CN111809045B - 一种转炉用冷压块及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种转炉用冷压块及其制备方法。本发明所述转炉用冷压块，由OG泥、金属化球团筛下粉和粘结剂组成，所述OG泥与金属化球团筛下粉的重量比为70～90：10～30，所述粘结剂的重量与OG泥和金属化球团筛下粉的重量之和的比值为2～2.5％，其中，OG泥的粒径为0～5μm，金属化球团筛下粉的粒径为0.02～5mm。金属化球团筛下粉的粒径显著大于OG泥的粒径，较大粒径结构的金属化球团筛下粉可为转炉用冷压块提供骨架料，可在较小的粘结剂用量情况下，增加转炉用冷压块的一次强度，减少转炉用冷压块在加工过程中的返料率。
Description
技术领域
本发明属于含铁高锌固废资源综合利用领域，具体涉及一种转炉用冷压块及其制备方法。
背景技术
转炉OG泥是转炉湿法除尘的产物，金属化球团筛下粉是转底炉生产的金属化球团经毫米级别的筛网过筛后的筛下产物，均为含铁高锌物料。转炉OG泥的含铁量40～50％，金属化球团筛下粉含铁量53～63％。OG泥中还含有一定量的氧化钙和二氧化硅，氧化钙的含量在10～12％，二氧化硅含量0.8～1％，从成分上看两种物料有很高的价值，可以回收循环使用。
现有的OG泥、金属化球团筛下粉处理方法有：①返炼铁区使用，最终均为高炉炉料，会增加高炉锌负荷，在高炉炉内，随煤气上升温度降低，锌蒸汽冷凝成细小颗料或氧化成氧化锌，粘附或沉积在炉料孔隙中，造成料层透气性变坏，妨碍煤气通过，甚至发生悬料，影响高炉正常生产。若锌蒸汽沉淀在高炉上部砖衬缝隙或墙面上，当其氧化后体积膨胀会造成结瘤或损坏炉衬，改变高炉炉内气流分布和影响高炉寿命。②返转底炉处理，转底炉产量较低，能耗高，生产成本高。③厂外委托处理，存在环保问题风险高。
上述处理方法均存在各种问题，因此，OG泥等炼钢产物的处理方法称为近年来研究的热点。专利CN106544456A公开了使用高炉水渣中铁生产转炉用冷压块；专利CN103555936A公开了使用石英砂、锰矿粉、炼钢转炉除尘灰、粘结剂制备炼钢用冷压块；专利CN101671756A公开采用OG泥、除尘粉、氧化铁皮等炼钢工业废气物料作为主要原料制备转炉用复合造渣剂。可以看出，OG泥用来制备冷压块有助于造渣，是一种先进的处理方法，但是冷压块的返料率高是制约该技术发展的一个重要因素，专利CN108004394A通过分三次分批次加入粘结剂的方式来改进冷压块的初始强度，以提高成球率，减少粉尘产生，但是该方案中粘结剂的添加量较大，会增加转炉能耗，增加引入其他杂质的风险；并且必须采用特定的添加方式，操作复杂。
因此，急需开发一种返料率低、粘结剂添加少的环保的转炉用冷压块。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有炼钢除尘产物制备的冷压块一次强度低导致返料率高，粘结剂用量大的缺陷，提供一种一次强度高，返料率低，且粘结剂用量少的转炉用冷压块。本发明所述转炉用冷压块，由OG泥、金属化球团筛下粉和粘结剂组成，且金属化球团筛下粉的粒径显著大于OG泥的粒径，较大粒径结构的金属化球团筛下粉可为转炉用冷压块提供骨架料，可在较小的粘结剂用量情况下，增加转炉用冷压块的一次强度，减少转炉用冷压块在加工过程中的返料率。
本发明的另一目的在于，提供所述转炉用冷压块的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种转炉用冷压块，由OG泥、金属化球团筛下粉和粘结剂组成；所述OG泥与金属化球团筛下粉的重量比为70～90：10～30，所述粘结剂的重量与OG泥和金属化球团筛下粉的重量之和的比值为2～2.5％；其中，所述OG泥的粒径为0～5μm，所述金属化球团筛下粉的粒径为0.02～5mm。
OG泥是转炉湿法除尘的产物，其粒径为0～5μm，属于微米级别；转炉OG泥的含铁量40～50％，OG泥中还含有10～12％的氧化钙和0.8～1％二氧化硅。
金属化球团筛下粉是转底炉生产的金属化球团经毫米级别的筛网过筛后的筛下产物，其粒径范围一般为0.02～5mm，为含铁高锌产物，含铁量53～63％，还包括0.5～1.2％重量的MnO、0.08～0.3％重量的S、0.5～2.0％重量的ZnO。
本发明的转炉用冷压块，OG泥和金属化球团筛下粉中的铁可以将钢渣中的单质铁氧化为Fe2O3，促进转炉造好渣；且金属化球团筛下粉的粒径显著大于OG泥的粒径，较大粒径结构的金属化球团筛下粉可为转炉用冷压块提供骨架料，可在较小的粘结剂用量情况下，增加转炉用冷压块的一次强度，减少转炉用冷压块在加工过程中的返料率。
本发明可实现OG泥以及金属化球团筛下粉的二次资源利用，同时替代了部分转炉铁矿石的消耗，提高了经济效益，实现了降本增效。
优选地，所述转炉用冷压块中，OG泥与金属化球团筛下粉的重量比为80：20，所述粘结剂的重量与OG泥和金属化球团筛下粉的重量之和的比值为2％。
优选地，所述转炉用冷压块包括重量百分比为40～54％的TFe，8～11％的CaO，1.5～2.5％的SiO2，0.6～1％的MnO，0～0.2％的S，1～1.8％的ZnO；其它为不可避免的杂质元素。
优选地，所述OG泥中包含40～50％重量的铁，10～12％重量的CaO，0.8～1％重量的SiO2。
优选地，所述OG泥的粒径为1～5μm。
优选地，所述金属化球团筛下粉中包含53～63％重量的铁、0.5～1.2％重量的MnO、0.08～0.3％重量的S、0.5～2.0％重量的ZnO。
优选地，所述金属化球团筛下粉的粒径为0.02～3mm。
优选地，所述转炉用冷压块的单球抗压强度≥2400N。
优选地，所述转炉用冷压块的粒度为18～28mm×25～35mm×35～5mm。
上述转炉用冷压块，制备方法如下：
S1.炼钢OG泥自然风干3～7天，然后干燥至水分重量含量≤30％；
S2.将S1.烘干的OG泥、金属化球团筛下粉、粘结剂和水进行混合得到混合物料；
S3.将S2.的混合物料进行压球、筛分、干燥后得到所述转炉用冷压块。
优选地，步骤S2.所述粘结剂为淀粉粘结剂。
本发明的制备方法工艺简单，便于规模化生产。
步骤S2.中，水的添加量会影响粘结剂的粘度，为了便于加工，需要控制混合物料中水的含量。优选地，步骤S2.所述混合物料中水的含量占总重量的9～12％。
优选地，步骤S3.中，所述压球，为使用压球机在350t的压力下进行压球。
优选地，步骤S3.中，所述筛分的标准为，冷压块的粒度≥18mm×25mm×35mm时合格，冷压块的粒度＜18mm×25mm×35mm时不合格，合格的冷压块通过输送带输送至生球干燥机中进行干燥，不合格的冷压块输送至强力混合机中从S2.开始继续进行制备。
步骤S3.中，所述干燥，为干燥至所述转炉用冷压块的水分重量含量达到2％以下。优选地，所述干燥的温度为300～350℃，干燥的时间为35min。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的转炉用冷压块，OG泥和金属化球团筛下粉中的铁可以将钢渣中的单质铁氧化为Fe2O3，促进转炉造好渣；且金属化球团筛下粉的粒径显著大于OG泥的粒径，较大粒径结构的金属化球团筛下粉可为转炉用冷压块提供骨架料，可在较小的粘结剂用量情况下，增加转炉用冷压块的一次强度，减少转炉用冷压块在加工过程中的返料率。
本发明可实现OG泥以及金属化球团筛下粉的二次资源利用，同时替代了部分转炉铁矿石的消耗，提高了经济效益，实现了降本增效。
本发明的制备工艺简单，便于规模化生产。
附图说明
图1为本发明所述转炉用冷压块的制备工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。以下实施例中涉及的百分含量和比例，如无特殊说明，均为重量百分含量。
以下实施例的制备，如图1，包括以下步骤：
S1.炼钢OG泥自然风干3～7天，然后干燥至水分重量含量≤30％；
S2.将S1.烘干的OG泥、金属化球团筛下粉、粘结剂和水进行混合得到混合物料；
S3.将S2.的混合物料进行压球、筛分、干燥后得到所述转炉用冷压块。
步骤S2.中，水的添加量会影响粘结剂的粘度，为了便于加工，需要控制混合物料中水的含量占混合物料总重量的6％左右。
各实施例和对比例中的压球返料率的测定方法如下：
分别称量OG泥、金属化球团筛下粉、水、粘结剂的投料重量，进一步计算出投料总量；生产过程中，冷压块经过固定筛，称量筛下物，作为返料量。压球返料率＝返料量/投料总量*100％。
实施例1～4和对比例1～2
各实施例和对比例按照表1所示配方进行制备转炉用冷压块。
各实施例中金属化球团筛下粉的粒径为0.02～3mm；OG泥的粒径为1～5μm。
表1实施例和对比例各转炉用冷压块配方(重量份)以及性能测试
其中，对比例2中，粒径较大的金属化球团筛下粉含量太多，导致无法成型。
对实施例1～4以及对比例1制备的转炉用冷压块进行化学成分、落下强度以及单球抗压强度进行分析，结果如表3所示。
1)化学成分分析：采用ICP光谱仪进行测定；
2)落下强度：从1.5米高度落下4次，测定≤5mm颗粒含量；
3)单球抗压强度：采用HXQT-10铁矿球团压力试验机进行测试。
其中，转炉用冷压块指标要求如表2所示：
表2转炉用冷压块指标要求
表3转炉用冷压块指标要求(％)
由表2和表3可以得出，生产出的冷压块质量满足生产用标准要求。
由表1和表3可以看出，本发明各实施例提供的转炉用冷压块与对比例相比，具有较低的压球返料率；并且，从实施例1～2，可以看出，在粘结剂用量相同的条件下，金属化球团筛下粉含量的增加，冷压块制备过程中的压球返料率降低，单球落下强度增加，其中冷压块的一次强度与压球返料率有关，冷压块的一次强度越高，在传送过程中冷压块上的小颗粒损失及冷压块破碎比率小，相应地，在筛选环节中，合格的冷压块比例增加，返料率下降；当金属化球团筛下粉的添加量较大(实施例1和2)时，与不添加(对比例1)相比，冷压块制备过程中的压球返料率有了较大的降低(降低了至少30％)。
实施例4和5中可以看出，随着金属化球团筛下粉含量的增加，冷压块制备过程中的压球返料率有升高趋势，这是由于金属化球团筛下粉自身基本没粘性，在合适的添加量下，可以为冷压块提供骨架料，提高冷压块的一次强度，进而减少返料率；添加量增大，不利于冷压块的形成。因此，对比例2中，由于金属化球团筛下粉的添加量过多，导致无法制备出成型的转炉用冷压块。
从实施例2和3可以看出，随着金属化球团筛下粉添加量的增加，可在减少粘结剂用量的情况下，达到相同的压球返料率的效果。
按照实施例2的配方进行大规模生产，在湛江钢铁试验生产200吨转炉用冷压块，转炉时，根据冶炼实际情况，每炉加0.5～2吨制备得到的转炉用冷压块，使用情况良好。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种转炉用冷压块，其特征在于，由OG泥、金属化球团筛下粉和粘结剂组成；所述OG泥与金属化球团筛下粉的重量比为70～90：10～30，所述粘结剂的重量与OG泥和金属化球团筛下粉的重量之和的比值为2～2.5％；其中，所述OG泥的粒径为1～5μm，所述OG泥中包括40～50％重量的铁，10～12％重量的CaO，0.8～1％重量的SiO2；所述金属化球团筛下粉的粒径为0.02～5mm；所述金属化球团筛下粉中包括53～63％重量的铁、0.5～1.2％重量的MnO、0.08～0.3％重量的S、0.5～2.0％重量的ZnO；
所述转炉用冷压块通过以下方法制备得到：
S1.炼钢OG泥自然风干3～7天，然后干燥至水分重量含量≤30％；
S2.将S1.烘干的OG泥、金属化球团筛下粉、粘结剂和水进行混合得到混合物料；
S3.将S2.的混合物料进行压球、筛分、干燥后得到所述转炉用冷压块。
2.根据权利要求1所述转炉用冷压块，其特征在于，所述OG泥与金属化球团筛下粉的重量比为80：20，所述粘结剂的重量与OG泥和金属化球团筛下粉的重量之和的比值为2％。
3.根据权利要求1所述转炉用冷压块，其特征在于，所述转炉用冷压块的化学组成包括重量百分比为40～54％的TFe，8～11％的CaO，1.5～2.5％的SiO2，0.6～1％的MnO，0～0.2％的S，1～1.8％的ZnO。
4.根据权利要求1所述转炉用冷压块，其特征在于，所述金属化球团筛下粉的粒径为0.02～3mm。
5.根据权利要求1所述转炉用冷压块，其特征在于，所述粘结剂为淀粉粘结剂。
6.根据权利要求1所述转炉用冷压块，其特征在于，所述转炉用冷压块的单球抗压强度≥2400N。
7.根据权利要求1所述转炉用冷压块的制备方法，其特征在于，步骤S2.所述混合物料中水的含量占总重量的9～12％。
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