一种煤基球团用复合粘结剂及其使用方法
阅读说明：本技术 一种煤基球团用复合粘结剂及其使用方法 (Composite binder for coal-based pellets and use method thereof ) 是由 王赢博 王殿龙 王兴锋 崔金楠 李宗胜 常春林 陈媛媛 高源� 于 2020-12-04 设计创作，主要内容包括：本发明的目的是为了解决现有技术中作为球团粘结剂的常规膨润土和复合膨润土存在的问题,提供了一种煤基球团用复合粘结剂及其使用方法,属于冶金原料与预处理技术领域。本发明的复合粘结剂由以下组分按质量百分比组成：有机粘结剂8-12％,煤粉25-35％,除尘灰55-65％；其中有机粘结剂,由以下组分按质量百分比组成：腐殖酸钠45-65％,羧甲基纤维素钠30-40％,聚丙烯酰胺5-15％。本发明的粘结剂不含有膨润土,以替代膨润土或复合膨润土,改善球团质量,提高生球强度和爆裂温度,提高成品球抗压强度和全铁品位。产生高炉增产节焦,节能减排,降低氮氧化物,减少回转窑结圈,合理利用铁矿资源的良好效果。(The invention aims to solve the problems of conventional bentonite and composite bentonite serving as pellet binders in the prior art, provides a composite binder for coal-based pellets and a using method thereof, and belongs to the technical field of metallurgical raw materials and pretreatment. The composite binder comprises the following components in percentage by mass: 8-12% of organic binder, 25-35% of coal powder and 55-65% of dedusting ash; the organic binder comprises the following components in percentage by mass: 45-65% of sodium humate, 30-40% of sodium carboxymethylcellulose and 5-15% of polyacrylamide. The binder does not contain bentonite, replaces bentonite or composite bentonite, improves the quality of pellets, improves the green pellet strength and the bursting temperature, and improves the compressive strength and the total iron grade of finished pellets. The production of the blast furnace has the good effects of increasing the production, saving coke, saving energy, reducing emission, reducing nitrogen oxides, reducing the ring formation of the rotary kiln and reasonably utilizing iron ore resources.)
技术领域
本发明属于冶金原料与预处理技术领域，特别涉及一种球团用复合粘结剂及其使用方法。
背景技术
目前我国球团矿生产一直以复合膨润土为粘结剂，加入量一般为1～1.2％左右。因其自身成分特性，膨润土的加入既带入一定有害杂质，如钾、钠等有害元素和SiO2等杂质，也降低了球团矿的品位。对于炼铁厂而言，理论上每添加1％膨润土，就会降低球团品位0.65％左右(精粉品位以65％计)，同时增加杂质，造成炼铁原料入炉品位下降，燃料比增加，成本升高。
目前，国内外已开发出许多球团专用粘结剂，都已在工业上得到了较好的应用。但是，国外球团以带式焙烧为主对预热球团强度无特殊要求，而我国在以链篦机-回转窑为主的工艺中，预热球团要承受回转窑的冲击和滚动摩擦。否则，将造成窑内粉尘过大引起窑内结圈不能正常生产。且国内的研究主要是采用复合方式，即由有机粘结剂和膨润土复配，以满足回转窑对球团的基本要求。但是，这种方法没有从根本上解决代替膨润土。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中作为球团粘结剂的常规膨润土和复合膨润土存在的问题，提供了一种煤基球团用复合粘结剂及其使用方法，本发明的粘结剂不含有膨润土，并且添加的成分在球团烧结后成为碳和铁，可以替代膨润土或复合膨润土，改善球团质量，提高生球强度和爆裂温度，提高成品球抗压强度和全铁品位。产生高炉增产节焦，节能减排，降低氮氧化物，减少回转窑结圈，合理利用铁矿资源的良好效果。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
技术方案之一为，一种煤基球团用复合粘结剂，由以下组分按质量百分比组成：有机粘结剂8-12％，煤粉25-35％，除尘灰55-65％；
所述有机粘结剂，由以下组分按质量百分比组成：腐殖酸钠45-65％，羧甲基纤维素钠30-40％，聚丙烯酰胺5-15％；
所述煤粉挥发分小于20％，灰分小于12％，热值不小于7000kcal/kg，粒度-200目占70-80％；
所述除尘灰来源于电除尘及布袋除尘，除尘灰中TFe为63.5-64.5％，不含水分，粒度-200目占90～95％；
所述羧甲基纤维素钠的粘度为800-1200mpa·s，水分≤10％，pH值为6.5-9.5。
上述球团矿复合粘结剂的制备方法为：将有机粘结剂、煤粉和除尘灰按上述比例混匀后即得成品，成品粒度为-200目≥90％。
技术方案之二为，上述球团矿复合粘结剂的使用方法为：生产球团矿时，在含水铁精矿粉中加入球团矿粘结剂配制生球；其中，按质量百分比，复合粘结剂的加入量为含水铁精矿粉和复合粘结剂总量的1-1.2％。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
(1)本发明的含煤基球团用复合粘结剂在生产球团矿时可以替代膨润土，满足生产含煤基球团矿质量标准要求；
(2)采用本发明的复合粘结剂所生产的球团矿的生球强度、爆裂温度和成品球抗压强度等性能指标均符合相关标准要求；
(3)本发明可有效提高球团矿铁品位，对实现高炉增产节焦，节能减排，合理利用铁矿资源，从而提高钢铁企业整体经济效益。
具体实施方式
下面结合一些具体实施方式，对本发明进一步说明。
以下实施例中，煤粉挥发分小于20％，灰分小于12％，灰分熔点为1430℃，热值不小于7000kcal/kg，粒度-200目占70-80％；除尘灰TFe为63.8％，不含水分，粒度-200目占90～95％；羧甲基纤维素钠的粘度为800-1200mpa·s，水分≤10％，pH值为6.5-9.5。
实施例1
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂8％，煤粉32％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
实施例2
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉30％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
对比例1
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂5％；煤粉30％；除尘灰65％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
对比例2
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂7.5％；煤粉30％；除尘灰62.5％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
对比例3
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂12.5％；煤粉30％；除尘灰57.5％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
对比例4
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂15.0％；煤粉30％；除尘灰55.0％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
对比例5
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉30％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠45％。
对比例6
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉30％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；聚丙烯酰胺45％。
实施例3
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂12％，煤粉28％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
实施例4
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉35％，除尘灰55％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
实施例5
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉25％，除尘灰65％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠55％；羧甲基纤维素钠35％；聚丙烯酰胺10％。
实施例6
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉30％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠45％；羧甲基纤维素钠40％；聚丙烯酰胺15％。
实施例7
一种煤基球团用复合粘结剂，其组分质量百分比为：有机粘结剂10％，煤粉30％，除尘灰60％。其中有机粘结剂的组分质量百分比为腐殖酸钠65％；羧甲基纤维素钠30％；聚丙烯酰胺5％。
应用实验
将实施例1～7和对比例1～6的复合粘结剂以及复合膨润土(对照组，建平慧营化工有限公司)分别加入到含水铁精矿粉中配制生球，复合粘结剂以及复合膨润土加入重量为含水铁精矿粉和复合粘结剂总重量的1.1％。
1、得到的生球指标见表1：
表1、实施例1～7和对比例1～6的复合粘结剂以及复合膨润土配制的生球指标
2、以上生球经焙烧后制得成品球团矿，在预热温度为950℃，预热时间为15min，焙烧温度为1250℃，焙烧时间为30min的条件下，成品球团矿的抗压强度对比见表2：
表2、成品球团矿抗压强度对照表
组别
成品球抗压强度(N/球)
对照组
2360
实例1组
2685
实例2组
2591
实例3组
2482
实例4组
2760
实例5组
2525
实例6组
2580
实例7组
2611
实验室球团的技术指标要求为生球平均落下强度≥4.5次/个，生球平均抗压强度≥12N。从表1可以看出，以1.0-1.2％的含煤基球团用复合粘结剂替代膨润土，随着复合粘结剂中有机粘结剂配比的增加，生球平均落下强度和抗压强度也是逐渐增加的。而煤粉和除尘灰配比的变化未对生球指标产生明显影响；羧甲基纤维素钠对生球落下强度有一定正效应，聚丙烯酰胺对生球抗压强度有一定正效应。当复合粘结剂中有机粘结剂配比为5％和7.5％时，生球落下次数分别为3.2和4.3次/个，达不到实验室球团技术指标要求；当配比为12.5％和15％时，出现爆裂情况。所以复合粘结剂的最佳配比范围为有机粘结剂8-12％、煤粉25-35％、除尘灰55-65％，其中，有机粘结剂中：腐殖酸钠45-65％；羧甲基纤维素钠30-40％；聚丙烯酰胺5-15％。此时，生球平均落下强度平均提高1.7次/个球；抗压强度提高1.58N/个球。此外，从表2中可以看出，加入复合粘结剂后的成品球抗压强度也明显提升，从2300+最高提升到2700+N/球，煤粉配比最多时成品球抗压强度最高。结果表明，以含煤基球团用复合粘结剂替代膨润土或复合膨润土生产球团矿完全可行，使球团质量改善，生球指标和成品球抗压强度提高，从而使得高炉增产节焦，节能减排，减少回转窑结圈。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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