一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿及其制备方法
阅读说明：本技术 一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿及其制备方法 (Limestone type fluxed pellet produced by adding fluorine-containing magnetite concentrate and preparation method thereof ) 是由 付国伟 白晓光 候贵生 吕志义 张永 于 2021-08-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿,其原料按照重量百分比包括：含氟磁铁精矿75％、无氟磁铁精矿25％,以及外配皂土1.5％～2.7％、外配石灰石2.6％～3.8％。还公开了一种适宜于链篦机-回转窑-环冷机工艺利用含氟磁铁精矿为主要铁料搭配石灰石制备熔剂性球团矿的方法。本发明制备的球团矿抗压强度、转鼓强度及冶金性能均可满足大型高炉冶炼需求同时确定了适宜于链篦机-回转窑-环冷机工艺使用含氟磁铁精矿为主要铁料搭配石灰石生产高质量熔剂性球团矿的干燥、预热、焙烧及冷却制度。(The invention discloses limestone type fluxed pellets produced by adding fluorine-containing magnetite concentrate, which comprises the following raw materials in percentage by weight: 75 percent of fluorine-containing magnetite concentrate, 25 percent of fluorine-free magnetite concentrate, 1.5 to 2.7 percent of external bentonite and 2.6 to 3.8 percent of external limestone. Also discloses a method for preparing the fluxed pellets by using the fluorine-containing magnetite concentrate as a main iron material and matching limestone in the process of a chain grate machine, a rotary kiln and a circular cooler. The compression strength, the drum strength and the metallurgical performance of the pellet ore prepared by the invention can meet the smelting requirement of a large-scale blast furnace, and simultaneously, a drying, preheating, roasting and cooling system suitable for producing high-quality fluxed pellet ore by using fluorine-containing magnetite concentrate as a main iron material and matching limestone in a grate-rotary kiln-circular cooler process is determined.)
技术领域
本发明涉及炼铁原料球团矿造块领域，尤其涉及一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿及其制备方法。
背景技术
包钢白云鄂博铁精矿年产770万吨，属于超细粒度磁铁精矿，-200目占比达到90％以上，-325目占比达75％以上，相比用于烧结原料，更适合球团生产。但因同时含有钾、钠、氟等有害元素，导致球团矿还原膨胀率高，生产酸性球团矿时白云鄂博特殊精矿比例不能超过35％，如何提高白云鄂博铁精矿在球团生产中的大比例应用已经成为包钢亟待解决的问题。以往研究表明：进行熔剂性球团生产可抑制使用大比例白云鄂博铁精矿制备球团的还原膨胀率。
为了实现白云鄂博铁精矿在包钢球团生产中的高比例、高质量应用，有必要针对白云鄂博铁精矿的特殊性，系统开展基础理论、实验室试验及工业化应用研究，研发配加高比例白云鄂博铁精矿的低还原膨胀率的碱性球团矿，为包钢降低铁水成本提供技术支撑，同时为我国冶金企业利用超细粒度的磁铁精矿和含碱金属的复杂共生矿生产球团矿起到示范引领作用。
新时代我国钢铁工业面临的主要矛盾也已转化为产业结构与市场竞争需求不适应、绿色发展水平与生态环境需求不适应的矛盾。相对于烧结工艺，氧化球团工序能耗仅为烧结工序能耗的一半；球团矿含铁品位高，利于提高高炉产量，降低燃料比；减少NOx、二噁英等污染物的排放，因此提升高炉原料中的球团矿配比，积极改善球团矿质量是实现炼铁精料和节能减排的重要方向，符合炼铁绿色高效升级的要求。
2020年6月中旬，公司响应政府的区域减排要求，烧结一部2#机停产，全公司烧结矿出现每日近6000t的缺口，为保证高炉入炉原料结构平衡，由炼铁厂炼铁一部逐步提高酸性球团矿比例来替代短缺的烧结矿。工业试验主要在大型高炉(5#)进行，入炉球团矿配比由23％逐步提高至50％。从总体试验结果来看，产量基本稳定在3850t/d以上，但由于球团配比提高、布料制度调整、炉渣碱度调剂(目前石灰石配加量1.5t/批，按理论计算增加焦比约16kg左右)等因素影响，燃料比居高不下，产量也小幅下降。说明高球比冶炼条件下全部使用酸性球团矿对高炉冶炼不利。为了改善高球比冶炼条件下大型高炉综合入炉品位及技术经济指标，减少入炉灰石配加量，进行了链蓖机-回转窑-环冷机生产的石灰石型含氟熔剂性球团矿的开发。
发明内容
本发明的目的是提供一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿及其制备方法，制备的球团矿抗压强度、转鼓强度及冶金性能均可满足大型高炉冶炼需求同时确定了适宜于链篦机-回转窑-环冷机工艺使用含氟磁铁精矿为主要铁料搭配石灰石生产高质量熔剂性球团矿的干燥、预热、焙烧及冷却制度。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种配加含氟磁铁精矿生产的石灰石型熔剂性球团矿，其原料按照重量百分比包括：含氟磁铁精矿75％、无氟磁铁精矿25％，以及外配皂土1.5％～2.7％、外配石灰石2.6％～3.8％。
进一步的，所述含氟磁铁精矿的化学成分按照重量百分比包括：TFe为65.5～66.5％，FeO为28.5～29.5％，MgO为0.60～0.80％，CaO为1.70％～2.40％，Al2O3≤0.20％，SiO2为0.80％～1.70％，S为0.65～1.05％，F为0.25％～0.35％，K2O≤0.10％，Na2O≤0.10％；所述含氟磁铁精矿中粒度≤0.074mm的精矿占所述第一铁精矿总重量的百分比至少为95％。
进一步的，所述无氟磁铁精矿的化学成分按照重量百分比包括TFe为64.0～66.50％，FeO为27.0％～29.0％，MgO为0.50％～0.70％，CaO为0.60％～0.75％，Al2O3为≤0.5％，SiO2为4.50％～5.50％，S为0.10％～0.15％，F≤0.05％，K2O≤0.08％，Na2O≤0.08％；所述无氟磁铁精矿中粒度≤0.074mm的精矿占所述无氟磁铁精矿总重量的百分比至少为80％。
进一步的，所述皂土的化学成分按照重量百分比包括SiO2为54.0％～56.0％，Ig≤14.0％；所述石灰石的化学成分按照重量百分比包括CaO为50.0％～52.0％，SiO2为2.0％～4.0％，MgO为1.0％～3.0％，Ig≤42.0％。
进一步的，按照重量百分比计，所述含氟磁铁精矿为75％、所述无氟磁铁精矿为25％，外配皂土1.5％、外配石灰3.2％。
一种适宜于链篦机-回转窑-环冷机工艺利用含氟磁铁精矿为主要铁料搭配石灰石制备熔剂性球团矿的方法，包括以下步骤：
将所述混合料在Φ6m造球盘中造球得到生球；造球盘工艺控制参数为：生球水分8.0％～8.5％，球盘倾斜角度为45°～45.5°，生球落下强度达到5次/P以上，通过筛分，将生球粒度组成控制在8mm-16mm的比例达到95％以上，湿返率控制在20％以内；
将生球通过生球布料装置及筛分装置均匀铺在链篦机上，链篦机生球厚度为180mm～191mm，链篦机的机速为1.80m/min～1.90m/min；
将生球经由链篦机鼓风干燥段及抽风干燥段进行干燥，所述鼓风干燥段的条件：鼓风干燥段风箱温度控制在220℃～300℃，鼓风干燥段风箱压力控制在0.10kpa～0.15kpa，鼓风干燥段烟罩温度控制在75℃～85℃，时间为3.16min～3.33min。所述抽风干燥段的条件：抽风干燥段烟罩温度控制在560℃～570℃，抽风干燥段风箱温度控制在100℃～130℃，抽风干燥段风箱压力控制在-0.90kpa～-1.10kpa，时间为6.32min～6.67min；
将所述干球经由链篦机预热一段及预热二段进行预热，所述预热一段的条件：预热一段烟罩温度控制在800℃～820℃，预热一段风箱温度控制在170℃～210℃，预热一段风箱压力控制在-0.90kpa～-1.10kpa，时间为3.16min～3.33min。预热二段烟罩温度控制在945℃～960℃，预热二段风箱温度控制在460℃～510℃，预热二段风箱压力控制在-0.80kpa～-1.00kpa，时间为9.47min～10.00min；所述预热球质量控制要求：FeO含量＜5.0％，S含量＜0.40％，抗压强度≥1000N/P；
将所述预热球经由回转窑进行焙烧，所述回转窑焙烧的条件：回转窑速度控制在0.90r/min～0.96r/min，窑尾罩温度控制在810℃～840℃，窑头罩温度控制在1040℃～1120℃，窑内焙烧时间35min～40min，给煤量2.2t/h～2.2t/h；焙烧球质量控制要求：FeO含量＜3.0％，S含量＜0.20％，抗压强度≥2000N/P；
将所述焙烧球经由环冷机进行冷却再结晶，所述环冷机的工艺条件：环冷机机速控制在0.85m/min～0.90m/min，二次风温度控制在1050℃～1100℃，二次风压力控制在-12kpa～-15kpa，环冷二段废气温度控制在950℃～1010℃，环冷三段废气温度控制在450℃～550℃，冷却时间40min～45min；焙烧球冷却后最终得到石灰石型含氟熔剂性球团矿。
进一步的，所述熔剂性球团矿质量控制要求：TFe≥62.0％，FeO含量＜0.5％，S含量＜0.15％，MgO含量≥1.0％，SiO2含量≤3.5％，F含量≤0.30％，RO≥1.0，抗压强度≥2200N/P，转鼓强度≥96％，抗磨指数≤3.5％。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明实现了在保证链蓖机-回转窑-环冷机工艺烟气净化系统正常运行及球团矿还原膨胀率控制在20％以内的前提下，配加75％白云鄂博铁精矿生产出质量优良的熔剂性球团矿，用该工艺生产的球团矿抗压强度、转鼓强度及冶金性能均可满足大型高炉冶炼需求。
附图说明
下面结合
附图说明
对本发明作进一步说明。图1为本发明的制备工艺流程图。
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。
各实施例中利用链篦机-回转窑-环冷机工艺生产石灰石型含氟熔剂性球团矿所用原料配置、工艺参数、球团矿成分及相关性能分别见表1-7。
表1各实施例原料配比情况
表2各实施例生球质量数据统计
由表1及2可知：
(1)项目实施期间，生球水分控制稳定，生球性能良好，球团粒度组成良好。
(2)项目实施期间，在造球混合料中配加石灰石后生球水分无明显变化，由于无氟磁铁精矿粒度组成存在波动，皂土配比波动范围为1.5％～2.7％，为了稳定球团矿碱度，石灰石配比控制范围为2.6％～3.8％。
(3)项目实施期间，造球过程稳定性明显改善，湿返率明显降低，能稳定维持在20％的水平，可满足链篦机-回转窑-环冷机球团生产要求。这也证明将白云鄂博含氟磁铁精矿用于球团生产对改善造球过程及生球质量。
表3各实施例链篦机-回转窑-环冷机主要工艺参数
由表3可知：
(1)项目实施期间，形成了针对大比例(75％)使用高硫自产精矿稳定高质量生产熔剂性球团的基本工艺制度：预热二段烟罩温度控制在950℃，二次风温控制范围为1050±10℃，链篦机料层厚度为180mm-190mm，环冷铺平。第三、四及五阶段执行此工艺制度进行生产。
(2)项目实施期间，没有发生严重的回转窑结圈现象，这说明生产石灰石型熔剂性球团不会大幅缩短回转窑结圈周期。
(3)项目实施期间，窑内喷煤量较生产酸性球团的上升1～2kg/t球团矿，提高约16.7％，说明生产高品质熔剂性球团热量需求提升，这主要因为配加石灰石以后，在预热段分解大量吸热，同时在焙烧段形成铁酸钙、铁酸镁矿物也需大量吸热所致。
(4)项目实施期间，各环冷风机风量及压力均较为稳定，环冷机内没有发生板结现象，也没有发现成品球冷却不透下红料的现象，这说明生产该种熔剂性球团对环冷工艺的影响不大。
表4各实施例球团矿化学成分
表5各实施例成品球冷态强度及还原性能统计
从表5分析可以看出：
(1)项目实施期间，成品球化学成分稳定，球团矿TFe均值为62.61％左右，CaO含量均值为3.39％，SiO2含量均值为3.18％，F含量为0.21％，碱度均值为1.08。
(2)石灰石型熔剂性球团矿TFe较酸性球团提高0.16个百分点；FeO含量均值较酸性球团降低1.29个百分点；CaO含量均值较酸性球团提高1.88个百分点；SiO2含量均值较酸性球团降低1.88个百分点；碱度较酸性球团提高0.78。
(3)由于熔剂性球团的亲氟固硫的特性，其S含量残留均值为0.09％，均值较酸性球团提高0.086个百分点；F含量残留量均值为0.20％，较酸性球团提高0.14个百分点。
表6各实施例烟气净化主要指标情况统计
由表6可知：
(1)抗压强度：实施期间球团矿抗压强度均均值达到2229N/P，可满足大型高炉冶炼需求。(2)转鼓强度。实施期间成品球转鼓强度均值达到96.44％，可满足大型高炉冶炼需求。
(3)还原膨胀率：实施期间，球团还原膨胀率均满足生产要求。
(5)从产量来看，实施期间均值产量稳定，说明实施期间所设原料配比有利于稳定生产。
(6)实施期间，没有发生烟气超标排放情况。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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