一种利用镁冶炼废渣制作的小球团及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及金属冶炼废弃物资源化再利用和球团制造领域，更具体地说，设及一 种利用儀冶炼废渣制作的小球团及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，中国已经成为了世界上儀生产、出口大国。但是，儀生产过程中产生大量 的废渣。我国生产金属儀的重要方法是皮江法，皮江法炼儀的实质是在高溫和真空条件下， 有氧化巧存在时，通过娃（或侣）还原氧化儀生成儀蒸汽，与反应生成的固体还原渣相互 分离，并经冷凝得到结晶儀。皮江法因技术设备简单，产品纯度高而应用较广，但运种方法 每生产1吨金属儀约排放15-20吨的儀渣。儀渣包括煤气炉渣、精炼渣和还原渣，其中煤 气炉渣的主要成分为二氧化娃（Si〇2)和Ξ氧化二侣（Al2〇3)，精炼渣中的主要成分为水溶性 氯化物，如氯化儀（MgClz)、氯化钢（化C1)等，还原渣的主要成分是氧化巧（CaO)、二氧化娃 (Si〇2)等。W往，运些金属冶炼废渣都简单地进行就地堆放或填埋，造成±地资源浪费、环 境污染、±壤盐碱化等环境问题，寻找合适的处理方式显得尤为重要。
[0003] 现主要将儀冶炼废渣作为墙体材料、路用材料、水泥般烧材料等。如申请号为 201410459657. 4的发明专利公开了一种利用儀冶炼渣生产水泥的方法，但由于儀冶炼渣中 含有水溶性的氯化物是水泥生产中需要严格控制的指标，水泥质量和混凝±安定性受到影 响。
[0004] 目前，球团矿是钢铁的主要原料之一，我国球团矿产量呈快速增长的发展态势， 至2010年中国的球团矿产能己达2. 16亿吨，但因原料成本、燃料和设备等因素限制了我国 球团矿的生产，至2010年球团矿的年产量为1. 40亿吨左右。球团的原料为按一定比例混 匀的铁精矿或含铁粉料、烙剂、添加剂和粘结剂。常用的烙剂主要为石灰石、白云石等，添加 剂和粘结剂主要为膨润±、消石灰等。球团制作的烙剂和粘结剂用量大和成本高是原料成 本高的主要原因。
[0005] 实际上，儀冶炼废渣的成分是球团矿的主要原料之一。我国多数烧结厂采用细精 矿或部分细精矿为烧结原料，由于渗进了部分细精矿，烧结混合料透气性不好，一种有效办 法是将烧结混合料造成球团，可W改善烧结混合料的透气性，进而提高烧结矿的产量和质 量。儀冶炼过程中产生的精炼渣、还原渣等成分与石灰石、膨润±的成分相近，可替代或部 分替代石灰石、膨润±作为球团制作的烙剂和粘结剂使用，有效降低球团矿制作成本。
【发明内容】
[0006] 针对上述存在的问题，本发明公开了一种利用儀冶炼废渣制作的小球团及其制备 方法。
[0007] 本发明所述的小球团主要是利用儀冶炼中产生的儀精炼渣作为粘结剂，儀还原渣 作为溶剂，添加于铁矿粉或含铁废弃物，亦或是两者的混合物中，制作而成的球团矿。
[0008] 本发明设及的制作方法的具体方案为： (i) 将0. 5-5重量份的儀还原渣、0. 1-2重量份的儀精炼渣及100重量份的含铁废弃物 或铁矿粉，亦或是两者混合物，均匀混合为粒状混合物； (ii) 在上述每100重量份的混合物中混合10-20重量份的水，用造球机将混合物制成 粒径为3-8毫米的块状或球状小球团； (iii) 将小球团进行干燥、固化养生等处理。
[0009] 所述的儀还原渣的主要成分为娃酸二巧；所述的儀精炼渣的主要成为为氯化儀。 本发明中使用的含铁废弃物，是烧结工序中产生的含铁尘泥。一般情况下，球团的粒径越 小，球团的强度越高。粒径增大会使表面产生烙融使得球团之间的结合力减弱。故本发明 中球团合适的大小约在3至8mm范围内。
[0010] 原理分析 本发明专利中所用的含铁尘泥成分及儀渣可替代烙剂的原理分析如下。
[0011] 经过多次测量后，含铁尘泥的全铁含量一般在40%-50%，具体化学构成如表1所 /J、- 〇
[0012] 表1含铁尘泥的化学成分
将含铁尘泥作为球团原料需要维持一定的硬度，此外，小球团在烧结时具有低溫下分 解的特性，是烧结工序中生产率降低的主要原因之一。所W必须使用膨润±、消石灰等粘结 剂，但运些粘结剂价格较高，本发明将尽可能减少高价膨润±的用量或不使用它们。本发明 将儀冶炼工序中产生的精炼渣氯化儀（MgClz)作为粘结剂，儀与氧化铁会形成尖晶石型结 构(等轴晶系结构)，具有抑制分解的特性，性质十分优良。
[0013] 其次，儀冶炼工序中产生的还原渣可替代石灰石、白云石等作为烙剂材料。下文将 从其物理及化学成分实验结果加W说明。
[0014] (1)儀冶炼还原渣的化学分析 用湿式分析法对还原渣的化学成分进行分析，多次测试多种样本后得到的结果如表2所示。
[0015] 表2儀冶炼还原渣的化学成分
由表可知，游离氧化巧的含量在10%-20%范围内，膨胀性强，因此能够作为球团矿的有 用物质。
[0016] (2)精细结构分析 为了观察儀冶炼中还原渣粒子的形状和大小，实验使用扫描电子显微镜（SEM:ScanningElectronMicroscope)进行精细结构分析，分析结果如图1所示。分子离子中发 现了一部分圆形和尖形的部分，同时也观察到了板状部分。观察结果显示，还原渣可W替代 石灰石、白云石等作为溶剂材料。
[0017] (3)X线衍射仪分析结果 该实验利用X线射线衍射仪分析还原渣晶体结构推断其化学成分。设置仪器W1度/ 分钟的条件测定，后利用分析软件进行定性分析。分析结果如图2所示。分析结果中显示 含量最高的是游离巧，其次是氧化儀(MgO)，与化学分析结果相一致。
[001引 （4)还原渣的密度/比表面积/残渣 还原渣的密度、粉末度及残渣如表3所示。
[001引 表3儀还原渣的密度、比表面积和平均残渣含量_
还原渣的密度、比表面积及平均残渣含量显示其用作烙剂原料的合理性。
[0020] 本发明专利的有益效果： 本发明是将金属儀冶炼中产生的废渣资源化再利用，制造铁冶炼工序中需要的小球 团粘结剂及烙剂。其中，儀精炼渣的主要成分氯化儀(MgClz)可作为粘结剂，防止小球 团在低