磁铁精矿20质量份,并外配1.0%膨润土进行造球试验,生球水分8.5%,造球时间12min,生球粒径10mm-16mm,所得生球落下强度10.4次0.5m、抗压强度18.1N个、爆裂温度385℃。在本发明实施例1-4中,通过对辊破碎-高压辊磨的联合闭路流程,高压辊磨过程辅以液体助磨剂,采用边料循环工艺,有利于粒度组成的优化和比表面积的增加,生球性能也在逐渐改善,而在处理不同粒度和硬度的粗粒级粉矿时,可灵活搭配破碎和高压辊磨的段数及其开闭路选择,并不局限于以上所述流程。通过辅以本发明的液体助磨剂,并适当改变其添加量和成分比例,在高压辊磨辊间压强50Nmm2,边料循环比例20%的条件下便可达到甚至于超过对比例8中所述高压辊磨辊间压强80Nmm2,边料循环比例50%的处理效果,说明液体助磨剂的添加可以进一步降低本发明的粉矿预处理工艺能耗并提高其生产效率。相较对比例1和对比例2中常规的湿式球磨和干式球磨方式制备球团原料,本发明中多段对辊破碎和高压辊磨联合工艺辅以液体助磨剂处理的粉矿在优选条件下,对比-200目比例虽然相对较低,但比表面积较干式球磨相近,或优于球磨工艺,但已满足造球对原料的比表面积要求,说明球磨方式处理的球团原料增加比表面积的方式主要以增加细粒级数量为主,而本发明中多段对辊破碎和高压辊磨联合工艺处理的粉矿主要以在矿粉表面和内部形成大量裂纹,大幅提高比表面积和造球过程中毛细水的充填吸附作用,所以,本发明较传统方法制备的生球落下强度和抗压强度相近,由于不会产生过磨现象,使生球拥有更好的爆裂温度,且能耗更低,流程更短,也不会产生粉尘和水污染,对于含铁矿物,特别是硬度不大于7的赤铁矿、赤褐铁矿和褐铁矿等具有更大的生产环境和成本优势。以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

权利要求:1.一种利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,包括以下步骤:1原料预处理工序:对粗粒含铁矿石进行1~N段对辊破碎,N≥1,再经过高压辊磨机的联合处理,将粗粒含铁矿石破碎至符合造球原料粒度和比表面积的要求,得到细粒精矿;所述高压辊磨过程辅以液体助磨剂,采用边料循环工艺;所述液体助磨剂成分质量百分比为:丙三醇10%~20%、炭黑5%~10%,余量为水;2将步骤1得到的细粒精矿,与膨润土和按照目标球团类型配入的添加剂进行充分混匀,通过造球工序得到合格的生球。2.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤1中,所述液体助磨剂用量为0.5%~1.5%,高压辊磨前将对辊破碎后的矿粉与液体助磨剂充分混合。3.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤1中,所述粗粒含铁矿石选自莫氏硬度不大于7的赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿、红土镍矿、锰矿中的一种或多种,粒度小于25mm,对赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿粉矿,其水分小于10%,对红土镍矿、锰矿,其水分小于16%。4.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤1中,所述对辊破碎的对辊间隙分别为10mm、5mm、3mm和1mm。5.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤1中,所述高压辊磨机的入料粒度≤3mm,根据物料硬度,调整辊间压强范围为30Nmm2~100Nmm2,高压辊磨采用20%~50%边料循环。6.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤1中,所述细粒精矿的粒度为-0.074mm占65%~85%,比表面积为1300cm2g~1800cm2g。7.根据权利要求1所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤2中,造球时间为8min~14min,膨润土含量0.55%~1.00%,生球团的含水率为8.0%~15.5%,平均粒径10mm~16mm。8.根据权利要求7所述的利用粉矿制备球团原料的方法,其特征在于,步骤2中,赤铁矿、赤褐铁矿或褐铁矿得到的生球水分介于8%~9.5%,红土镍矿、锰矿得到的生球水分介于10%~15.5%。

百度查询: 中南大学 一种利用粉矿制备球团原料的方法

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