一种提高铬铁球团矿还原度的方法及其专用系统与流程

本发明涉及提高铬铁球团矿还原度的方法及其专用系统，属于铬铁矿冶金球团冶炼领域。

背景技术：

铬铁球团矿在冶炼时很难还原，主要缺点是还原温度高、时间长；为了解决铬铁球团矿还原过程中的这些难题，实现节能降耗、高效增产，国内外科研人员做了许多相关的研究，其中配加钠类、钙类添加剂是一种方法，但带入的钠元素随着用量的积累，给冶炼设备也带来了寿命低，生产冶炼强度降低的负面影响。

专利申请号为200910311007.4的中国专利公开了一种铬铁矿粉烧结工艺，其主要技术特征是，先将矿粉细磨至-0.074mm以下，然后配加粘结剂、燃料、水混合、造球、再经过烧结工艺得到铬铁烧结矿；该工艺只是提供了一种铬铁矿的处理方法，在如何提高铬铁烧结矿冶金性能方面没有给出任何技术手段。

专利申请号为201310355953.5的中国专利公开了一种铬铁矿氧化球团矿及其制备方法，其主要技术方案是将一定比例的铬铁矿、膨润土、冶金焦粉和白云石混合、造球、干燥、预热、焙烧、冷却得到铬铁矿氧化球团；该工艺不足之处在于仅仅提供了一种铬铁矿氧化球团生产方法，针对铬铁球团矿难还原的问题没有措施。

专利申请号为200410012881.5的中国专利公开了一种高碳铬铁的生产方法，其主要技术方案是用固体碳质还原剂生产高碳铬铁。采用铬铁矿粉、铁矿粉、煤粉或焦粉、消石灰、硅石粉等原料，通过混匀、压块或造球、干燥后在1350～1500℃高温下还原；该工艺不足之处在于：在生产铬铁球团矿中，所添加的各种辅料，只是满足球团生产的需要，依然无法解决在下一还原工序中的难还原，还原温度高等问题。

综合以上可见，研制一种有效提高铬铁球团矿还原度的方法具有重要意义。

技术实现要素：

本发明主要所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种有效提高铬铁球团矿还原度的方法，包括：将铬铁矿磨细，得到铬铁矿粉；将铬铁矿粉与膨润土混合均匀得到混合料；将混合料在造球机中制成生球团；将生球团焙烧，得到球团矿；其中，将混合料在造球机中制成生球团时，在生球团长大过程中加入硼酸水溶液作为造球用水。

其中，所述硼酸水溶液的浓度为1.0wt％～3.0wt％。

其中，以铬铁矿粉和膨润土的质量为100％计，所加入的硼酸水溶液的用量2wt％-4wt％。

本发明利用球团矿生产造球工序加水环节，将一定比例的硼酸与造球用水混合，在生球长大过程中，均匀地将硼酸水溶液喷洒到生球中，完成球团造球。利用硼酸低熔点的特性，降低液相形成温度，增加球团矿中铁酸钙含量，可大幅降低铬铁球团矿还原温度，从而改善铬铁球团矿冶炼还原过程中的冶金性能，为还原铬铁创造条件；其提高还原度的理论基础是：硼是结晶化学稳定剂中典型的元素之一，球团生产加入硼酸后，由于硼酸的熔点为185℃，并且在熔点附近会分解为氧化硼。二氧化硼的熔点为450℃，这样硼酸的加入在500℃的时候，就会形成液相，降低了液相形成的温度，增加了球团矿中铁酸钙的含量，而铁酸钙是冶炼还原过程中冶金性能稳定的有效成分，强度好，还原性能好，从而降低了还原温度，并缩短了还原时间。

优选的，在混合料中，铬铁矿粉与膨润土的质量比例为97-99:3-1。

所述磨细为细磨至铬铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％。

所制成的生球团的直径优选为8～15mm。

所述焙烧的温度优选为1150-1350℃。

本发明进一步提供了一种实现上述方法的专用系统，包括：

铬铁矿磨细装置，所述铬铁矿磨细装置设有铬铁矿进料口和铬铁矿粉出料口；

混料装置，所述混料装置设有进料口和混合物料出料口；

铬铁矿造球装置，所述混料装置设有混合物料进料口和铬铁矿生球团出料口；

焙烧装置，所述焙烧装置设有铬铁矿生球团进料口和焙烧后铬铁矿球团矿出料口；

其中，所述铬铁矿磨细装置的铬铁矿粉出料口与所述混料装置的进料口相连，所述混料装置的混合物料出料口与所述铬铁矿造球装置的混合物料进料口相连，所述铬铁矿造球装置的铬铁矿生球团出料口与所述焙烧装置的铬铁矿生球团进料口相连。

所述的铬铁矿造球装置可以是造球机，例如，可以是圆盘造球机、也可以是圆筒造球机。

所述焙烧装置可以是链篦机回转窑、带式焙烧机或竖炉。

本发明相对现有技术具有以下有益效果：

现有技术中成品球团矿表面喷晒氯化钙的报道，但是，氯化钙中的氯元素会以氯气的形式释放出来，由此会对设备本体和管道造成腐蚀，降低设备的寿命。因此，与现有技术中使用氯化钙的工艺相比，在本申请中使用硼酸保留了氯化钙存在的优势，避免了氯化钙产生的缺点。

附图说明

图1本发明提供的一种提高铬铁球团矿还原度的专用系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步对本发明的提高铬铁球团矿还原度的方法及其专用系统进行说明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但是应理解所述实施例仅是范例性的，不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改或替换均落入本发明的保护范围。

参考图1，本发明提供了一种实现所述方法的专用系统，包括：

铬铁矿磨细装置100，所述铬铁矿磨细装置100设有铬铁矿进料口和铬铁矿粉出料口；

混料装置200，所述混料装置200设有进料口和混合物料出料口；

铜渣造球装置300，所述混料装置300设有混合物料进料口和铬铁矿生球团出料口；

以及焙烧装置400，所述焙烧装置400设有铬铁矿生球团进料口和焙烧后铬铁球团矿出料口；

其中，所述铬铁矿磨细装置100的铬铁矿粉出料口与所述混料装置200的进料口相连，所述混料装置200的混合物料出料口与所述铬铁矿造球装置300的混合物料进料口相连，所述铬铁矿造球装置300的铬铁矿生球团出料口与所述焙烧装置400的铬铁矿生球团进料口相连

所述的铬铁矿造球装置300可以是造球机；所述焙烧装置400可以是链篦机回转窑、带式焙烧机或竖炉。

以下结合具体的实施例对本发明的方法进行具体说明：

球团矿还原度的测定

按照国家标准GB/T24236-2009/ISO 11258：2007进行。

测试部分是在固定床中进行等温还原反应，反应温度800℃，还原气体由H₂、CO、CO₂和N₂组成，连续称量或者经过特定时间间隔称量还原气体的质量，还原反应时间90分钟。当氧/铁比(原子比)为0.9时计算还原率，用还原反应90分钟后的氧气的质量损失来计算还原度。金属化率的技术使用基于R₉₀的方程或者是还原产物的化学分析。

结果表示方法：

最终还原度(R₉₀)的计算：

用质量分率表示最终还原度(R₉₀)，可由下列方程计算：

其中，m₀，测试样品的质量，g；

m₁，开始还原前瞬间测试样品的质量，g；

m₂，还原90min后，测试样品的质量，g；

w₁，测试前，测试样品中氧化亚铁的质量分率；根据ISO 9035测定的测试样品在测试前氧化铁的质量百分含量。通过二价铁的含量乘上氧的转换系数FeO/Fe(II)＝1.286。

w₂，测试前，铁的总质量百分含量；根据ISO 2597-1和ISO 9507测定。

记录的结果保留到小数点后一位。

实施例1

将铬铁矿在磨细装置中磨细至铬铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到铬铁矿粉；将铬铁矿粉与膨润土粘结剂在混料装置中混合均匀得到混合料，在混合料中，铬铁矿粉与膨润土的质量比例为97:3；将混合料在造球机中制成生球团，生球团的直径为8～15mm；将生球团在焙烧装置(链篦机回转窑)中焙烧，焙烧的温度为1150℃，得到铬铁球团矿；其中，将混合料在造球机中制成生球团时，在生球团长大过程中喷洒浓度为1.0％硼酸水溶液；以铬铁矿粉和膨润土的质量为100％计，所加入的1.0％硼酸水溶液的用量为2wt％；硼酸的加入地点为造球机的加水点，先将硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，随着造球过程，硼酸水溶液被喷洒入生球中。

用此方法得到的氧化球团矿，按照国家标准测定还原度指标。测定结果表明：以硼酸水溶液为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为60％，以水为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为65％。

实施例2

将铬铁矿在磨细装置中磨细至铬铁矿矿粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到铬铁矿粉；将铬铁矿粉与膨润土粘结剂在混料装置中混合均匀得到混合料，在混合料中，铬铁矿粉与膨润土的质量比例为99:1；将混合料在造球机中制成生球团，生球团的直径为8～15mm；将生球团在焙烧装置(链篦机回转窑)中焙烧，焙烧的温度为1350℃，得到铬铁矿球团矿；其中，将混合料在造球机中制成生球团时，在生球团长大过程中喷洒浓度为2.0％的硼酸水溶液；以铬铁矿粉和膨润土的质量为100％计，所加入的2.0％硼酸水溶液的用量为3wt％；硼酸的加入地点为造球机的加水点，先将硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，随着造球过程，硼酸水溶液被喷洒入生球中。

用此方法得到的氧化球团矿，按照国家标准测定还原度指标。测定结果表明：以喷洒硼酸水溶液为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为59％，以水为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为73％。

实施例3

将铬铁矿在磨细装置中磨细至铬铁矿粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到铬铁矿粉；将铬铁矿粉与膨润土粘结剂在混料装置中混合均匀得到混合料，在混合料中，铬铁矿粉与膨润土的质量比例为98:2；将混合料在造球机中制成生球团，生球团的直径为8～15mm；将生球团在焙烧装置(链篦机回转窑)中焙烧，焙烧的温度为1250℃，得到铬铁矿球团矿；其中，将混合料在造球机中制成生球团时，在生球团长大过程中喷洒浓度为3.0％硼酸水溶液；以铬铁矿粉和膨润土的质量为100％计，所加入的3.0％硼酸水溶液的用量为4wt％；硼酸的加入地点为造球机的加水点，先将硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，随着造球过程，硼酸水溶液被喷洒入生球中。

用此方法得到的氧化球团矿，按照国家标准测定还原度指标。测定结果表明：以喷洒硼酸水溶液为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为62％，以水为铬铁球团矿的造球用水，所得的铬铁球团矿的还原还原膨胀率为85％。