[發明專利]一種將無機聚合物應用于鐵礦粉造塊工藝中的方法

有效

• 申請號: 201610463506.5
• 申請日: 2016-06-23
• 公開（公告）號: CN106086401B
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 劉征建;張建良;劉依然;劉興樂;王榕榕;李乃堯
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22B1/243
• 分類號: C22B1/243
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司11237
• 代理人: 張仲波

技術領域

本發明涉及一種將無機聚合物應用于鐵礦粉造塊工藝中的方法，該方法具有快凝早強的特點，具有良好的高溫強度，屬于煉鐵原料生產領域。

背景技術

傳統鋼鐵工業所使用的含鐵原料主要為燒結礦、球團礦和塊礦，其中燒結礦的生產工藝將產生大量污染，其能耗在噸鋼綜合能耗中約占10％，僅次于高爐煉鐵；由豎爐或者鏈篦機-回轉窯工藝生產的球團礦也需要經過高溫焙燒，消耗大量能源；以水泥為粘結劑生產的冷固結球團，其高溫強度較差，在爐內高溫區易破碎產生大量粉末，造成爐況異常，因此難以大規模滿足煉鐵生產；塊礦冶金性能較差，無法大量使用。因此，隨著能源、資源、環境形勢越來越嚴峻，鋼鐵工業紛紛轉向新型鐵礦粉造塊工藝或新型粘結劑的開發。新型粘結劑應具有兩方面優點，一是無需高溫焙燒工序以節約能耗；二是高溫仍具有較高強度，避免產生大量粉末影響生產。

利用堿激發偏高嶺土制備無機地聚合物凝膠材料，代替球團礦生產中使用的水泥、膨潤土等粘結劑，生產無機聚合冷固結球團。無機三維地聚合物膠凝材料的制備過程為：通過強堿液激發偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣等原料，將原料玻璃相結構中的-O-Si-O-Al-O-鏈解聚生成SiO₄四面體和AlO₄四面體，再經縮聚反應生成新的-O-Si-O-Al-O-網絡結構。通過這種方法生產的冷固結球團，具有以下特點：

1)經強堿激發的無機聚合物，固化時間非常短，同時迅速獲得一定的抗壓強度，這樣可以大大提高生產效率，0.5h養護球團干燥后抗壓強度可達到400N/個，0.5h養護球團干燥后抗壓強度可達到500～550N/個，24h養護球團干燥后抗壓強度可達到600N/個。

2)在高溫環境下無機聚合物由非晶態鋁硅酸鹽結構向結晶的類沸石結構轉變，時，冷固結球團的高溫抗壓強度可達到700N/個。

3)原料來源廣泛、價格低廉。堿激發劑原料可以為氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鈣(Ca(OH)₂)粉末，也可以利用化工廠廢堿液。所用硅鋁氧化物是指各類聚鋁硅酸鹽的水化物，如偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣等。

4)可應用于粗粒度礦粉造塊，粒度大于8mm不超過6％，不僅可以擴大礦粉粒度的應用范圍，也可以減少磨礦工序的成本和能耗。

發明內容

本發明涉及一種利用堿激發的無機聚合物為粘結劑，生產冷固結球團的工藝方法。該工藝避免了上述含鐵原料生產中的不足，提供一種生產工藝簡單、成本低廉、低溫和高溫均具有理想強度的冷固結球團生產方法。

堿激發劑原料為：氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化鈣(Ca(OH)₂)粉末，也可以利用化工廠廢堿液。

無機地聚合物粘結劑以硅鋁氧化物或工業固體廢物為主要原料，以強堿為堿激發劑，并加入堿硅酸鹽溶液(如水玻璃，Na₂O·nSiO₂·mH₂O)和水充分混合，以調整混合膠體中各組分摩爾比其中，硅鋁氧化物是指各類聚鋁硅酸鹽的水化物，如偏高嶺土、粉煤灰、高爐渣以及礦渣等。

由于強堿與水混合后放出大量的熱，所以將堿硅酸鹽溶液、堿激發劑和水充分混合并冷卻后，再加入硅鋁氧化物制成無機聚合物膠體。

無機地聚合物冷固結球團以上述地聚合物漿體粘結劑、含鐵物料為主要原料，充分混勻后，裝入對輥壓球機壓制成型，或裝入模具后使用液壓機壓制成型。

本發明具體技術方案如下：

(1)該冷固結球團包括以重量百分數計的化學組分配比，即含鐵物料：無機地聚合物粘結劑為100：5～13，其中含鐵物料是鋼鐵廠各類含鐵物料如優質或劣質鐵礦粉、含鐵塵泥、氧化鐵皮等，粒度組成為大于8mm含量不超過6％，全鐵含量(TFe)大于40％；無機地聚合物粘結劑是指以硅鋁氧化物為原料，由堿激發后形成的膠凝材料。

(2)該無機地聚合物粘結劑制備包括以三個關鍵摩爾比計的化學組分配比，即為3.5～4.5，為0.25～0.35、為15～17.5。

(3)在室溫下，按定比例稱取堿激發劑、水、水玻璃和硅鋁氧化物后，首先充分攪拌混勻堿激發劑、水和水玻璃，待溫度冷卻到左右再加入硅鋁氧化物，充分攪拌混勻，以形成均勻的漿狀體。

(5)按定比例稱取鐵礦粉，加入漿狀體中，充分攪拌混勻。