本發(fā)明涉及一種球團礦的制備方法，特別涉及一種用于氫基豎爐的超高品位均質(zhì)微孔球團礦的制備方法，屬于球團礦制備。

背景技術(shù)：

1、球團礦具有鐵品位高、工序能耗低、污染排放小等優(yōu)點，是氫基豎爐-電爐短流程冶煉的優(yōu)質(zhì)爐料。由于氫基豎爐工藝溫度低，球團中的脈石和有害元素都存留在dri中，會增大后續(xù)冶煉流程的能耗與成本，因此，在鋼鐵短流程工藝中，所用球團礦tfe品位應(yīng)盡可能高。采用超高品位球團礦進行氫基豎爐還原，不僅能降低后續(xù)冶煉能耗，而且制備的高純直接還原鐵還是短流程冶煉純凈鋼與特種鋼的優(yōu)質(zhì)原料。目前，氫基豎爐用球團礦主要是采用tfe品位為67~69wt.%的高品位鐵精礦配加膨潤土等無機粘結(jié)劑，制備成tfe品位67wt.%左右的高品位球團礦用于氫基豎爐直接還原鐵生產(chǎn)。

2、近年來，隨著選礦技術(shù)的發(fā)展，利用中、低品位鐵礦資源經(jīng)過多級精選生產(chǎn)tfe>71.5wt.%，sio2<0.5wt.%的高品位鐵精礦，能夠滿足超高品位球團礦生產(chǎn)的要求。然而經(jīng)過多級精選所得超高品位鐵精礦具有粒度細、反應(yīng)活性高、脈石含量少等特點。無論是采用鏈箅機-回轉(zhuǎn)窯工藝，還是采用帶式焙燒機工藝制備的超高品位球團礦，均存在球團固結(jié)強度低，焙燒溫度高，球團結(jié)構(gòu)不均勻、易產(chǎn)生殼核結(jié)構(gòu)等問題。不僅會增加超高品位球團礦制備的工序能耗，而且在氫基豎爐還原過程中，球團礦內(nèi)外結(jié)構(gòu)不均會影響球團的還原速率，并且導(dǎo)致更加嚴重的應(yīng)力膨脹、開裂與粉化。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中高品位鐵精礦在制備超高品位球團礦過程中，存在焙燒溫度高、球團結(jié)構(gòu)不均勻、用于氫基豎爐還原過程中易發(fā)生應(yīng)力膨脹、開裂與粉化等技術(shù)問題。本發(fā)明的目的旨在提供一種用于氫基豎爐的超高品位均質(zhì)微孔球團礦的制備方法，該方法可以獲得強度高且具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的超高品位球團礦，賦予其良好的氫基豎爐還原性能以及較低的還原膨脹率，同時降低了超高品位球團礦生產(chǎn)過程中的能耗與排放，為發(fā)展氫基豎爐提供基礎(chǔ)保障。

2、為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種用于氫基豎爐的超高品位均質(zhì)微孔球團礦的制備方法，該方法是將超高品位鐵精礦與有機粘結(jié)劑依次經(jīng)過混勻、潤磨和造球，得到超高品位生球；所述超高品位生球依次經(jīng)過鼓風(fēng)干燥段、抽風(fēng)干燥段、預(yù)熱段、升溫段、微波焙燒段、冷卻i段、冷卻ii段與冷卻iii段的熱處理，得到超高品位均質(zhì)微孔球團礦；

3、所述超高品位生球經(jīng)過升溫段后氧化度控制在70~80%范圍內(nèi)；

4、所述微波焙燒段的工藝條件為：微波功率為915～2450mhz，焙燒溫度為1200~1250℃，焙燒時間為15~25min。

5、所述冷卻i段采用氧氣脫除至體積分數(shù)小于3%的空氣冷卻，且冷卻i段產(chǎn)生的熱廢氣經(jīng)過補熱至1150~1180℃后循環(huán)至升溫段；

6、所述冷卻ii段采用空氣冷卻，且冷卻ii段產(chǎn)生的熱廢氣循環(huán)至預(yù)熱段。

7、本發(fā)明技術(shù)方案的關(guān)鍵是在于：利用超高品位鐵精礦制備出強度高且具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的超高品位球團礦，其不但具有較好的還原性，同時能夠有效抑制氫基還原過程中的膨脹、開裂和粉化。更具體來說，一方面，利用有機粘結(jié)劑結(jié)合強力混勻、潤磨以及造球等工藝，能夠制備出粒度分布均勻、球形度高、微孔結(jié)構(gòu)與成分均勻的超高品位生球，可以有效抑制后續(xù)微波焙燒過程中局部電場累積引發(fā)的熱點現(xiàn)象，避免球團礦受熱不均等問題；二方面，通過控制球團礦進入微波焙燒前的氧化度為70~80%，同時結(jié)合低溫氧化、快速升溫以及微波焙燒的熱工制度，在提高顆粒固相擴散活性的同時，促進球團內(nèi)外層均勻固結(jié)，從而制備出強度高且具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的球團礦，有利于提高球團還原速率，抑制球團結(jié)構(gòu)不均導(dǎo)致的應(yīng)力膨脹、開裂與粉化；三方面，通過優(yōu)化球團熱處理與冷卻過程的熱工制度與風(fēng)流系統(tǒng)，不但可以降低球團在升溫過程中球團的氧化速率，而且可以控制球團冷卻過程中的氧化程度，以調(diào)節(jié)超高品位球團的礦物組成，在球團礦中保留一部分fe3o4，以降低還原過程中fe2o3晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的膨脹與粉化。

8、作為一個優(yōu)選的方案，所述超高品位鐵精礦的tfe質(zhì)量分數(shù)≥71.5%，feo質(zhì)量分數(shù)≥27%，粒度分布為0.5~70μm，中值粒徑d50≤20μm。超高品位鐵精礦是現(xiàn)有技術(shù)中易于獲得的原料。

9、本發(fā)明的超高品位均質(zhì)微孔球團礦指的是以超高品位鐵精礦制得的球團礦。

10、作為一個優(yōu)選的方案，所述超高品位鐵精礦與所述有機粘結(jié)劑的質(zhì)量百分比組成為99.94~99.80%:0.06%~0.20%。采用有機粘結(jié)劑可以避免無機粘結(jié)劑帶來的球團礦品位降低。

11、作為一個優(yōu)選的方案，所述有機粘結(jié)劑包括羧甲基纖維素鈉、陰離子型聚丙烯酰胺、可溶性淀粉、腐殖酸鈉中至少一種。這些有機粘結(jié)劑為現(xiàn)有技術(shù)中較為常規(guī)的有機粘結(jié)劑類型。

12、作為一個優(yōu)選的方案，所述潤磨的條件為：原料水分控制為6~7.5wt.%，潤磨時間為3~5min。通過潤磨處理可以提高成分分布的均勻性，防止微波焙燒過程中出現(xiàn)受熱不均現(xiàn)象。

13、作為一個優(yōu)選的方案，所述造球采用圓盤造球機實現(xiàn)，造球過程中超高品位生球的水分含量控制為8.5~9.0wt.%，造球時間為8~10min，圓盤傾角為43°~45°。通過控制圓盤造球機的工藝參數(shù)條件，可以獲得粒徑均勻，球形度較高的球料，有利于提高微波焙燒的均勻性。

14、作為一個較優(yōu)選的方案，所述超高品位生球的直徑為12~14mm，球形度大于0.9。

15、作為一個優(yōu)選的方案，所述冷卻i段產(chǎn)生的熱廢氣經(jīng)過燒嘴補溫至1150~1180℃后循環(huán)至升溫階段，其中，補溫過程中燒嘴的空氣過剩系數(shù)為1.05~1.1。本發(fā)明的冷卻i段采用的冷卻氣體，是利用鋼鐵工業(yè)中空氣分離制氧設(shè)備的副產(chǎn)氣體，其氧氣體積分數(shù)小于3%。通過在冷卻i段采用低氧濃度的氣體，主要是基于冷卻i段的球團溫度高，而采用低氧氣體冷卻，能減少冷卻過程中球團的氧化，從而保留部分fe3o4，以降低氫基豎爐還原過程中fe2o3晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的膨脹與粉化，并且將冷卻i段熱廢氣（必要時利用燒嘴補熱，以滿足球團升溫段溫度要求）循環(huán)至升溫段進行球團升溫，從而可以降低升溫過程中球團氧化速率，從而控制升溫后球團氧化程度。

16、本發(fā)明涉及的空氣過剩系數(shù)指的是實際供給的空氣量和理論空氣需要量之比稱之為過?？諝庵笖?shù)。

17、作為一個優(yōu)選的方案，所述冷卻ii段產(chǎn)生的熱廢氣溫度為750~820℃，循環(huán)至預(yù)熱階段。

18、作為一個優(yōu)選的方案，所述冷卻iii段采用空氣冷卻，且冷卻iii段產(chǎn)生的熱廢氣溫度為300~400℃，循環(huán)至鼓風(fēng)干燥階段。

19、作為一個優(yōu)選的方案，所述升溫段產(chǎn)生的熱廢氣溫度為450~550℃，循環(huán)至抽風(fēng)干燥階段。

20、本發(fā)明通過對熱廢氣的循環(huán)利用，能夠有效降低工藝能耗與成本，實現(xiàn)余熱高效利用。

21、?作為一個優(yōu)選的方案，所述鼓風(fēng)干燥段的熱處理時間為2~3?min。

22、作為一個優(yōu)選的方案，所述抽風(fēng)干燥段的熱處理時間為4~5?min。

23、作為一個優(yōu)選的方案，所述預(yù)熱段的熱處理時間為8~10min。

24、作為一個優(yōu)選的方案，所述升溫段的熱處理時間為3~4min。

25、本發(fā)明的超高品位均質(zhì)微孔球團礦中fe3o4含量為4~10wt.%，能夠在改善超高品位球團礦氫基豎爐還原性的同時，降低球團礦的還原膨脹率。

26、本發(fā)明的微波焙燒溫度進一步優(yōu)選為1220~1230℃。

27、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案的有益效果在于：

28、（1）本發(fā)明通過有機粘結(jié)劑結(jié)合強力混勻、潤磨以及適宜的造球工藝，制備出粒度分布均勻、球形度高、微孔結(jié)構(gòu)與成分均勻的超高品位生球，能夠抑制微波焙燒過程中局部電場累積引發(fā)的熱點現(xiàn)象，避免球團礦受熱不均。

29、（2）本發(fā)明通過在微波焙燒前控制球團礦適宜氧化度，同時結(jié)合低溫氧化、快速升溫以及微波焙燒直接加熱的熱工制度，在提高顆粒固相擴散活性的同時，促進球團內(nèi)外層均勻固結(jié)，從而制備出強度好且具有均勻微孔結(jié)構(gòu)的球團礦，有利于提高球團還原速率，抑制球團結(jié)構(gòu)不均導(dǎo)致的應(yīng)力膨脹、開裂與粉化。

30、（3）本發(fā)明通過優(yōu)化球團熱處理與冷卻過程的熱工制度與風(fēng)流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)超高品位球團礦物組成，在球團礦中保留一部分fe3o4，可降低還原過程中fe2o3晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的膨脹與粉化。

31、（4）本發(fā)明采用鋼鐵工業(yè)空氣分離制氧設(shè)備的副產(chǎn)氣體在冷卻i段對球團進行冷卻，除氧后所得低氧濃度氣體用于冷卻i段的球團冷去，可以減少冷卻過程中球團的氧化，從而保留部分fe3o4，以降低氫基豎爐還原過程中fe2o3晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的膨脹與粉化，并且將冷卻i段熱廢氣含氧量低，循環(huán)至升溫段進行球團升溫，不但可以降低升溫過程中球團氧化速率，從而控制升溫后球團氧化程度，而且可以用于球團升溫過程，能夠有效降低工藝能耗與成本，實現(xiàn)余熱高效利用。