一种用于强化高feo尖晶石型铁精矿氧化及球团焙烧固结的多功能添加剂
技术领域
1.本发明属于钢铁冶金的铁矿氧化球团制备领域，具体涉及一种用于强化高feo尖晶石型铁精矿氧化及球团焙烧固结的多功能添加剂。
背景技术：
2.球团矿具有粒度均匀、冷态强度高、铁品位高、还原性好等优点，是一种不可或缺的高炉和直接还原用优质炉料，对优化高炉炉料结构、节能降耗和促进钢铁行业低碳绿色发展起到了显著的积极作用。近年来，我国氧化球团矿生产在装备大型化、技术进步、节能减排等方面取得了长足进步，但也面临着原料性质复杂化的巨大挑战。比如，采用球团工艺对高镁磁铁精矿、铬铁精矿、钒钛磁铁精矿等高feo尖晶石型矿物(化学式ab2o4，feo含量可达20％以上)制备氧化球团后用于高炉或电炉进一步冶炼。然而，这些复杂含铁精矿用于生产氧化球团矿时，普遍存在难氧化、焙烧温度高、球团强度低等共性问题，不仅限制了其在球团原料中的使用比例，对各冶炼工艺的顺行也产生了不利影响。虽然这些高feo尖晶石型铁精矿在成分、晶体结构特性和元素赋存状态等方面具有明显的差异性，但其氧化球团的强度形成均主要依靠尖晶石氧化形成的fe2o3再结晶固结。因此，提高复杂尖晶石型铁精矿的氧化速率是促进球团中fe2o3生成、改善球团焙烧固结的重要前提条件。目前，促进尖晶石型铁精矿氧化通常采用的方法是将铁精矿进一步通过球磨或高压辊磨预处理，通过降低铁精矿粒度来加快其氧化，这些方法在处理普通铁精矿有效，但在处理铬铁精矿、钒钛磁铁矿时效果较差或需预处理至很高的比表面积，因而大幅提高磨矿能耗，增加生产成本。因此，针对高feo型复杂尖晶石型铁精矿球团难氧化、难固结的共性难点问题，开发和使用集催化氧化、促进焙烧固结的多功能添加剂，不仅简单易操作、工艺能耗较低，对优质球团矿制备和球团节能减排具有重要的现实意义。
技术实现要素：
3.本发明的目的在于提供一种可以强化高feo尖晶石型铁精矿氧化和焙烧固结性能的添加剂，从而促进尖晶石型铁精矿中feo快速氧化和球团焙烧固结，为强化复杂尖晶石型铁精矿优质球团矿制备提供新的技术思路和支撑。
4.为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
5.本发明提供的这种用于强化高feo尖晶石型铁精矿氧化及球团焙烧固结的多功能添加剂，其特征在于，所述多功能添加剂为铁酸钙或由碳酸钙、氢氧化钙和氧化钙中的至少一种与铁酸钙组成的混合物。
6.作为优选，所述多功能添加剂中，铁酸钙的质量占比为50％～100％。
7.作为优选，所述铁酸钙为纯铁酸钙或复合铁酸钙，其中，复合铁酸钙为固溶有sio2、al2o3和mgo的铁酸钙。
8.作为优选，所述铁酸钙来源于粉状合成纯化学试剂或细磨后的铁矿烧结矿。
9.作为优选，所述高feo尖晶石型铁精矿为普通磁铁矿、高镁磁铁矿、铬铁矿、钛磁铁矿和铁铝尖晶石中的一种或几种的混合矿。
10.作为优选，所述多功能添加剂的添加量为含铁原料质量的2％～8％。
11.作为优选，所述多功能添加剂为细粉末，0.074mm以下含量占比85％以上。
12.所述多功能添加剂以粉末形式或悬浊液形式与所述高feo尖晶石型铁精矿进行混匀后用于球团制备。
13.本发明的原理：一方面，利用ca
2+
晶格取代释放fe
2+
、催化氧化的作用，提升复杂尖晶石型铁精矿的氧化速率，在相同氧化温度和时间条件下，促使生成更多的再生fe2o3，为后续高温焙烧fe2o3再结晶形成更多更有力的连接颈或连接桥奠定基础；另一方面，含钙熔剂分解产生的活性氧化钙能与尖晶石型铁精矿的氧化产物fe2o3及本身带入的sio2、al2o3等脉石矿物生成铁酸钙系及钙铁橄榄石等低熔点物质，而在高温焙烧时进一步转变为少量液相，从而一定程度上促进矿石颗粒之间的相互作用，增强晶粒表面质点迁移能力，提高球团固结强度。同时，针对fe2o3生成受限的复杂尖晶石，通过直接引入铁酸钙这一低熔点物质，从而确保在高温下生成一定量的铁酸钙液相，改善球团固结。
14.本发明的有益效果：与现有技术相比，添加剂来源广泛，合成成本低，工艺简单、不会明显降低全铁品位，具有光明的应用前景。
具体实施方式
15.下面通过实施例对本发明技术方案进行详细的阐述，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
16.球团的氧化度指的是被氧化的feo量占球团初始feo含量的百分比。
17.实施例1
18.某尖晶石型铁精矿a，其主要化学成分为：69.84％fe、29.48％feo、0.22％cao、0.86％sio2、0.14％al2o3、0.81％mgo、烧损0.77％，粒度为0.074mm以下含量占比97％，比表面积1600cm2/g。将铁精矿a与2％多功能添加剂进行充分混匀，其中，多功能添加剂由80％铁酸钙和20％碳酸钙组成，在不添加粘结剂的条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为95.2％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为3575n/个。
19.对比例1
20.某尖晶石型铁精矿a，其主要化学成分为：69.84％fe、29.48％feo、0.22％cao、0.86％sio2、0.14％al2o3、0.81％mgo、烧损0.77％，粒度为0.074mm以下含量占比97％，比表面积1600cm2/g。将铁精矿a在不添加粘结剂的条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为89.2％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2886n/个。
21.实施例2
22.某尖晶石型铁精矿b，其主要化学成分为：63.39％fe、24.10％feo、0.42％cao、0.84％sio2、1.62％al2o3、6.32％mgo、烧损0.56％，粒度为0.074mm以下含量占比75％，比表
面积1092cm2/g。将铁精矿b与3％多功能添加剂进行充分混匀，其中，多功能添加剂的组成为:50％铁酸钙、40％碳酸钙和10％氢氧化钙，在不添加粘结剂条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为92.9％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2871n/个。
23.对比例2
24.某尖晶石型铁精矿b，其主要化学成分为：63.39％fe、24.10％feo、0.42％cao、0.84％sio2、1.62％al2o3、6.32％mgo、烧损0.56％，粒度为0.074mm以下含量占比75％，比表面积1092cm2/g。将铁精矿b在不添加粘结剂条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为85.9％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2562n/个。
25.实施例3
26.某尖晶石型铁精矿c，其主要化学成分为：22.61％fe、21.38％feo、42.55％cr2o3、1.86％cao、1.88％sio2、13.43％al2o3、8.82％mgo、烧损1.03％，粒度为0.074mm以下含量占比81％，比表面积1010cm2/g。将铁精矿c与8％多功能添加剂进行充分混匀，其中，多功能添加剂的组成为100％铁酸钙，在不添加粘结剂条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为71.4％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2189n/个。
27.对比例3
28.某尖晶石型铁精矿c，其主要化学成分为：22.61％fe、21.38％feo、42.55％cr2o3、1.86％cao、1.88％sio2、13.43％al2o3、8.82％mgo、烧损1.03％，粒度为0.074mm以下含量占比81％，比表面积1010cm2/g。将铁精矿c在不添加粘结剂的条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为34.6％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为1462n/个。
29.实施例4
30.某尖晶石型铁精矿d，其主要化学成分为：62.20％fe、32.11％feo、6.66％tio2、0.70％v2o5、0.25％cao、1.55％sio2、2.56％al2o3、0.80％mgo、烧损-2.50％，粒度为0.074mm以下含量占比86％，比表面积1344cm2/g。将铁精矿d与5％多功能添加剂进行充分混匀，其中，多功能添加剂的组成为：60％铁酸钙、40％氢氧化钙，在不添加粘结剂条件下通过圆盘造球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为81.3％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2509n/个。
31.对比例4
32.某尖晶石型铁精矿d，其主要化学成分为：62.20％fe、32.11％feo、6.66％tio2、0.70％v2o5、0.25％cao、1.55％sio2、2.56％al2o3、0.80％mgo、烧损-2.50％，粒度为0.074mm以下含量占比86％，比表面积1344cm2/g。将铁精矿d在不添加粘结剂的条件下通过圆盘造
球机制成10～12.5mm生球，经105℃预先干燥完全后，在温度950℃条件下进行预热氧化15min，球团的氧化度为60.0％；将预热球团进一步在1220℃条件下焙烧12min，得到焙烧球团的抗压强度为2062n/个。
33.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为在本发明的保护范围内。