一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法
【专利摘要】本发明提供一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，属于炼铁原料生产领域。该方法具体为在室温下，取碱激发剂、水、水玻璃和硅铝氧化物后，充分搅拌混匀碱激发剂、水和水玻璃，待温度冷却到左右再加入硅铝氧化物，充分搅拌混匀，以形成均匀的浆状体；然后按定比例称取铁矿粉，加入浆状体中，充分搅拌混匀；室温下，将混合物装入对辊压球机压制成型，或装入模具后使用液压机压制成型，放入一定的温度的密闭湿热的气氛内养护一定时间后干燥。该方法冷固结球团养护时间短，生产效率高；原料来源广泛稳定，价格低廉，能够有效弥补现有技术的不足之处。
【专利说明】
一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，该方法具有快凝 早强的特点，具有良好的高温强度，属于炼铁原料生产领域。
【背景技术】
[0002] 传统钢铁工业所使用的含铁原料主要为烧结矿、球团矿和块矿，其中烧结矿的生 产工艺将产生大量污染，其能耗在吨钢综合能耗中约占10%，仅次于高炉炼铁；由竖炉或者 链篦机-回转窑工艺生产的球团矿也需要经过高温焙烧，消耗大量能源；以水泥为粘结剂生 产的冷固结球团，其高温强度较差，在炉内高温区易破碎产生大量粉末，造成炉况异常，因 此难以大规模满足炼铁生产;块矿冶金性能较差，无法大量使用。因此，随着能源、资源、环 境形势越来越严峻，钢铁工业纷纷转向新型铁矿粉造块工艺或新型粘结剂的开发。新型粘 结剂应具有两方面优点，一是无需高温焙烧工序以节约能耗;二是高温仍具有较高强度，避 免产生大量粉末影响生产。
[0003] 利用碱激发偏高岭土制备无机地聚合物凝胶材料，代替球团矿生产中使用的水 泥、膨润土等粘结剂，生产无机聚合冷固结球团。无机三维地聚合物胶凝材料的制备过程 为:通过强碱液激发偏高岭土、粉煤灰、高炉渣等原料，将原料玻璃相结构中的-O-Si-O-Al-〇 _链解聚生成Si 〇4四面体和AKk四面体，再经缩聚反应生成新的_〇-Si-0-A1-0-网络结构。 通过这种方法生产的冷固结球团，具有以下特点：
[0004] 1)经强碱激发的无机聚合物，固化时间非常短，同时迅速获得一定的抗压强度，这 样可以大大提高生产效率，0.5h养护球团干燥后抗压强度可达到400N/个，0.5h养护球团干 燥后抗压强度可达到500~550N/个，24h养护球团干燥后抗压强度可达到600N/个。
[0005] 2)在高温环境下无机聚合物由非晶态铝硅酸盐结构向结晶的类沸石结构转变， 800°C时，冷固结球团的高温抗压强度可达到700N/个。
[0006] 3)原料来源广泛、价格低廉。碱激发剂原料可以为氢氧化钾（K 0 H )、氢氧化钠 (NaOH)或氢氧化钙(Ca(OH)2)粉末，也可以利用化工厂废碱液。所用硅铝氧化物是指各类聚 铝硅酸盐的水化物，如偏高岭土、粉煤灰、高炉渣等。
[0007] 4)可应用于粗粒度矿粉造块，粒度大于8mm不超过6%，不仅可以扩大矿粉粒度的 应用范围，也可以减少磨矿工序的成本和能耗。
【发明内容】
[0008] 本发明涉及一种利用碱激发的无机聚合物为粘结剂，生产冷固结球团的工艺方 法。该工艺避免了上述含铁原料生产中的不足，提供一种生产工艺简单、成本低廉、低温和 高温均具有理想强度的冷固结球团生产方法。
[0009] 碱激发剂原料为:氢氧化钾(KOH )、氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钙(Ca (OH) 2)粉末，也 可以利用化工厂废碱液。
[0010] 无机地聚合物粘结剂以硅铝氧化物或工业固体废物为主要原料，以强碱为碱激发 剂，并加入碱硅酸盐溶液(如水玻璃，Na2O · nSi02 · mH20)和水充分混合，以调整混合胶体中 各组分摩尔H
其中，硅铝氧化物是指各类聚铝硅酸盐的水化 物，如偏高岭土、粉煤灰、高炉渣以及矿渣等。
[0011] 由于强碱与水混合后放出大量的热，所以将碱硅酸盐溶液、碱激发剂和水充分混 合并冷却后，再加入硅铝氧化物制成无机聚合物胶体。
[0012] 无机地聚合物冷固结球团以上述地聚合物浆体粘结剂、含铁物料为主要原料，充 分混匀后，装入对辊压球机压制成型，或装入模具后使用液压机压制成型。
[0013] 本发明具体技术方案如下：
[0014] (1)该冷固结球团包括以重量百分数计的化学组分配比，即含铁物料:无机地聚合 物粘结剂为100:5~13,其中含铁物料是钢铁厂各类含铁物料如优质或劣质铁矿粉、含铁尘 泥、氧化铁皮等，粒度组成为大于8mm含量不超过6 %，全铁含量(TFe)大于40 % ;无机地聚合 物粘结剂是指以硅铝氧化物为原料，由碱激发后形成的胶凝材料。
[0015] (2)该无机地聚合物粘结剂制备包括以三个关键摩尔比计的化学组分配比，即
[0016] (3)在室温下，按定比例称取碱激发剂、水、水玻璃和硅铝氧化物后，首先充分搅拌 混匀碱激发剂、水和水玻璃，待温度冷却到302C左右再加入硅铝氧化物，充分搅拌混匀，以 形成均匀的浆状体。
[0017] (5)按定比例称取铁矿粉，加入浆状体中，充分搅拌混匀。
[0018] (6)室温下，将混合物装入对辊压球机压制成型，或装入模具后使用液压机压制成 型，放入一定的温度的密闭湿热的气氛内养护一定时间后干燥。其中，养护温度为 60 2C~85 2C，养护时间为0.5小时~15天，养护气氛为空气，干燥温度为85 %100%,干燥气 氛为空气。
[0019] 本发明的创新之处在于：
[0020] (1)提出了将无机地聚合物作为粘结剂应用于冶金炼铁原料中，该冷固结球团养 护时间很短，生产效率高；原料来源广泛稳定，价格低廉;在室温下造块，避免高温焙烧过 程，即可获得室温下高温下均理想的抗压强度。
[0021] (2)提出了将建筑材料领域中的胶凝材料用于冶金工艺炉料制备领域中，为冶金 工艺提供一种新的炉料制备技术，弥补现有技术的不足之处。
【附图说明】
[0022]图1为冷固结球团造块工艺流程图，
[0023]图2为无机地聚合物冷固结球团成型模具示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0025] 实施例1: 磁铁矿精矿粉 9〇g 偏高岭土 3.226g
[0026] 水玻璃 2.882g NaOH 粉末 0.224g
[0027] 水 3.667g
[0028] 其中，偏高岭土是指由高岭土700~800 %煅烧脱结构水的产物，粒度组成为小于 0.032mm含量90%以上。工业用水玻璃化学分析得出Na(g/mL) =0.294; Si (g/mL) =0.325， 密度=1.403g/mL。
[0029] 上述组分按前述工艺制备得到无机地聚合物粘结剂冷固结球团，测得其性能如 下：
[0030] 室温抗压强度（1.5h)436N/个;室温抗压强度（1天)469N/个;高温抗压强度（50CPC )681N/个;高温抗压强度(700SC) 1012N/个;高温抗压强度（900叱）1500N/个。
[0031] 实施例2: 高炉布袋灰 90g 偏高岭土 3.226g
[0032] 水玻璃 2.882g NaOH 粉木 0.224g 水 3.667g
[0033] 上述组分按前述工艺制备得到无机地聚合物粘结剂冷固结球团，测得其性能如 下：
[0034] 室温抗压强度（1.5h)403N/个;室温抗压强度（1天)457N/个;高温抗压强度（500°C )61 IN/个;高温抗压强度(7002C) 997N/个;高温抗压强度（900SC) 1424N/个。
[0035] 实施例3: 磁铁矿精矿粉 90g 粉煤灰 2 256g
[0036] 水玻璃 2.459g NaOH 粉求 0.489g 水 3...842g
[0037] 其中，粉煤灰化学分析如表1:
[0038]表1粉煤灰主要成分
[0040]上述组分按前述工艺制备得到无机地聚合物粘结剂冷固结球团，测得其性能如 下：
[0041 ] 室温抗压强度（I.5h)383N/个;室温抗压强度（1天)397N/个;高温抗压强度（500叱 )55 IN/个;高温抗压强度(700SC) 1025N/个;高温抗压强度(900%) 1354N/个。
[0042] 实施例4: 磁铁矿精矿粉 ：9〇g 高炉渣 6.330g
[0043] 水玻璃 0.：L56g NaOH 粉木 0.397g 水 3.124g
[0044] 其中，高炉渣化学分析如表2:
[0045] 表2高炉渣主要成分
[0047] 上述组分按前述工艺制备得到无机地聚合物粘结剂冷固结球团，测得其性能如 下：
[0048] 室温抗压强度（I.5h)423N/个;室温抗压强度（1天)447N/个;高温抗压强度（500SC )596N/个;高温抗压强度(70〇eC) 977N/个;高温抗压强度(900扣）1440N/个。
【主权项】
1. 一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，其特征在于：各组分W重量百 分数计的配比，即含铁物料与无机地聚合物粘结剂之比为100:5~13;其中含铁物料是钢铁 厂各类含铁物料;包括铁矿粉、含铁尘泥、氧化铁皮，粒度组成为大于8mm含量不超过6 % ;全 铁含量(We)大于40 %。2. 根据权利要求1所述的将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，其特征在于： 其中无机聚合物粘结剂是指W娃侣氧化物为原料，由碱激发后形成的胶凝材料;该无机地 聚合物粘结剂制备包括个关键摩尔比计的化学组分配比，目[%3.5~4.5，为15~17.5。3. 根据权利要求2所述的将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，其特征在于： 在室溫下，按一定比例称取碱激发剂、水、水玻璃和娃侣氧化物后，首先充分揽拌混匀碱激 发剂、水和水玻璃，待溫度冷却到3〇9C左右再加入娃侣氧化物，充分揽拌混匀，W形成均匀 的浆状体;然后按定比例称取铁矿粉，加入浆状体中，充分揽拌混匀;室溫下，将混合物装入 对漉压球机压制成型，或装入模具后使用液压机压制成型，放入一定的溫度的密闭湿热的 气氛内养护一定时间后干燥。4. 根据权利要求2所述的将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，其特征在于： 其中，养护溫度为60 sc~^sc，养护时间为0.5小时~15天，养护气氛为空气，干燥溫度为 85 9C~1.00 9C，干燥气氛为空气。5. 根据权利要求2所述的将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，其特征在于： 其中，碱激发剂是指氨氧化钟、氨氧化钢或氨氧化巧粉末，或利用化工厂废碱液。
【文档编号】C22B1/243GK106086401SQ201610463506
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】刘征建, 张建良, 刘依然, 刘兴乐, 王榕榕, 李乃尧
【申请人】北京科技大学