專利名稱：用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊和制備礦粉團(tuán)塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的方面涉及用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊，該團(tuán)塊包括0. 01毫米 8. O毫米的直徑，由天然礦粉和作為主要粘結(jié)劑(agglomerant)的娃酸鈉和在低溫下固結(jié)制備。本發(fā)明的方面也涉及制備用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知有數(shù)種冷礦石固結(jié)技術(shù)。這些技術(shù)基于基本上使用水泥、砂漿、有機(jī)粘結(jié)劑和碳酸鹽化的殘余物作為粘結(jié)劑的礦粉固結(jié)法。在這些已知的固結(jié)法中，所使用的細(xì)粉需要經(jīng)歷研磨階段使其可具有用于固結(jié)足夠的粒度，這一粉料操作需要適當(dāng)?shù)脑O(shè)備和能源。此外，添加數(shù)種與這些粘結(jié)劑相關(guān)的添加劑，以加速團(tuán)塊的固結(jié)并提高其機(jī)械性能。數(shù)種粘結(jié)劑和添加劑的使用，不但使加料體系更加復(fù)雜，也阻礙了操作成本的降低和團(tuán)塊的質(zhì)量控制?，F(xiàn)有技術(shù)中已知的鋼鐵廠和冶金行業(yè)中使用的用于殘余物固結(jié)的其他技術(shù)在添加劑中，使用硅酸鈉以加速團(tuán)塊的固結(jié)過程，但是在這種情況下，所獲得的團(tuán)塊呈現(xiàn)出12毫米以上的直徑，并被用作還原反應(yīng)器的金屬料。此外，這些方法大多使用壓塊作為粉料轉(zhuǎn)化操作，也就是說，這些方法中所使用的細(xì)粉也需要經(jīng)歷一致化(conformation)階段使其可顯示出用于固結(jié)足夠的粒度。因此，一般情況下，由現(xiàn)有技術(shù)中已知的這些方法獲得的團(tuán)塊需要高用量的粘結(jié)劑(10%以上)和長的產(chǎn)品固結(jié)時間(固結(jié)時間超過10天)。此外，傳統(tǒng)上使用的粘結(jié)劑價格昂貴，占據(jù)超過70%的轉(zhuǎn)化團(tuán)塊中細(xì)粉的操作成本，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高。此外，這些方法產(chǎn)生的團(tuán)塊呈現(xiàn)出低的對水接觸的耐受性、運(yùn)輸和裝卸期間高的細(xì)粉產(chǎn)生性(低機(jī)械耐受性)和由還原反應(yīng)器內(nèi)的熱沖擊引起的高的細(xì)粉產(chǎn)生性。大多時候，除了高轉(zhuǎn)化成本，固結(jié)產(chǎn)品還呈現(xiàn)出被對冶金反應(yīng)器的運(yùn)行有害的元素污染。低的對水接觸的耐受性是指這些粘結(jié)劑并非完全不溶這一事實(shí)，而其對于熱沖擊的脆性可能與粘結(jié)劑的化學(xué)和物理穩(wěn)定性有關(guān)?，F(xiàn)有技術(shù)沒有述及制備如下的用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊的方法該團(tuán)塊的直徑為0. 01毫米 8. O毫米，由天然礦粉和作為主要粘結(jié)劑的硅酸鈉在低溫下固結(jié)制備
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供礦粉團(tuán)塊，該團(tuán)塊包括約O. 01毫米 約8. O毫米的直徑，由天然礦粉和基于硅酸鈉的粘結(jié)劑形成，不需要研磨階段或任何其他類型的粉碎。本發(fā)明的另一個目的是提供礦粉團(tuán)塊，該團(tuán)塊不需要高溫用于固結(jié)階段。本發(fā)明的另一個目的是提供礦粉團(tuán)塊，該團(tuán)塊包含低水平的由Na2O造成的污染、高的機(jī)械耐受性和高的對水接觸的耐受性。提供不需要研磨階段或任何其他類型的粉碎的制備礦粉團(tuán)塊的方法也是本發(fā)明的一個目的。
提供在混合階段僅使用一種類型的粘結(jié)劑、在干燥階段固結(jié)時間短、并且降低能耗和生產(chǎn)成本的制備礦粉團(tuán)塊的方法也是本發(fā)明的另一個目的。因此，本發(fā)明包括一種用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊，其包括與粘結(jié)劑相混合的天然礦粉，并且包括約O. 01毫米 約8. O毫米的直徑。本發(fā)明還包括制備礦粉團(tuán)塊的方法，包括以下步驟(i)使用粒度小于約O. 150毫米的天然礦粉；(ii)將天然礦粉與粘結(jié)劑以粘結(jié)劑質(zhì)量占約O. 5至約5. 0%的比率混合；(iii)在控制水的添加下將混合物造粒，形成直徑為約O. 01毫米 約8. O毫米的團(tuán)塊；(iv)將濕團(tuán)塊在約100°C 約150°C的溫度下干燥，形成干燥團(tuán)塊。


下面將基于附圖中所表示的實(shí)施例進(jìn)一步對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)描述。附圖顯示圖I-作為本發(fā)明的目的的制備礦粉團(tuán)塊的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的主題是用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊。該團(tuán)塊包括約O. 01毫米 約8. O毫米的直徑，其簡稱為團(tuán)塊，并由與粘結(jié)劑相結(jié)合的天然礦粉的混合物在造粒工序中制備，所述天然礦粉呈現(xiàn)出小于O. 150毫米的粒度，所述造粒工序可以為?；蚱渌喈?dāng)?shù)墓ば?。如前所述，在該團(tuán)塊的形成中所使用的礦粉為天然礦粉，即低粒度的顆粒，該天然礦粉不需要研磨或其他粉碎工序即可以理想的粒度范圍獲得。本發(fā)明所涉及的礦粉優(yōu)選為鐵天然礦粉，然而，也可以使用其他礦物，如錳、鎳和其他。與鐵天然礦粉相混合的粘結(jié)劑是硅酸鈉，以固態(tài)(粉末)以O(shè). 5 2. 5質(zhì)量％添加或以液態(tài)以I. 5 5. O質(zhì)量％添加。換言之，該硅酸鈉可以以固體或液體形式添加。除粘結(jié)劑之外，還向混合物中添加添加劑。這些添加劑由添加量為O. 5 I. O質(zhì)量％的木薯淀粉和添加量為O. 3 I. O質(zhì)量％的娃灰(microsilica)組成。添加到硅酸鈉的添加劑的功能是提高團(tuán)塊的質(zhì)量。從這個意義上說，淀粉提高了對由團(tuán)塊磨損(例如，通過在裝卸和運(yùn)輸期間產(chǎn)生的釋放細(xì)粉顆粒的摩擦)引起的細(xì)粉產(chǎn)生的耐受性，并且硅灰可替代硅酸鈉的一部分而不降低該團(tuán)塊的機(jī)械耐受性。通過混合天然礦粉、粘結(jié)劑和添加劑形成的團(tuán)塊的固結(jié)或干燥在低溫(在100°C至150°C的范圍內(nèi))下進(jìn)行3至20分鐘。該干燥可在旋轉(zhuǎn)爐、移動爐篦爐或干燥/造粒臥式流化床爐中進(jìn)行。這樣，作為本發(fā)明的主題的團(tuán)塊呈現(xiàn)出固結(jié)或快速干燥而無需高溫，因此，表現(xiàn)出較低的能源成本。制備礦粉團(tuán)塊的方法也是本發(fā)明的目的，其包括以下步驟(i)使用粒度小于約O. 150毫米的天然礦粉；(ii)將天然礦粉與粘結(jié)劑以粘結(jié)劑質(zhì)量占約O. 5至約5. 0%的比率混合；(ill)在控制水的添加下將混合物造粒，形成直徑約O. 01毫米 約8. O毫米的團(tuán)塊；
(iv)將濕團(tuán)塊在約100°C 約150°C的溫度下干燥，形成干燥團(tuán)塊。觀察到，由于這些天然的細(xì)粉具有適于固結(jié)和獲得直徑在理想范圍內(nèi)的團(tuán)塊的足夠的粒度，所以本方法不包括粉碎步驟(研磨、壓塊、磨碎等)?；旌想A段通過混合器進(jìn)行，或可直接在干燥/造粒臥式流化床爐中進(jìn)行。在通過混合器進(jìn)行的方法中，添加液態(tài)或固態(tài)的粘結(jié)劑硅酸鈉，也添加添加劑，添加劑為O. 5 1.0質(zhì)量％的木薯淀粉和O. 3 1.0質(zhì)量％的硅灰。當(dāng)以固態(tài)(粉)添加硅酸鈉時，添加量在O. 5至2. 5質(zhì)量％之間變化。此外，當(dāng)以液態(tài)添加該硅酸鈉時，添加量在I. 5至5. O質(zhì)量％之間變化。將這些組分混合5 10分鐘的時間。在細(xì)粉與硅酸鈉和添加劑的混合完成后，混合物經(jīng)歷造粒工序，可將其在控制水的添加下在盤式設(shè)備或造粒鼓或其他相當(dāng)?shù)墓ば蛑辛；?，形成直徑為O. 01毫米 8. O毫米的團(tuán)塊。在通過干燥/造粒臥式流化床爐進(jìn)行的方法中，以與上述相同的比率進(jìn)行混合，然而，在反應(yīng)器內(nèi)，同時進(jìn)行造粒和團(tuán)塊的干燥。干燥階段后，可以考慮篩分階段以除去未固結(jié)的細(xì)粉，并可以將細(xì)粉返回到造粒步驟的工序中，其目的在于提高燒結(jié)工序中的產(chǎn)品的性能。篩分后，選擇尺寸在理想的范圍的團(tuán)塊并指定其商品化。團(tuán)塊的干燥或固結(jié)可用旋轉(zhuǎn)爐、移動爐篦爐或干燥/造粒臥式流化床爐進(jìn)行，根據(jù)所使用的反應(yīng)器的類型和大小，溫度范圍為100°c至150°C，時間為3至20分鐘。觀察到，如果與現(xiàn)有技術(shù)的方法所采用的溫度相比，在這個階段中干燥或固結(jié)團(tuán)塊所需的溫度被認(rèn)為是低的。干燥階段后進(jìn)行的是篩分干燥團(tuán)塊的階段。這種篩分對成品的控制是必要的。由這個方法獲得的團(tuán)塊呈現(xiàn)出高的機(jī)械耐受性，無論是在干燥還是在高濕的條件下。這種高耐受性允許長距離運(yùn)輸和裝卸直到最終應(yīng)用。此外，該團(tuán)塊即使接觸雨水也不遭受任何劣化。在鐵礦石的情況下，使用精礦粉產(chǎn)生鐵含量高、SiO2^Al2O3和P含量低的團(tuán)塊。進(jìn)行測試，試驗(yàn)性的燒結(jié)證實(shí)，產(chǎn)品達(dá)到優(yōu)異的性能，并在方法和燒結(jié)體質(zhì)量粉末方面具有重大收益，例如，生產(chǎn)率的提高、具體燃料消耗的減少、高的機(jī)械耐受性等。在五種條件下對團(tuán)塊進(jìn)行評估，具體如下I.在典型的燒結(jié)混合料中，以20%的本發(fā)明的團(tuán)塊取代該混合料的20%的細(xì)粉，然后測量生產(chǎn)率結(jié)果、燃料的消耗和燒結(jié)成品的機(jī)械耐受性。所獲得的增益為生產(chǎn)率提高12%、燃料消耗減少30%,以及成品的機(jī)械耐受:性提聞15%。2.在典型的燒結(jié)混合料中，以13%的本發(fā)明的團(tuán)塊取代13%的粗澳大利亞礦石，然后測量生產(chǎn)率結(jié)果、燃料的消耗和燒結(jié)成品的機(jī)械耐受性。所獲得的增益為生產(chǎn)率提高9%、燃料消耗減少5%,以及成品的機(jī)械耐受:性提聞12%。3.在典型的燒結(jié)混合料中，以13%的本發(fā)明的團(tuán)塊取代30%的粗澳大利亞礦石，然后測量生產(chǎn)率結(jié)果、燃料的消耗和燒結(jié)成品的機(jī)械耐受性。所獲得的增益為生產(chǎn)率提高12%、燃料消耗減少7. 5%,以及成品的機(jī)械耐受:性提聞4%。4.在典型的燒結(jié)混合料中，以30%的本發(fā)明的團(tuán)塊取代30%的粗礦石，然后測量生產(chǎn)率結(jié)果、燃料的消耗和燒結(jié)成品的機(jī)械耐受性。所獲得的增益為生產(chǎn)率提高20%、燃料消耗減少4%，以及成品的機(jī)械耐受性維持不變。這樣，本發(fā)明主題的團(tuán)塊和這些團(tuán)塊的生產(chǎn)方法最大限度地減少冷固結(jié)加工中通常發(fā)現(xiàn)的一些問題，如需要高用量的粘結(jié)劑；長的產(chǎn)品固結(jié)時間；低的對水接觸的耐受性、運(yùn)輸和裝卸期間高的細(xì)粉產(chǎn)生性、由還原反應(yīng)器內(nèi)的熱沖擊引起的高的細(xì)粉產(chǎn)生性和被對產(chǎn)品的應(yīng)用有害的元素污染。除此之外，如之前觀察到的，本發(fā)明的方法最大限度地減少對幾種類型粘結(jié)劑的 用量的需要，特別是對研磨以使礦石粒度適合的需求。因此，使得粘結(jié)劑加料體系和?；襟E用礦粉的取得簡單得多。
權(quán)利要求
1.ー種用于燒結(jié)エ藝中的礦粉團(tuán)塊，其中所述礦粉團(tuán)塊由礦粉顆粒和粘結(jié)劑的混合物形成，并且其中所述顆粒具有0. 01毫米 8. 0毫米的直徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的團(tuán)塊，其中所述粘結(jié)劑包括約0.5 約5. 0質(zhì)量％的比率的硅酸鈉。
3.根據(jù)要求2所述的團(tuán)塊，其中所述硅酸鈉以約0.5 約2. 5質(zhì)量％的比率以固態(tài)添カロ。
4.根據(jù)要求2所述的團(tuán)塊，其中所述硅酸鈉以約I.5 約5. 0質(zhì)量％的比率以液態(tài)添カロ。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的團(tuán)塊，包括由約0.5 約I. 0質(zhì)量％的木薯淀粉和約0. 3 約I. 0質(zhì)量％的硅灰形成的添加剤。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的團(tuán)塊，其中所述團(tuán)塊經(jīng)歷在約100°C 約150°C的溫度下的固結(jié)步驟。
7.ー種制備礦粉團(tuán)塊的方法，包括以下步驟 使用粒度小于0. 150毫米的礦粉顆粒； 將所述礦粉顆粒與約0. 5 約5. 0質(zhì)量％的硅酸鈉的比率形式的粘結(jié)劑混合； 添加水形成直徑為約0. 01毫米 約8. 0毫米的濕顆粒；以及 將所述濕顆粒在約100°C 約150°C的溫度下干燥，以形成干燥顆粒。
8.根據(jù)要求7所述的方法，其中所述粘結(jié)劑是量為約0.5 約2. 5質(zhì)量％的固態(tài)的硅酸鈉。
9.根據(jù)要求7所述的方法，其中所述粘結(jié)劑是量為約I.5 約5. 0質(zhì)量％的液態(tài)的硅酸鈉。
10.根據(jù)要求7所述的方法，其中在所述混合期間，添加由約0.5 約I. 0質(zhì)量％的木薯淀粉和約0. 3 約I. 0質(zhì)量％的硅灰組成的添加剤。
11.根據(jù)要求7所述的方法，其中所述濕顆粒的形成是使用盤或造粒鼓或在干燥/造粒臥式流化床爐內(nèi)進(jìn)行的。
12.根據(jù)要求7所述的方法，還包括篩分所述干燥的團(tuán)塊。
全文摘要
本申請公開一種用于燒結(jié)工藝中的礦粉團(tuán)塊，其中所述礦粉團(tuán)塊由礦粉顆粒和粘結(jié)劑的混合物形成，并且其中所述顆粒具有0.01毫米～8.0毫米的直徑。本申請公開一種制備礦粉團(tuán)塊的方法，其包括以下步驟使用粒度小于0.150毫米的礦粉顆粒；將所述礦粉顆粒與約0.5～約5.0質(zhì)量％的硅酸鈉的比率形式的粘結(jié)劑混合；添加水形成直徑為0.01毫米～8.0毫米的濕顆粒；將所述濕顆粒在100℃～150℃的溫度下干燥，形成耐受機(jī)械作用和有害元素的干燥顆粒。
文檔編號C22B1/16GK102666886SQ201080052129
公開日2012年9月12日 申請日期2010年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者弗拉維奧·德卡斯特羅杜特拉, 漢米爾頓·波塔皮門塔 申請人:淡水河谷公司