一种制备高铁铝土矿球团的方法与流程

本发明涉及炼铁技术领域，具体涉及一种制备高铁铝土矿球团的方法。

背景技术：

铝土矿作为制备氧化铝和耐火材料的主要原料，是我国最为重要的矿产资源。我国铝土矿储存量约22亿吨，居世界第七位。近年来，随着氧化铝产品及耐火材料需求量的增大，铝土矿资源需求量逐年攀升，且对其品质要求也越来越高。随着优质铝土矿资源急剧减少，贫、细、杂铝土矿资源的利用受到重视。氧化铁含量大于15％的铝土矿为高铁铝土矿。其中，氧化铝含量较低，氧化硅含量较高。

针对我国高铁铝土矿的资源特点，适宜采用磁选-酸浸溶出工艺。由于高铁铝土矿硬度大、粘结性强，导致磨矿时间较长，产出率较低。造球过程中，高铁铝土矿粉混合后粘度大且不易成球。

目前，高铁铝土矿的普通造球方法主要包括：对辊压球、挤压成柱以及圆盘造球。

对辊压球工艺：该工艺针对普通矿种。将矿石干燥，并磨矿至粒径≤74μm的颗粒占60wt％以上(wt％为质量百分比)。一般添加一定比例还原剂、3～5wt％膨润土或其他有机物为粘结剂，并添加9wt％左右的水分，混合后装入料仓。然后启动对辊压球机，挤压强度为5～10MPa，生球呈椭球形状，有对缝。该工艺主要用于转底炉生产含碳球团造球。

挤压成柱工艺：该工艺多针对钢铁厂含锌粉尘及其他粉状物料。向物料中加入还原剂、粘结剂和水混合，并装入圆柱状模具内，挤压强度为20～25MPa，静置1min后脱模取出试样。该工艺制备的柱状试样具有较高强度，可用于转底炉脱锌处理。

圆盘造球工艺：铁矿粉中添加一定量的粘结剂、添加剂，混合后加入圆盘造球机内。造球过程秉承“滴水成球、雾化长大、无水压紧”原则。针对不同球盘部位补加不同量的水。大部分水呈滴状加在“成球区”的料流上，使得散装粉料快速形成母球。少部分水呈雾状加到“成球区”的母球表面上，使母球迅速长大。“压球区”过程不加水，使其迅速压紧并具有一定的强度。该工艺中，造球时间视成品球的尺寸和原料成球的难易程度而定，一般需要3～10min或更长。

对于高铁铝土矿，若采用对辊压球或挤压成柱工艺，添加6～8.5wt％水分后，制备的试样强度小、粉化严重，不利于焙烧及磁选过程的进行。采用传统的圆盘造球工艺，高铁铝土矿不易成球，球团表面粗糙，粉化率超过15％。结合高铁铝土矿的特点，对传统圆盘造球工艺相关参数进行改进，制备满足生产要求的高铁铝土矿球团。

技术实现要素：

本发明旨在结合高铁铝土矿的特点，对传统圆盘造球方法进行改进，提出一种制备高铁铝土矿球团的方法。本发明制备的高铁铝土矿球团结构致密、粉化率为零、抗压强度大。

本发明提出了一种制备高铁铝土矿球团的方法，包括以下步骤：

配矿：向高铁铝土矿矿粉中加入3～5wt％的氢氧化钙粉末和4.5～5.5wt％的氢氧化钠粉末，得到混合物料。

造球：将所述混合物料加入圆盘造粒机，并向所述混合物料中加水，经造球处理可得到生球。所述造球处理过程依次包括母球成型-母球长大-生球形成三个阶段。其中，所述母球成型阶段，控制所述圆盘造粒机的圆盘倾角α为44°～46°。所述母球长大阶段，控制所述圆盘倾角α为48°～52°。所述生球形成阶段，控制所述圆盘倾角α为56°～60°。

干燥：将所述生球干燥后，得到干燥后生球。

焙烧：将所述干燥后生球焙烧，得到球团。

本发明制备高铁铝土矿球团的方法中，在所述配矿步骤之前还包括步骤：将高铁铝土矿磨矿得到所述高铁铝土矿矿粉。

进一步的，所述高铁铝土矿矿粉中，粒径≤74μm的矿粉质量占所述矿粉总质量的百分数≥65％。

进一步的，所述母球成型阶段，圆盘转速为15～17r/min。

进一步的，所述母球长大阶段，圆盘转速为18～20r/min。

进一步的，所述生球形成阶段，圆盘转速为22～24r/min。

本发明制备高铁铝土矿球团的方法中，所述高铁铝土矿中的TFe＞20wt％。

进一步的，所述干燥过程中，干燥温度为105～120℃，干燥时间为2～2.5h。

进一步的，所述焙烧过程中，焙烧温度为1200～1300℃，焙烧时间为2～2.5h。

进一步的，所述焙烧过程中，向焙烧装置中通入氮气。

本发明提出的制备高铁铝土矿球团的方法中，造球过程分阶段进行。本发明的方法坚持母球成型为基础，并兼顾母球长大过程，所制备的生球表面光滑、内部致密，生球经干燥和焙烧后均无粉化现象。本发明的方法制备的高铁铝土矿球团抗压强度大，可实现大规模工业化应用。

附图说明

图1为本发明制备高铁铝土矿球团的方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。

本发明在传统圆盘造球工艺的基础上，提出了一种制备高铁铝土矿球团的方法。由图1所示，本发明的方法包括如下步骤：

(1)磨矿

高铁铝土矿进行磨矿，得到矿粉。其中，粒径≤74μm的矿粉质量占矿粉总质量的百分数≥65％。

本发明选用的高铁铝土矿中，主要成分的含量为：TFe＞20wt％，Al₂O₃＞25wt％，SiO₂＞4wt％。

(2)配矿

向上述矿粉中加入3～5wt％的氢氧化钙粉末、4.5～5.5wt％的氢氧化钠粉末，均匀混合得到混合物料。

(3)造球

取上述步骤得到的混合物料，分为三个阶段进行造球。

①母球成型

取混合物料重量的5％用于制造母球。本发明实施例中，将圆盘造球机的圆盘倾角α调整为44°～46°，转速调整为15～17r/min。采用少量多次的方式，向圆盘内添加混合物料和水。开始阶段，每隔3min向圆盘内添加混合物料和水。当所得母球的平均粒径大于2㎜时，停止向圆盘内添加混合物料，只进行加水操作。

②母球长大

上述步骤得到的母球进行筛分。筛选出其中粒径为2～5㎜的母球。筛除粒径＜2㎜的母球。保留粒径＞5㎜的母球，可用于该阶段进行重新利用。

将筛选出的粒径为2～5㎜的母球置于圆盘内。本发明实施例中，将圆盘造球机的圆盘倾角α调整为48°～52°，转速调整为18～20r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至母球长大后的平均粒径大于5㎜。然后，将上述保留的粒径＞5㎜的母球重新加入圆盘内，可降低母球的损失率。当母球长大至平均粒径为生球粒径的60％时，停止向圆盘内添加混合物料，只进行加水操作。

③生球形成

本发明可制备粒径为14～16㎜的高铁铝土矿生球。取上述步骤制备的长大母球，筛选出粒径为生球粒径55％～65％的长大母球。并且，保留粒径＞65％生球粒径的长大母球，可用于该阶段进行重新利用。

将粒径为生球粒径55％～65％的长大母球置于圆盘内。本发明实施例中，将圆盘造球机的圆盘倾角α调整为56°～60°，转速调整为22～24r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至长大母球平均粒径大于65％生球粒径。将上述保留的粒径＞65％生球粒径的长大母球重新加入圆盘内。当长大母球平均粒径达到生球粒径时，停止向圆盘内添加混合物料和水。继续转动圆盘至生球表面无水分渗出，且生球颗粒之间无粘结，则造球结束。

本发明实施例中，上述三阶段中，加水方式均采用雾化喷水。

本发明中，随着造球阶段的推进，即从阶段①至阶段③，圆盘造粒机的圆盘倾角α逐渐增大，转速也随之逐渐变大，且各阶段所需时间在逐渐减少。

本发明的造球过程分为上述三个阶段进行，母球成型过程较为充分。经过该三个阶段，可制备出尺寸规则、粒度均匀、结构致密的生球。并且，生球中水分含量为8～9wt％。

(4)干燥

将生球自圆盘造粒机中取出后，置于干燥箱中。生球在干燥箱中于105～120℃的温度条件下，干燥2～2.5h后取出。经测量，干燥后生球的粉化率为零。

本发明中，可选用任一可达到本发明干燥要求的装置，不局限于干燥箱。

(5)焙烧

将干燥后生球置于马弗炉中。向马弗炉中通入氮气作为保护气体。干燥后生球在马弗炉中于1200～1300℃温度下焙烧2～2.5h，得到球团。将球团取出，并测量球团的粉化率和强度。且球团粉化率为零，平均抗压强度＞1500N/个，满足后序生产要求。球团粒径为12～16㎜。

本发明制备的球团表面光滑、结构致密、无裂纹。

本发明中，可选用任一可达到本发明焙烧过程要求的焙烧装置，不局限于马弗炉。

实施例1

选用A地区的高铁铝土矿，其中TFe含量为22.54wt％，Al₂O₃含量为44.76wt％，SiO₂含量为7.32wt％。将高铁铝土矿磨细至粒径≤74μm的矿粉质量占矿粉总质量的百分数为67％。向矿粉中加入3.5wt％的氢氧化钙粉末和5wt％的氢氧化钠粉末，均匀混合得到混合物料。

取5wt％的混合物料，以连续加料的方式加入圆盘造粒机的圆盘内。调整圆盘倾角α为44°，转速为15r/min。每隔3min向圆盘内添加混合物料和水。当母球的平均粒径大于2㎜时，停止向圆盘内添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为2～5㎜的母球，并保留粒径＞5㎜的母球。本实施例中，粒径为2～5㎜的母球占母球总重量的比例≥95％。将圆盘倾角α调整为48°，转速调整为18r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至母球长大后的平均粒径大于5㎜。然后，将粒径＞5㎜的母球重新加入圆盘内。当母球长大至平均粒径为生球粒径的60％时，停止添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为生球粒径55％～65％的长大母球置于圆盘内，其占长大母球总重量的比例≥90％。将圆盘倾角α调整为56°，转速调整为22r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至长大母球平均粒径大于65％生球粒径，将粒径＞65％生球粒径的长大母球重新加入圆盘内。当长大母球平均粒径达到生球粒径时，停止添加混合物料和水。继续转动圆盘至生球表面无水分渗出，生球颗粒之间无粘结，则造球结束。

将生球置于干燥箱中，在105℃下干燥2h，测得其粉化率为零。干燥后生球置于马弗炉中，通入氮气保护，在1300℃下焙烧2h。测得球团的粉化率为零，平均抗压强度为2456N/个。

实施例2

选用B地区的高铁铝土矿，其中TFe含量为22.34wt％，Al₂O₃含量为43.19wt％，SiO₂含量为4.92wt％。将高铁铝土矿磨细至粒径≤74μm的矿粉质量占矿粉总质量的百分数为71％。向矿粉中加入5wt％的氢氧化钙粉末和5.5wt％的氢氧化钠粉末，均匀混合得到混合物料。

取5wt％的混合物料，以连续加料的方式加入圆盘造粒机的圆盘内。调整圆盘倾角α为45°，转速为16r/min。每隔3min向圆盘内添加混合物料和水。当母球的平均粒径大于2㎜时，停止向圆盘内添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为2～5㎜的母球，并保留粒径＞5㎜的母球。本实施例中，粒径为2～5㎜的母球占母球总重量的比例≥95％。将圆盘倾角α调整为50°，转速调整为19r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至母球长大后的平均粒径大于5㎜。然后，将粒径＞5㎜的母球重新加入圆盘内。当母球长大至平均粒径为生球粒径的60％时，停止添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为生球粒径55％～65％的长大母球置于圆盘内，其占长大母球总重量的比例≥90％。将圆盘倾角α调整为58°，转速调整为23r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至长大母球平均粒径大于65％生球粒径。将粒径＞65％生球粒径的长大母球重新加入圆盘内。当长大母球平均粒径达到生球粒径时，停止添加混合物料，只进行加水操作。继续转动圆盘至生球表面无水分渗出，且生球颗粒之间无粘结，则造球结束。

将生球置于干燥箱中，在110℃下干燥2h，测得其粉化率为零。干燥后生球置于马弗炉中，通入氮气保护，在1200℃下焙烧2h。测得球团的粉化率为零，平均抗压强度为1579N/个。

实施例3

选用C地区的高铁铝土矿，其中TFe含量为23.15wt％，Al₂O₃含量为43.88wt％，SiO₂含量为5.13wt％。将高铁铝土矿磨细至粒径≤74μm的矿粉质量占矿粉总质量的百分数为75％。向矿粉中加入3wt％的氢氧化钙粉末和4.5wt％的氢氧化钠粉末，均匀混合得到混合物料。

取5wt％的混合物料，以连续加料的方式加入圆盘造粒机的圆盘内。调整圆盘倾角α为46°，转速为17r/min。每隔3min向圆盘内添加混合物料和水。当母球的平均粒径大于2㎜时，停止向圆盘内添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为2～5㎜的母球，并保留粒径＞5㎜的母球。本实施例中，粒径为2～5㎜的母球占母球总重量的比例≥95％。将圆盘倾角α调整为52°，转速调整为20r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至母球长大后的平均粒径大于5㎜。然后，将粒径＞5㎜的母球重新加入圆盘内。当母球长大至平均粒径为生球粒径的60％时，停止添加混合物料，只进行加水操作。

筛选出粒径为生球粒径55％～65％的长大母球置于圆盘内，其占长大母球总重量的比例≥90％。将圆盘倾角α调整为60°，转速调整为24r/min。每隔2min向圆盘内添加混合物料和水，至长大母球平均粒径大于65％生球粒径。将粒径＞65％生球粒径的长大母球重新加入圆盘内。当长大母球平均粒径达到生球粒径时，停止添加混合物料，只进行加水操作。继续转动圆盘至生球表面无水分渗出，且生球颗粒之间无粘结，则造球结束。

将生球置于干燥箱中，在120℃下干燥2.5h，测得其粉化率为零。干燥后生球置于马弗炉中，通入氮气保护，在1250℃下焙烧2.5h。测得球团的粉化率为零，平均抗压强度为2249N/个。

上述实施例中的加水方式均为雾化喷水。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。