一种利用石煤生产的喷雾造粒覆盖剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金辅料技术领域，具体涉及一种利用石煤生产的喷雾造粒覆盖剂及 其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石煤在我国分布广泛，储量丰富，总储量达618. 8X108t。广泛分布于我国南秦岭 区的川北、陕南、鄂西北、豫西南和浙江、江西、湖北、湖南、广西、贵州等省，其中以南秦岭区 储量最丰富，煤质较佳。西峡县位于秦岭山脉东段，周边有丰富的石煤资源，且处于地表，易 于开采，价格低廉。石煤具有高灰、高硫、低发热量和硬度大等特点，其组成成分除含有有机 碳外，还有氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等。我国石煤资源的主要利用 途径是石煤作为燃料或者用于发电、用于建材工业或者用于石煤提钒。而石煤发热量较低， 将其应用于燃料或者用于发电的价值不高，而用于建材行业直接导致石煤中的氧化硅、氧 化钙等资源的极大的浪费。而将石煤用于提钒则可以提升石煤的价值，但是大多的提钒工 艺都是利用化学物质进行萃取，会导致环境污染。因此，需要寻求石煤的新的出路，以增加 石煤的利用率和价值。
[0003] 另一方面，由于近年来钢铁产能过剩，钢铁企业大多处于微利甚至是亏损状态，原 燃料价格高位运行，加上全球经济形势影响，钢铁行业效益被大大压缩。各个钢厂都纷纷通 过节能降耗，大幅压缩原燃料的采购价格来增加利润空间，应对低迷的市场形势。而中包、 钢包覆盖剂作为一种必需的冶辅料，采购价格持续降低，而使用的原料等价格却在节节攀 升，为了提升利润空间，在中间生产环节来降低成本，因此各家冶金辅料生产企业都在努力 寻求优质、廉价的原材料来替代现有价格较高的原材料，降低成本，提高市场竞争力，提高 企业的抗风险能力。中国专利CN 102652991 A公开了一种利用硼泥制备钢包或中间包覆 盖剂的方法，该方法是首先将硼泥在燃气炉内进行脱水干燥处理，硼泥中的Fe2O3转变成磁 性的Fe3O4, MnO还原成Mn，然后经过磁选除去，配加 CaO和Al2O3的预熔混合物后即获得可 以作为钢包或中间包的刚水覆盖剂，也可以再添加商量控制熔化速度和熔化性能的炭质物 料作为覆盖剂。该发明不仅使废弃的硼泥资源得到再利用，还降低了成本。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种利用石煤生产的覆盖剂，将石煤作为生产覆盖剂的一种 原材料，来替代或部分替代现有价格较高的原材料。
[0005] 本发明还提供了一种利用石煤生产的覆盖剂的制备方法。
[0006] 本发明采用以下技术方案： 本发明提供了一种利用石煤生产的喷雾造粒覆盖剂，由按质量百分比计的以下原材料 制备：石煤20~60%、萤石1~5%、方解石5~23%、铝钒土 2~10%、纯碱1~3%、水泥熟 料10~25%、白云石0~10%、土状石墨0~15%、结合剂1~3%。
[0007] 优选的，该喷雾造粒覆盖剂，由按质量百分比计的以下原材料制备：石煤30~ 60%、萤石1~3%、方解石5~23%、铝钒土 2~9%、纯碱1~3%、水泥熟料15~20%、白云石 1~10%、土状石墨7~13%、结合剂1~3%。
[0008] 优选的，所述结合剂为羧甲基纤维素钠。
[0009] 优选的，所述石煤、萤石、方解石、铝钒土、水泥熟料、白云石以及土状石墨的粒度 为100~150目。
[0010] 本发明还提供了一种利用石煤生产的喷雾造粒覆盖剂的制备方法，包括以下步 骤： (1) 原材料预处理：将石煤搅拌均匀，控制其含水量小于1%，粉碎； (2) 配料和制浆：按配方取各原材料，置于制浆罐中，加水搅拌，制备混合料浆，其中为 了保证料浆均匀，要求搅拌时间大于等于30min，控制原材料与水的质量比为1. 5 :1~1 : 10,制备混合料浆，以能够制备出均匀的浆料为标准，具体的加水量可以根据具体的情况作 相应的调整； (3) 喷雾造粒：所述混合料浆加压后进入喷雾干燥塔中进行喷雾造粒； (4) 筛分除尘：筛分出粒度为20~80目的喷雾造粒颗粒，制备得到喷雾造粒覆盖剂； (5) 产品检测：取样检测喷雾造粒覆盖剂的化学成分； (6) 包装，入库。
[0011] 优选的，所述步骤（1)还包括以下步骤： 原材料检测：取样检测石煤的化学成分； 配方设计：化学成分确定后，设计中间包覆盖剂的配方； 石煤作为原材料生产中间包覆盖剂时，首先需要检测石煤的化学成分，当石煤的化学 成分确定后，就根据生产的需要来设计喷雾造粒覆盖剂的生产配方。通过调整原材料中石 煤、萤石、方解石、铝钒土、水泥熟料、白云石以及土状石墨的含量制备喷雾造粒覆盖剂。
[0012] 本发明的有益效果是： 本发明通过有效地将廉价的石煤原料作为制备覆盖剂的一种原材料，能够降低覆盖剂 的生产成本，并且提高石煤的应用价值。
[0013] 覆盖剂主要功能是：1、保温：防止钢水温降过大；2、隔绝空气：铺展在钢液表面， 防止钢液二次氧化；3、吸附钢液中上浮的夹杂物。而覆盖剂的保温效果主要取决于碳含量 的高低。以前覆盖剂产品中碳的主要来源是高碳土状石墨、磷片石墨等，原材料价格较高， 大幅度提升了覆盖剂的生产成本。而把石煤用于制备覆盖剂中，主要有三大优势：1、石煤 中有一定量的碳，能够替代部分高价的碳质材料，降低生产成本；2、石煤能够燃烧，在燃烧 时有发热的特性，在冶炼生产时，能减少覆盖剂的用量，保温时间长，以较少的用量就能达 到原覆盖剂的使用效果，降低用户的生产成本；3、石煤中又含有氧化硅、氧化钙和少量的氧 化铁、氧化铝和氧化镁等，其所含的硅、钙、镁、铝、碳元素又是覆盖剂中必须的元素，通过向 覆盖剂中添加的石煤，可以替代或部分替代覆盖剂配方中含有该化学元素原料的一种或几 种，而且产品的质量性能达到并满足技术标准。本发明利用石煤作为生产覆盖剂的原料，每 吨覆盖剂的原材料成本降低20%~35%，而且还能够减少覆盖剂的耗量。本发明为石煤的合 理使用提供了新的方法，能够有效利用周边资源，带动周边经济发展，有很好的环保效益和 社会效益。
【具体实施方式】
[0014] 将定点采购的同一矿线的多个批次的石煤，烘干至含水量小于1%，并加工成150 目的粉末，对其中的4个批次进行取样分析，其化学成分及其含量(按质量百分比计)如表1 所示。
[0015] 表1石煤化学成分分析表
由表1可以看出，石煤中的化学成分主要由5102、0&0、？6203、41 203、固定碳以及一些气 体成分组成，其中占比例最少的余量部分是指一些微量的Ti02、K2O、MnO2以及FeO等成 分。由4个批次中各个化学组分的含量可以看出，石煤中各项化学成分比较稳定，可以达 到喷雾造粒覆盖剂中材料采购误差±1%的技术要求，因此本发明中使用的石煤的标准是 SiO2S 58. 58%± 1%、CaO 为 3. 44%± 1%、Fe 203为 3. 75%± 1%、Al 203为 6. 98%± 1%、固定碳为 11. 6%± 1%，其中Si02、CaO、Fe203、Al2O 3以及固定碳的含量不在此范围内的石煤不作为本发 明的原材料。
[0016] 本发明使用石煤复配萤石、方解石、铝钒土、水泥熟料、白云石、土状石墨以及纯碱 等制备喷雾造粒覆盖剂，其中原材料中萤石的主要成分为CaF2，而CaF2是一种助溶剂，能和 CaO、Si02、Al2O3形成低共熔物，可以有效降低覆盖剂的熔点、黏度和表面张力。CaF 2的加入 量宜控制在20%以内，含量过高时容易在高温下产生有害气体和烟尘，污染环境。本发明中 使用的萤石粉中CaFJ^含量在90%以上，土状石墨中固定碳的含量在80%以上，对比例中 使用的中碳的固定碳的含量在90%以上。原材料中方解石、铝矾土、水泥熟料以及白云石是 喷雾造粒覆盖剂中SiO2XaO以及Al2O3的主要来源，土状石墨是固定碳的主要来源，而石煤 中含有大量的Si02、Ca0、Al203以及固定碳，原材料中添加石煤后，可以减少配方中其他原材 料的使用量。石煤、萤石粉、方解石、铝钒土、水泥熟料、白云石以及土状石墨等这些原材料 中含有的一些杂质成分，如Ti02、Mn02、FeO以及K2O等，这些杂质也是制备得到的喷雾造粒 覆盖剂中杂质的来源。检测制备得到的喷雾造粒覆盖剂中化学成分按质量百分比计=H2O : 0· 31% ~0· 38%，Si02:24. 48 ~40. 1%，MgO :1. 01 ~3. 23%，CaO :19· 43 ~29. 77%，Fe 203： 1.82~3.2%41203:3.55~7.57%，固定碳：7.12~14.2%，余量为杂质，碱度为0.5~1.3。
[0017] 下面结合具体的实施例对本发明作进一步描述。
[0018] 实施例1 一种喷雾造粒覆盖剂由按质量百分比计的以下原材料制备：石煤56%，萤石3%，方解石 11%，铝矾土 4%，纯碱2%，水泥熟料15%，土状石墨7%，羧甲基纤维素钠2%。
[0019] 上述喷雾造粒覆盖剂的制备方法，按照以下步骤进行： (1)原材料预处理：将石煤用铲车批量翻搅搅拌均匀，烘烤至其含水量小于1%，粉碎至 100 目； 原材料检测：取样检测上述经过预处理的石煤的化学成分，经检测，该石煤中SiO2的含 量为58. 1%、CaO的含量为2. 92%、Mg0的含量为0. 90%，Fe2O3的含量为3. 95%、Al 203的含量 为7. 01%、固定碳的含量为11. 35% ; 配方设计：化学成分确定后，根据需要，利用石煤和其它各类原料设计喷雾造粒覆盖剂 的配方； (2) 配料和制浆：将石煤与其他原材料按设计的配方加入制浆罐内，加水搅拌30min， 控制原材料与水的质量比为1. 5 :1 ; (3) 喷雾造粒：将所述混合料浆由柱塞泵加压至2. OMpa进入喷雾干燥塔，设置喷雾干 燥塔内温度为800°C，出风温度为180°C，进行喷雾造粒； (4) 筛分除尘：筛分出粒度为20~80目的喷雾造粒的颗粒，制备得到喷雾造粒覆盖 剂； (5) 产品检测：取样检测喷雾造粒覆盖剂的化学成分，经检验该喷雾造粒覆盖剂中包括 以下化学成分按质量百分比计：H20 :0. 33%，Si02:38. 14%，MgO :1. 01%，CaO :19. 43%，Fe 203:2. 89%，Al203:7. 57%，固定碳：11. 58%;碱度为 1.23 ; (6)包装，入库。<