专利名称：一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂及其制备的铁粉球的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金行业高炉炼铁技术领域，尤其涉及一种炼铁用铁矿粉制备的铁粉球和制备该铁粉球的粘结剂。
背景技术：
铁矿粉在高炉炼铁时制备成铁球团，可以优化高炉炉料的结构，提高铁矿粉的透氧透热性能，降低能耗。因为高品位的铁矿粉采用有机粘结剂成团后的冷热强度低，在炼炉内易粉化不利于冶炼，目前铁球团的制备采用的无机粘结物质有膨润土、焦炭粉等煤的衍生物以及硝酸等，采用的有机粘结剂有瓜耳树胶、乙烯基单体、木质磺酸盐等，无机粘结剂虽然克服了有机粘结剂高温失去粘结力的缺陷，但却降低了铁球团的含铁品位，并且在炼铁后期需要调节熔融铁的pH值。
水玻璃又称为泡花碱，是主要成分为硅酸钠的水溶液，它在高温下能具有高强度的粘结力。但是由于其熔点高达2200℃，因此在铁矿粉制备铁粉球时均不采用其作为粘结剂。另外，在使用膨润土等无机粘结剂制备铁粉球时，需要将压球机压成的铁粉球进行高温烧结，以提高铁粉球的高温强度，防止铁粉球高温下粉化。但高温烧结过程又增加了炼铁的成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂和其制备的铁粉球，该粘结剂彻底淘汰了现有粘结剂必须使用的膨润土，并能保证铁粉球在高温具有较高的粘结强度，由其制备的铁粉球可自然干燥成型不需要烧结，冶炼过程中能量消耗低，冶炼速度提高。
本发明采用的技术方案如下一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂，其特征在于该粘结剂的原料及其重量份组成如下水玻璃饱和溶液70～80份硫酸铝钾 8～9份四氧化硼 10～15份硫磺 7.5～8.5份有机扩散剂0.4～0.5份水20～25份上述铁矿粉制备铁粉球的粘结剂，进一步的讲该粘结剂的原料及其重量份组成如下水玻璃饱和溶液 70～80份硫酸铝钾 8份四氧化硼 12.5份硫磺 7.5～8.5份有机扩散剂 0.4～0.5份水 20～25份所述的有机扩散剂选自平平加、OP-10、MF、司盘60和司盘80。
该铁粉球由下列重量百分比的原料组分组成铁矿粉92～92.5％，粘结剂7.5～8％。
由该粘结剂制备该铁粉球的方法是将粘结剂和铁矿粉按重量配比混合均匀，用压球机挤压成球径为3～6cm的铁粉湿球，自然干燥得到所述的铁粉球。
有机扩散剂可以选自平平加或OP-10等非离子表面活性剂，以及扩散剂MF或司盘类非离子表面活性剂，例如司盘60和司盘80，平平加为高级脂肪醇聚氧乙烯醚类化合物，分子式为R-O(C2H4O)nH，它是由脂肪醇与环氧乙烷加成聚合而制成的非离子表面活性剂，溶于水及有机溶剂，耐酸、碱和硬水，具有良好的渗透、匀染、分散和洗涤性能。本发明可以选用牌号为O-10、OS-10、A-20、O-20等的平平加作为扩散剂。OP为非离子表面活性剂烷基苯酚环氧乙烷缩合物的简称，牌号为OP-10的烷基苯酚环氧乙烷缩合物具有优良的匀染、乳化、润湿、扩散性能，并具有助溶，净洗性能和保护胶体性。扩散剂MF为亚甲基双甲基荼磺酸钠盐，为阴离子型，它具有良好的扩散性和保护胶体性，无渗透和起泡性，其商品为棕色粉末状物，1％水溶液的PH值为7-9。司盘为失水山梨醇脂肪酸酯类表面活性剂的商品名称，司盘60为失水山梨醇单硬脂酸脂，市售产品为乳白色蜡状不规则片状，具有很强的乳化和分散润湿能力；司盘80为失水山梨醇单油酸脂，市售产品为乳白色粘稠液体，有脂肪味、难溶于水，溶于热油及有机溶剂，具有乳化力和分散力。上述有机扩散剂均为市售化学商品。
水玻璃是性能优良的无机粘结剂、能在高温下具有较高的粘结强度；硫酸铝钾能起到净化和脱硫的作用，并促使熔融的铁分子聚合，硫酸铝钾还为炼铁引入了有色金属元素；四氧化硼可以作为炼铁过程中氧化铁还原的催化剂，加速炼铁过程；硫磺的加入能降低硫点，在高温下燃烧能促使部分熔融的铁粉球分解；硫酸铝钾、四氧化硼和硫磺还能共同降低水玻璃的熔点，并对水玻璃起到分解作用，消除水玻璃对炼铁过程的负面影响。扩散剂能促使各组分能与铁矿粉无机物充分润湿和渗透，提高粘合剂和铁矿粉的均合程度。冶炼铁矿粉为酸性铁，熔点较高，在铁矿粉中加入本粘结剂后能提高成型后铁粉球的碱度，使铁粉球达到炼铁所需要的酸度。
由该粘结剂制备的铁粉球经常温干燥后就具有很高的强度，在1300～1500℃的高温下仍然能够保持铁粉球的成球性，不发生粉化，使炼炉内的铁矿粉具有良好的透氧和透热性能，加快炼铁速度，降低炼铁过程的能耗。
本发明的有益效果在于，该粘结剂彻底淘汰了必不可少的膨润土，改变了水玻璃的不利特性，使铁粉球不需要烧结就具有很好的高温成球性能和强度，降低了制备铁粉球的成本；由其制备的铁粉球在高温下具有较高强度，不发生粉化，使炼炉内的铁矿粉具有良好的透氧和透热性能，加快炼铁速度，降低炼铁过程的能耗。本发明可广泛的适用于各种不同品位的炼铁用铁矿粉制备铁粉球并用于高炉冶炼。
具体实施例方式
下面结合实施例和对比例对本发明作进一步的说明，为增加对比效果，比较例1和实施例1采用同样的铁矿粉作为炼铁原料并采用同样的炼铁设备。
实施例1按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液70份硫酸铝钾 8份四氧化硼 12.5份硫磺 7.5份扩散剂OP-10 0.4份水20份取含铁重量为50％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92％，粘结剂8％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为650kg/吨型铁。
对比例1取含铁重量为50％的铁矿粉，加入适量膨润土、焦炭粉和水，用压球机压制成3～6cm范围内的湿球，将湿球送入窑炉，在1150～1300℃的范围内培烧1.5～3小时，得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，在冶炼后期调节熔融铁的pH值，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为10吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为800kg/吨型铁。
由上述实施例1和对比例1可以看出本发明提供的粘结剂制备的铁粉球在不经过烧结的情况下能够保证冶炼过程中的高强度，在冶炼后期不需要调节熔融铁的pH值，并使铁粉球具有良好的透氧和透热性能，降低了冶炼过程中的能量消耗并提高了冶炼速度。
实施例2按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液80份硫酸铝钾 8份四氧化硼 12.5份硫磺 8.5份扩散剂MF 0.4份水25份取含铁重量为63％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92.5％，粘结剂7.5％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为700kg/吨型铁。
实施例3按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液80份硫酸铝钾 9份四氧化硼 10份硫磺 7.5份扩散剂平平加O-10 0.5份水25份取含铁重量为44％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92.5％，粘结剂7.5％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为680kg/吨型铁。
实施例4按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液70份硫酸铝钾 8份四氧化硼 15份硫磺 7.5份扩散剂司盘60 0.5份水 20份取含铁重量为72.5％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92％，粘结剂8％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为630kg/吨型铁。
实施例5按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液80份硫酸铝钾 9份四氧化硼 12.5份硫磺 8.0份扩散剂司盘80 0.5份水25份取含铁重量为45％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92.5％，粘结剂7.5％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为650kg/吨型铁。
实施例6按下列重量份取粘结剂各组分并混合均匀得到铁矿粉粘结剂水玻璃饱和溶液70份硫酸铝钾 8份四氧化硼 10份硫磺 8.5份扩散剂平平加A-20 0.4份水20份取含铁重量为45％的铁矿粉，按重量百分比铁矿粉92.5％，粘结剂7.5％将二者搅拌混合，用压球机将混合物压制成球径为3～6cm范围内的湿球，将该铁粉球在常温下干燥即可得到强度较高的铁粉球。
采用规格为35m3的暖风炉作为炼铁设备对制备的铁粉球进行冶炼，向暖风炉内连续投入该铁粉球，逐渐升温至冶炼温度1700℃，并向炉内吹氢吹氧，铁水排出后铸成型铁，经测试，冶炼速度为12吨型铁/小时，炼铁燃料焦炭的消耗量为650kg/吨型铁。
权利要求
1.一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂，其特征在于该粘结剂的原料及其重量份组成如下水玻璃饱和溶液 70～80份硫酸铝钾 8～9份四氧化硼 10～15份硫磺 7.5～8.5份有机扩散剂 0.4～0.5份水 20～25份
2.根据权利要求1所述的铁矿粉制备铁粉球的粘结剂，其特征在于该粘结剂的原料及其重量份组成如下水玻璃饱和溶液 70～80份硫酸铝钾 8份四氧化硼 12.5份硫磺 7.5～8.5份有机扩散剂 0.4～0.5份水 20～25份
3.根据权利要求1和2所述的铁矿粉制备铁粉球的粘结剂，其特征在于所述的有机扩散剂选自平平加、OP-10、MF、司盘60和司盘80。
4.利用权利要求1和2所述粘结剂制备的铁粉球，其特征在于该铁粉球由下列重量百分比的原料组分组成铁矿粉92～92.5％，粘结剂7.5～8％。
5.根据权利要求4所述的铁粉球，其特征在于该铁粉球的制备方法是将粘结剂和铁矿粉按重量配比混合均匀，用压球机挤压成球径为3～6cm的铁粉湿球，自然干燥得到所述的铁粉球。
全文摘要
一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂及其制备的铁粉球，属于冶金行业高炉炼铁技术领域。该粘结剂的原料及其重量份组成如下水玻璃饱和溶液70～80份，硫酸铝钾8～9份，四氧化硼10～15份，硫磺7.5～8.5份，有机扩散剂0.4～0.5份，水20～25份。该铁粉球的制备方法是将粘结剂和铁矿粉按重量配比混合均匀，用压球机挤压成球径为3～6cm的铁粉湿球，自然干燥得到所述的铁粉球。该粘结剂使铁粉球不需要烧结就具有很好的高温成球性能和强度，降低了制备铁粉球的成本；使炼炉内的铁矿粉具有良好的透氧和透热性能，加快炼铁速度，降低炼铁过程的能耗。本发明可广泛用于各种不同品位的炼铁用铁矿粉制备铁粉球并用于高炉冶炼。
文档编号C22B1/14GK1786218SQ200510134759
公开日2006年6月14日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者姜文平 申请人:姜文平, 金成垚