一种膨润土性能评价方法和铁矿球团生球制备方法

摘要

本发明公开了一种膨润土性能评价方法和铁矿球团生球制备方法，属于钢铁冶炼技术领域。它包括先确定膨润土的吸水率和粘度数值，再根据膨润土的吸水率和粘度数值的相对大小来预测利用该膨润土制备的生球的落下强度，根据落下强度的高低来评价膨润土性能的优劣。本发明能根据膨润土的吸水率和粘度数值大小评价膨润土的性能，快速、精确评估和选用性能优异的膨润土；进一步地，将选出的膨润土与铁精粉混合造球，能够得到落下强度优异的铁矿生球。

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，更具体地说，涉及一种膨润土性能评价方法和铁矿球团生球制备方法。

背景技术

膨润土作为球团过程中的添加剂运用，大量试验研究表明造球过程中添加一定量的膨润土能显著改善球团质量，包括：生球落下强度和抗压强度以及爆裂温度。现阶段膨润土主要有：钙基膨润土、钠基膨润土和有机改性的复合膨润土。国内的研究主要集中在将保有量较大的钙基膨润土进行物理提纯或钠化改性，或者对膨润土添加有机粘结剂的方式制备复合膨润土。

蒙脱石含量、吸蓝量、胶质价、膨胀倍数、吸水率等是被国内外公认的评价膨润土物理性能的重要指标，一些学者进行了关于膨润土的物理性质指标对于球团性能的影响，张玉柱等人的研究中指出利用对实验数据的线性回归，生球的抗压强度并没有跟胶质价和膨胀倍数之间存在明显的线性关系，在生球落下强度方面与胶质价的关系显著。但是关于膨润土粘度对生球落下强度的影响的研究较少，基于现有评价膨润土性能的指标，大量学者研究不能明确哪种指标有利于改善生球的落下强度，所以找到对生球落下强度贡献率较大的影响因素十分重要，在研究出有利于生球落下强度的指标后，再验证相关有利因素来提高生球的落下强度。

因此，为解决如何改善膨润土质量提高生球落下强度，研究膨润土物理性质提高生球质量的方法十分必要。

发明内容

1.要解决的问题

针对现有技术中缺乏一种通过评价膨润土性能来提升铁矿球团生球强度的方法，以及现有技术中的评价方法无法精准预测生球落下强度值的问题，本发明提供一种膨润土性能评价方法和铁矿球团生球制备方法；通过检测膨润土的吸水率和粘度的数值大小，根据吸水率和粘度的相对数值来判断膨润土的性能优劣，从而有效解决现有技术中膨润土评价方法单一，以及无法精准预测生球落下强度值的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明的一种膨润土性能评价方法，用于制备铁矿球团生球，先确定膨润土的吸水率和粘度数值，再根据膨润土的吸水率和粘度数值的相对大小来预测利用该膨润土制备的生球的落下强度，根据落下强度的高低来评价膨润土性能的优劣。

优选地，预测出的落下强度为Y

优选地，所述吸水率为z

优选地，所述粘度为z

优选地，所述膨润土的2h吸水率为100％～600％，粘度为1Mpa·s～10Mpa·s。

优选地，所述膨润土中的水分为2％～15％，其膨胀倍数为1mL/g～30mL/g，其胶质价为1mL·(15g)

本发明的一种铁矿球团生球制备方法，将膨润土和铁精粉混合制备铁矿球团生球；所述膨润土的选用方法为：根据本发明中所述的一种膨润土性能评价方法来评价多种膨润土性能的优劣，选用根据评价结果判断出性能较优或最优的膨润土。

本发明通过对多种具有不同物理性质的膨润土，按照相同配比进行造球试验，通过MATLAB多元线性回归分析试验结果，找到对生球落下强度贡献较大的物理性质为吸水率和粘度，再利用制备复合膨润土的方法，改变粘度指标，进行造球试验，对比试验结果，得出一种提高生球落下强度的方法。

优选地，所述膨润土和铁精粉的质量比为1：(40～60)。

优选地，所述铁精粉包括乌克兰精粉、巴西精粉、澳精其中一种或多种；铁精粉中包括不低于65wt％的TFe和3wt％～8wt％的SiO

优选地，将膨润土和铁精粉混合造球的时间为10min～30min，制得的生球水分控制为5％～10％。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明的一种膨润土性能评价方法，通过检测膨润土的吸水率和粘度数值大小，再根据特定的关系式计算出铁矿球团生球的预测落下强度Y

(2)本发明的一种铁矿球团生球制备方法，根据本发明的膨润土性能评价方法选出性能优异的膨润土，或者根据多种膨润土的吸水率和粘度的相对大小来制备合适的复合膨润土，进而获得吸水率和粘度适宜的复合膨润土，最后将选出的膨润土与铁精粉混合造球，能够得到落下强度优异的铁矿生球。

附图说明

图1为本发明的落下强度样本残差图；

图2为本发明的x

图3为本发明的x

图4为本发明利用膨润土A～I制备出生球的落下强度预测值和实际值对比图；

图5为本发明利用膨润土J和K制备出生球的落下强度预测值和实际值对比图；

图6为本发明的一种膨润土性能评价方法和铁矿球团生球制备方法流程示意图。

具体实施方式

下文对本发明的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本发明可实施的示例性实施例，其中本发明的特征由附图标记标识。下文对本发明的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本发明的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本发明的特点和特征的描述，以提出执行本发明的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

申请人发现膨润土是球团过程中添加的重要粘结剂，膨润土性质的优劣对生球落下强度起到关键性的作用。在本实施例中，申请人选择9种膨润土进行试验，参照图6，具体步骤如下：

(1)检测9种膨润土的物理性质：对9种膨润土的物理性质(水分、吸蓝量、蒙脱石含量、胶质价、吸水率、粘度、膨胀倍数)进行检测，检测结果如表1所示。

表1、9种膨润土的物理性质

(2)造球试验：将各膨润土分别和铁精粉混合造球，其中膨润土添加量占膨润土和铁精粉的混合物2.1wt％，其中铁精粉选用2kg乌克兰精粉，本实施例中的乌克兰精粉含有65.30wt％的TFe和7.78wt％的SiO

(3)分析数据：对造球试验结果利用MATLAB多元线性回归进行分析，首先将影响生球质量的膨润土物理性质转化成多元线性回归模型可用的自变量x

表2、自变量归一化结果

将归一化后的自变量x和因变量Y

表3、落下强度样本输出结果

由表3可知b回归系数均在回归系数区间bint之内，残差值r也都在可信残差区间之内，另外用于检验回归模型的统计量stats为0.9095、6.0316、0.0850、0.1844，其中相关系数r

Y

根据式子(1-1)分析归一化膨胀倍数和归一化蒙脱石含量为负相关，归一化吸水率、归一化粘度和归一化胶质价对生球的落下强度呈正相关的作用，所以为了保证模型成立并删除残差图中的异常点，进行下一步，将各因素以不同的组合方式导入回归方程，具体回归步骤如下：进入各因素导入模型。

如图2所示，红色x

根据式子(1-2)和图3可知，此次模型的显著性R-square＝0.885008，说明回归模型显著，概率值P＝0.00152057＜0.05，所以回归成立。最优回归方程最终含有x

Y

对于公式(1-2)需要说明的是，尽管Y

(4)落下强度预测值Y

如图4所示，从生球落下强度预测值和实际值的对比图可以看出，matlab预测值与实际之有微小的差距，但是整体规律与实际值呈现趋势相同，非常接近，所以该回归方程可信程度较高。

(5)验证方程试验

选择新的两种膨润土分别作为实施例1和2，按照相同实验方法进行造球实验，将吸水率和粘度数据代入回归方程后比较预测值和实际落下强度的区别。两种新的膨润土物理性质如下表4所示。

表4、实施例1和2的生球吸水率、粘度、实际落下强度和预测落下强度对比

根据(3)步骤中的归一化可以计算得到归一化吸水率x

按照回归方程中归一化的范围对新的膨润土物理性质进行处理，结果分别为：膨润土J的归一化吸水率为0.3960、归一化粘度为1.55，膨润土K的归一化吸水率为0.3940、归一化粘度为0.4438，代入式1-2得出落下强度预测值，记录于表4中。图5为生球落下强度实际值和预测值的对比。

通过选择实施例1～2中新的膨润土对多元线性回归方程进行检验，发现回归方程预测值依然准确表达生球落下强度，预测准确度能保持在93％以上，所以本申请回归方程成立，能够达到预测膨润土性能和提升生球落下强度的目的。

进一步地，作为对比分析，申请人对比了国家标准GB/T20973-2007冶金球团用膨润土一级品标准，具体如下表5：

表5、国家标准GB/T20973-2007冶金球团用膨润土一级品标准

从表5中可以看到，根据膨润土一级品标准，膨润土H的物理性质指标满足需求，但是相对于膨润土D和G两种膨润土虽然在吸水率方面不能满足一级品标准，但是在实际造球实验结果中膨润土D和G的生球落下强度相对膨润土H更高，所以现有的评价膨润土的标准并不能准确表现膨润土的品质，引入粘度指标可以很好的评价现有的膨润土以及有机复合膨润土，本申请的技术方案具有一定的优越性。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本发明。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例，但是本发明并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本发明的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。质量、温度、时间、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，1-50的范围应理解为包括选自1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49或50的任何数字、数字的组合、或子范围、以及所有介于上述整数之间的小数值，例如，1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8和1.9。关于子范围，具体考虑从范围内的任意端点开始延伸的“嵌套的子范围”。例如，示例性范围1-50的嵌套子范围可以包括一个方向上的1-10、1-20、1-30和1-40，或在另一方向上的50-40、50-30、50-20和50-10。