本发明涉及含铁二次资源综合利用
技术领域：
，尤其是涉及一种氧化铁粉球团及其制备方法和应用。
背景技术：
：我国冶金行业生产过程中，每年伴生的含铁二次资源达到千万吨以上，这些含铁二次资源全铁含量一般在30％-70％之间，常规的利用途径是返回钢铁生产工艺。根据返回的生产工序不同，含铁二次资源的利用主要包括烧结法、球团法、直接还原法和冷固球团法四种方法，其中冷固球团法(含铁二次资源加工为冷固球团作为炼钢冷却剂、造渣剂等)应用最为普遍。冷固球团法是将粉料制成能满足冶炼要求的块状物料的一个加工过程，即在一定压力下，使粉末物料在模型中受压成为具有一定形状、尺寸、密度和强度的块状物料。成型后一般还需要经过相应的固结，使之成为具有较高强度的冷固球团。与通常的球团矿相比较，冷固球团的硬化过程所需温度要求不高，硬化过程物理变化占主导。冷轧酸再生氧化铁粉受制于各方面原因，未能作为磁性材料的原料加以利用，目前主要采用烧结法加以利用，由于品位波动大且为熟料，返回原料场配入烧结对烧结矿的产量和质量将产生一定的影响，经济性较差。鉴于此，特提出本发明。技术实现要素：本发明的一个目的是提供一种氧化铁粉球团的制备方法，针对目前冷轧酸再生氧化铁粉作为烧结原料在烧结过程导致透气性差而降低烧结过程透气性指数、并降低了烧结矿质量致使经济性差的问题，以冷轧酸再生氧化铁粉和水溶性有机粘结剂为主要原料，通过预磨、干混、湿混、高压成型、干燥工序，制成具有一定落下强度的氧化铁粉球团，该方法操作简单，可行性较高。本发明的另一个目的是提供如上所述的氧化铁粉球团的制备方法得到的氧化铁粉球团，该氧化铁粉球团具有一定的落下强度。本发明的另一个目的是提供所述的氧化铁粉球团作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂的用途，可回收其中铁元素，不但符合国家发展循环经济的产业政策，还可以促进钢铁企业降本增效，并改善生产环境。为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)将氧化铁粉进行预磨处理；(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与水溶性有机粘结剂进行干混，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料挤压成型，干燥后得到氧化铁粉球团。优选地，在步骤(a)中，所述预磨时间为30-180min，优选为50-60min。优选地，在步骤(b)中，所述氧化铁粉与所述水溶性有机粘结剂的质量比为100：0.8-3，优选为100：1-2。优选地，所述水溶性有机粘结剂包括α淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、黄原胶和羧甲基纤维素钠中的至少一种。优选地，在步骤(b)中，所述干混的时间为2-12min，优选为5-8min。优选地，在步骤(c)中，所述氧化铁粉与所述水的质量比为100：10-17，优选为100：12-14。优选地，在步骤(c)中，所述湿混的时间为3-9min，优选为4-6min。优选地，在步骤(d)中，所述挤压成型过程中的压力为0.5-80mpa，优选为10-30mpa；优选地，所述干燥包括晾干或高温烟气干燥，所述高温烟气干燥温度为200-300℃，优选为220-260℃；优选地，所述干燥后的氧化铁粉球团的含水量为1.4％-2％，更优选为1.6％-1.8％。如上所述的氧化铁粉球团的制备方法得到的氧化铁粉球团。如上所述的氧化铁粉球团作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂的用途。与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：(1)本发明中的氧化铁粉球团的制备方法，以冷轧酸再生氧化铁粉和水溶性有机粘结剂为主要原料，通过预磨、干混、湿混、高压成型、干燥工序，制成具有一定落下强度的氧化铁粉球团，该方法操作简单，可避免目前冷轧酸再生氧化铁粉作为烧结原料在烧结过程导致透气性差而降低烧结过程透气性指数、并降低了烧结矿质量致使经济性差的问题。(2)本发明中所述的氧化铁粉球团的制备方法得到的氧化铁粉球团具有一定的落下强度。该氧化铁粉球团可作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂使用，减少粉尘产生量，并可回收其中铁元素，不但符合国家发展循环经济的产业政策，还可以促进钢铁企业降本增效，并改善生产环境。具体实施方式下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)将氧化铁粉进行预磨处理；(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与水溶性有机粘结剂进行干混，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料挤压成型，干燥后得到氧化铁粉球团。本发明中的氧化铁粉为冷轧酸再生氧化铁粉，具有较高的铁品位，其粒度较小、比表面积较大、堆积密度小、质地疏松，原始状态不易成球。本发明通过以冷轧酸再生氧化铁粉和水溶性有机粘结剂为主要原料，通过预磨、干混、湿混、高压成型、干燥工序，制成具有一定落下强度的氧化铁粉球团，该氧化铁粉球团可作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂使用，减少粉尘产生量，并可回收其中铁元素，促进钢铁企业降本增效，并改善生产环境。优选地，在步骤(a)中，所述预磨时间为30-180min，优选为50-60min。预磨时间典型但非限制性的例如为30min、40min、50min、60min、70min、80min、90min、100min、110min、120min、130min、140min、150min、160min、170min或180min。受制于冷轧酸再生氧化铁粉质地疏松的原因，直接采用原始冷轧酸再生氧化铁粉加水溶性有机粘结剂通过常温高压压球方式难以成球，必须通过预先球磨磨制的方法改良冷轧酸再生氧化铁粉质地疏松的原始特征。通过预磨30-180min，氧化铁粉的质地得到改良，有利于高压压成球，得到落下强度更高的氧化铁粉球团。优选地，在步骤(b)中，所述氧化铁粉与所述水溶性有机粘结剂的质量比为100：0.5-3，优选为100：1-2。本发明采用质量比为100:0.8-3的氧化铁粉与水溶性有机粘结剂进行混合才能得到具有较好落下强度的氧化铁粉球团。氧化铁粉与水溶性有机粘结剂的质量比典型但非限制性的例如为100:0.8、100:1、100:1.5、100:2或100:3。优选地，所述水溶性有机粘结剂包括α淀粉、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、黄原胶和羧甲基纤维素钠中的至少一种。优选地，在步骤(b)中，所述干混的时间为2-12min，优选为5-8min。干混的时间典型但非限制性的例如为2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min、9min、10min、11min或12min。优选地，在步骤(c)中，所述氧化铁粉与所述水的质量比为100:10-17，优选为100:12-14。氧化铁粉与水的质量比为典型但非限制性的例如为100:10、100:11、100:12、100:13、100:14、100:15、100:16或100:17。干混完成后的混合料中加入一定比例的水分，使混合料中水溶性有机粘结剂溶于水并起到粘结作用，其中，氧化铁粉与水的质量比为100:10-17时具有较好的粘结效果。优选地，在步骤(c)中，所述湿混的时间为3-9min，优选为4-6min。湿混的时间典型但非限制性的例如为3min、4min、5min、6min、7min、8min或9min。优选地，所述步骤(d)中，挤压成型过程中的压力为0.5-80mpa，优选为10-30mpa；挤压成型过程中的压力典型但非限制性的例如为0.5mpa、1mpa、5mpa、10mpa、15mpa、20mpa、25mpa、30mpa、40mpa、50mpa、60mpa、70mpa或80mpa。湿混完成后的湿混混合料通过压球机挤压成型为球团，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥部，筛下物通过返料皮带返回混料机。受炼钢、提钒工序对冷却剂水分要求的限制，经过高压成型的氧化铁粉球团必须将其水分降低至到一定含量以下，因此需要对高压成型后的氧化铁粉球团进行干燥。干燥方式由工况决定，可选用晾干或高温烟气干燥，最终目标是将高压成型后的氧化铁粉球团中的水分降至炼钢、提钒对冷却剂水分限制值以下，一般为2％。若选用高温烟气作为干燥方式，高温干燥温度不超过300℃。优选地，所述高温烟气干燥温度为200-300℃，优选为220-260℃；高温烟气干燥温度为典型但非限制性的例如为200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃、260℃、270℃、280℃、290℃或300℃。优选地，干燥后的氧化铁粉球团的含水量为1.4％-2％，更优选为1.6％-1.8％。干燥后的氧化铁粉球团的含水量典型但非限制性的例如为1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％。在一种优选的实施方案中，氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)预磨：将氧化铁粉进行预磨处理，预磨时间为30-180min；(b)配料干混：将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与水溶性有机粘结剂按100:0.5-3的质量比在混料机内混合均匀，混合时间为2-12min，得到干混混合料；(c)湿混：向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，氧化铁粉与水的质量比为100:10-17，湿混的时间为3-9min，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料通过压球机挤压成型为球团，挤压成型过程中的压力为0.5-80mpa，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥工序，可选用晾干或者高温烟气干燥，高温烟气干燥温度为200-300℃，干燥后的氧化铁粉球团的含水量为1.4％-2％，筛下物通过返料皮带返回混料机，干燥后得到氧化铁粉球团。如上所述的氧化铁粉球团的制备方法得到的氧化铁粉球团。该氧化铁粉球团具有一定的落下强度。如上所述的氧化铁粉球团作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂的用途。可回收其中铁元素，减少粉尘的产生量，还可以促进钢铁企业降本增效，并改善生产环境。下面结合具体的实施例、对比例，对本发明做进一步说明。实施例1一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)以冷轧酸再生氧化铁粉为原料，预磨30min。(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与α淀粉按100:1.5的质量比在混碾机(容积2m3，搅拌能力1.2×103kg/次)内混合均匀，混合时间为2min，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，氧化铁粉与水的质量比为100:10，湿混的时间为9min，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料通过采用高压压球机(油缸压力：18mpa，生产能力：15×103kg/h)压制圆饼状球团(球窝直径30mm，球窝单边深度8mm)，压力为0.5mpa，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥工序进行高温烟气干燥，干燥温度为200℃，干燥后得到含水量为2％的氧化铁粉球团。实施例2一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)以冷轧酸再生氧化铁粉为原料，预磨180min；(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与聚乙烯醇按100:0.8的质量比在混碾机(容积2m3，搅拌能力1.2×103kg/次)内混合均匀，混合时间为12min，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，氧化铁粉与水的质量比为100:16，湿混的时间为3min，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料通过采用高压压球机(油缸压力：18mpa，生产能力：15×103kg/h)压制圆饼状球团(球窝直径30mm，球窝单边深度8mm)，压力为80mpa，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥工序进行高温烟气干燥，干燥温度为300℃，，干燥后得到含水量为1.4％的氧化铁粉球团。实施例3一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)以冷轧酸再生氧化铁粉为原料，预磨50min；(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与聚丙烯酰胺按100:1的质量比在小型水泥搅拌机内混合均匀，混合时间为5min，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，氧化铁粉与水的质量比为100:12，湿混的时间为6min，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料通过采用万能试验机压制圆柱状球团压力为30mpa，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥工序进行高温烟气干燥，干燥温度为220℃，干燥后得到含水量为1.8％的氧化铁粉球团。实施例4一种氧化铁粉球团的制备方法，包括以下步骤：(a)以冷轧酸再生氧化铁粉为原料，预磨70min；(b)将步骤(a)中预磨后的氧化铁粉与羧甲基纤维素钠按100:2的质量比在小型水泥搅拌机内混合均匀，混合时间为8min，得到干混混合料；(c)向步骤(b)中得到的干混混合料中加水进行湿混，氧化铁粉与水的质量比为100:14，湿混的时间为4min，得到湿混混合料；(d)将步骤(c)中得到的湿混混合料通过采用万能试验机压制圆柱状球团压力为30mpa，然后经过球团筛分系统将成球通过耐热皮带输送至干燥工序进行高温烟气干燥，干燥温度为260℃，干燥后得到含水量为1.6％的氧化铁粉球团。对比例1一种氧化铁粉球团的制备方法，除预磨时间为10min以外，其他造作步骤与实施例4相同。对比例2一种氧化铁粉球团的制备方法，除氧化铁粉与羧甲基纤维素钠的质量比为100:0.5以外，其他造作步骤与实施例4相同。试验例本发明采用攀钢西昌钢钒公司的冷轧酸再生氧化铁粉为原料制备氧化铁粉球团，并进行如下测定：(1)测定氧化铁粉主要化学组成，测试如表一所示；(2)测定氧化铁粉研磨前后的粒度组成，测试结果如表二所示；(3)测定制得的氧化铁粉球团的生球落下强度和干球落下强度，测试结果如表三所示。表一氧化铁粉主要化学组成(％)表二氧化铁粉粒度组成(％)目数＜4040-6060-8080-100100-120120-170170-250＞250原始1.9912.2421.3120.8210.5114.587.8710.68实施例11.9111.0217.3817.238.3614.359.5920.13实施例21.809.3514.2513.116.8913.8714.7326.00实施例31.8810.8916.1515.227.9514.4812.2321.20实施例41.8610.6115.3314.037.2714.2212.1124.55对比例11.9812.1020.1519.8810.0314.548.1313.19表三氧化铁粉球团的生球落下强度和干球落下强度由表三可知，实施例1-4以冷轧酸再生氧化铁粉和水溶性有机粘结剂为主要原料，通过预磨、干混、湿混、高压成型、干燥工序，制得的氧化铁粉球团具有较好的生球落下强度和干球落下强度。并且通过进一步优化预磨时间、氧化铁粉与水溶性有机粘结剂的质量比、干混时间、湿混时间、干燥时间、挤压压力和氧化铁粉与水的质量比，得到的氧化铁粉球团的生球落下强度和干球落下强度进一步提高。该氧化铁粉球团可作为炼钢冷却剂和/或提钒冷却剂使用，减少粉尘产生量，并可回收其中铁元素，可以促进钢铁企业降本增效，并改善生产环境。对比例1中的预磨时间不在本发明要保护的范围内，对比例2中的氧化铁粉与水溶性有机粘结剂的质量比不在本发明要保护的范围内，制得的氧化铁粉球团的生球落下强度和干球落下强度较差，由此可知，在本发明所保护的预磨时间内，氧化铁粉与水溶性有机粘结剂的质量比在本发明要保护的范围内，才能获得具有较好生球落下强度和干球落下强度的氧化铁粉球团。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12