一种强化铁矿烧结的液态粘结剂及其制备和应用方法

摘要

本发明涉及一种强化铁矿烧结的液态粘结剂及制备与应用方法，液态粘结剂是将可再分散乳胶粉、阴离子型聚丙烯酰胺、SiO

说明书

技术领域

本发明属于铁矿烧结领域，涉及一种强化铁矿烧结的液体粘结剂及其制备和应用方法。

背景技术

钢铁工业作为国民经济的基础原材料产业，在经济发展中具有重要地位。铁矿烧结是目 前国内外钢铁企业最广泛采用的含铁原料造块方法，为高炉提供具有一定粒度、强度且化学 成分稳定的炉料，烧结矿的技术指标直接影响高炉冶炼的效果、生产成本和产品质量。

当前我国烧结矿入炉比例占高炉含铁炉料的80％，其需求量十分巨大。近年来，我国钢 铁企业除了投资新建烧结机以扩大产能外，提高烧结生产效率也是提高烧结矿产量的重要途 径。在一定的原料和设备条件下，烧结矿生产率与垂直烧结速度直接相关，而垂直烧结速度 主要取决于烧结过程料层的透气性。提高原始料层透气性，以及减少烧结过程干燥带制粒小 球的破损，都可改善烧结的过程透气性。因此，强化铁矿制粒过程并提高制粒小球的热稳定 性是提高料层透气性的重要举措。

目前，由于制粒技术的进步，通过优化制粒参数、改进制粒工艺等方法以提高制粒效率 的空间已不大。国内外对粘结剂强化铁矿制粒展开了广泛的研究。当前用于铁矿造块的粘结 剂可分为无机和有机粘结剂两大类。无机粘结剂诸如膨润土、水玻璃、生石灰、水泥、粘土、 硅藻土、碱金属化合物和盐类等。其中应用最广的是生石灰和膨润土，其他粘结剂要么含有 有害杂质、要么存在用量高的缺点。生石灰在烧结中起熔剂和粘结剂的双重作用，其消化后 呈极细的胶体颗粒，具有较大的比表面积，可以吸附和持有大量水分，从而提高制粒效果。 然而，在制粒小球中存在未完全消化的生石灰颗粒，在烧结干燥过程进一步消化其体积将膨 胀一倍以上，使得破坏小球而产生粉末，影响烧结过程的透气性，当其高用量或在难制粒铁 矿烧结中应用时，问题尤为突出。而膨润土在烧结的碱性环境下因大量钙、镁离子的存在， 发生离子交换而使得粘结效果不佳。而有机粘结剂的应用存在添加量少，不易混匀的缺点， 尽管在常温下有较高的机械强度，但由于在高温下有机物过早分解使制粒小球的热稳定性变 坏，经受不住高温过程的热冲击。因此，研制出不仅能提高料层透气性，还能改善制粒小球 在过湿带的耐湿性，提高制粒小球在高温带的抗爆裂性的烧结粘结剂显得非常重要。

本发明的关键是开发出解决制粒小球的冷态及热态强度的液态复合粘结剂，其特点在于 分散性好、粘结力强，在工艺上简单可行且不引入杂质。粘结剂应用于铁矿烧结，改善混合 料制粒效果，提高制粒小球的冷态和热态强度，提高料层透气性，达到提高烧结速度和生产 率的目的。同时，液态粘结剂的发明为国内大量的镜铁矿、钒钛磁铁矿、含铁粉尘等难制粒 含铁资源的高效利用创造了条件，从而为缓解铁矿资源危机提供一条可行的途径。

发明内容

本发明的目的是为铁矿烧结提供一种分散性好、粘结力强的液态粘结剂，并提供相应的 制备和应用方法，将其用于铁矿烧结，可提高烧结混合料颗粒间的粘结力，改善混合料的制 粒效果，并提高制粒小球的热稳定性以减少烧结干燥过程粉末的产生，从而改善烧结过程料 层的透气性，提高烧结速度，达到提高烧结效率的目的。

一种强化铁矿烧结的液态粘结剂，是由可再分散乳胶粉、阴离子型聚丙烯酰胺、SiO₂质 量分数为30％～60％的硅溶胶、水按照0.5～1.5∶1.0～2.0∶25～40∶56.5～73.5的重量比例混合 制备得到的。

一种强化铁矿烧结的液态粘结剂的制备方法，将可再分散乳胶粉、阴离子型聚丙烯酰胺、 SiO₂质量分数为30％～60％的硅溶胶、水按照0.5～1.5∶1.0～2.0∶25～40∶56.5～73.5的重量比 例混合，三种组分溶解时控制溶液温度为50～80℃、pH值为8～10，搅拌均匀即可得到液态 粘结剂。

所述的强化铁矿烧结的液态粘结剂应用于在铁矿烧结时，在烧结原料中添加所述的液态 粘结剂制粒。具体是将铁矿石、熔剂、焦粉、烧结返矿配料后加入0.5～1.5wt％的液态粘结剂， 混匀后进行制粒；制粒时间3～6min，将制粒后的混合料布到烧结机上进行点火、烧结。

本发明液态粘结剂的特征：

(1)本发明的液体粘结剂以无机硅溶胶为主，具有杂质含量少、化学性质稳定、无 二次污染、分散性好、粘结力强及对温度的适应范围广等特点。

(2)液态粘结剂呈弱碱性，能适应烧结混合料的碱性环境及多金属离子体系，与烧结 原料具有良好的适应性。且通过液体粘结剂各组分功能的相互配合，既能满足制粒对粘结力 要求，又能满足在混合料中易于分散混匀的要求。

(3)三种组分都能在较低温度下溶于水，不需要高温高压反应，因而具有制备工艺简单、 加工成本低的特点。

本发明的有益效果：

(1)液态粘结剂中可再分散乳胶与阴离子型聚丙烯酰胺在湿态环境下具有良好的粘结性 能，同时可再分散乳胶是阴离子型聚丙烯酰胺的良好分散剂，其协同作用可大幅改善铁矿的 制粒效果。

(2)阴离子型聚丙烯酰胺在碱性环境下，呈高聚物电解质的特征，是硅溶胶SiO₂胶体 的稳定剂，且可再分散乳胶分散剂进一步促进SiO₂胶体的稳定存在。SiO₂胶体粒子具有粒 度细(10～20nm)、比表面积大的特征，在干燥过程中形成凝胶粒子填充在烧结混合料颗粒 间，与烧结物料中的CaO在热作用下可生成CaO·SiO₂薄膜，可提高制粒小球的热强度， 且阴离子型聚丙烯酰胺与混合料中Ca²⁺、Mg²⁺能络合生成凝胶体而形成网状结构，也起到提 高制粒小球热稳定性的作用。

(3)三种组分都具有良好的持水性，在烧结干燥过程中，其强持水性可抑制CaO消化， 从而减少消化膨胀所带来的粉末，可进一步提高混合料透气性。

由于粘结剂的上述作用，液体粘结剂应用到铁矿烧结，可提高垂直烧结速度 1.5～4mm/min、利用系数0.1～0.4t/(m²·h)，并能保证烧结矿的转鼓强度不降低。

具体实施方式

下面实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制发明的范围。

实施例1：液态粘结剂由乙烯-醋酸乙烯共聚合物乳胶粉、阴离子聚丙烯酰胺、SiO₂质量分数为40％的硅溶胶、水按照1.0∶1.5∶27.5∶70的重量比例混合，在温度为60℃、pH 为9的条件下制得。将该液态粘结剂应用到镜铁矿(成分见表1)烧结中，其结果见表2。在 烧结料中配入35％的镜铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe57.63％、R2.00、SiO₂4.83％、 MgO2.00％。在烧结物料中配加1％的液态粘结剂，混匀后制粒4min，然后进行点火、烧结。由 表2可知，添加1.0％的液态粘结剂进行烧结，其烧结速度比不添加粘结剂的烧结速度快 2.27mm/min、利用系数提高了0.17t/(m²·h)，转鼓强度基本相当。

实施例2：液态粘结剂由醋酸乙烯酯均聚乳胶粉、、阴离子聚丙烯酰胺、SiO₂质量分数 为35％的硅溶胶、水按照0.8∶1.2∶38∶60的重量比例混合，在温度为75℃、pH为9.5的 条件下制得。将该液态粘结剂应用到钒钛磁铁矿的(成分见表1)烧结中，其结果见表2。在 烧结料中配入58％的钒钛磁铁矿，生产的烧结矿化学成分为TFe50.64％、R2.28、SiO₂4.37％、 MgO2.51％、TiO₂8.20％。在烧结物料中配加1.5％的液态粘结剂，混匀后制粒4min，然后进 行点火、烧结。由表2可知，添加1.5％的液态粘结剂进行烧结，其烧结速度比不添加液态粘 结剂的烧结速度快2.25mm/min、利用系数提高了0.13t/(m²·h)，转鼓强度基本相当。

表1铁矿的化学组成/％

表2粘结剂强化难制粒铁矿烧结的效果