一种将钢渣压制成高炉炉料的方法.pdf

本发明涉及一种将钢渣压制成高炉炉料的方法。以钢渣为主要原料，按钢渣100%的质量比加入2～4%的膨润土、0.2～0.4%的羧甲基纤维素钠、6～8%的水和1～3%的煤粉，混合均匀后装入模具，利用压力机压制成型，经自然养护8～10天后得到机械强度高的块矿，作为高炉炉料入炉冶炼。本方法具有适用范围广、工艺流程简单、加工费用低、生产投资省的优点，同时提高了钢渣的应用价值，使钢渣资源得到了充分利用。

权利要求书
1.  一种将钢渣压制成高炉炉料的方法，将钢渣破碎，其特征在于：以钢渣为主要原料，按钢渣100%的质量比加入2～4%的膨润土、0.2～0.4%的羧甲基纤维素钠、6～8%的水和1～3%的煤粉，混合均匀后装入模具，利用压力机压制成型，经自然养护8～10天后得到机械强度高的块矿，作为高炉炉料入炉冶炼。

2.  根据权利要求1所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于钢渣粒度组成为﹣0.074mm占84~89%，膨润土粒度组成为﹣0.074mm占98~100%，煤粉粒度组成为﹣0.074mm占88~95%。

3.  根据权利要求1所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于压力机压制成型的压力为30.6～51.0MPa。

4.  根据权利要求1-3所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:4:0.2:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在压力机上在30.6MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，作为高炉炉料入炉冶炼。

5.  根据权利要求1-3所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在压力机上在30.6MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿 ，经自然养护8天后，作为高炉炉料入炉冶炼。

6.  根据权利要求1-3所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在压力机上在40.8MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，作为高炉炉料入炉冶炼。

7.  根据权利要求1-3所述的将钢渣压制成高炉炉料的方法，其特征在于将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:7的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在压力机上在40.8MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，作为高炉炉料入炉冶炼。

说明书一种将钢渣压制成高炉炉料的方法
技术领域
本发明属于钢渣综合利用技术领域，特别涉及一种将钢渣压制成高炉炉料的方法。
背景技术
钢渣是钢铁企业在生产钢铁产品时产生的固体废弃物，钢渣的排出量极大，约为粗钢产量的15～20%，这些钢渣中含有较高的铁含量，是一种极为宝贵的二次资源。充分利用钢渣，不仅能够缓解铁矿资源紧张的问题，还能解决其带来的资源浪费、环境污染问题，降低企业生产成本。
目前，钢铁企业内部回收处理钢渣的主要方法有配入烧结和球团含铁原料中。但直接配入烧结原料中会出现烧结利用系数降低、能耗高、烧结矿质量下降等问题。几种球团法也有生产流程复杂，成本高、投资大的问题。压制成型方法具有工艺流程简单、加工费用低及生产投资省等优点，是一种很有潜力的生产方法。但目前的压制成型方法中，为了提高块矿机械强度，保证其在入炉及入炉翻转挤压时不会粉碎，大多会配入较高比例的膨润土，一般膨润土配比为10%；但膨润土中含有大量的杂质，不仅降低块矿铁品位，还增加冶炼渣量，严重恶化了高炉冶炼。
发明内容
本发明的目的是保证所压块矿在满足落下强度的同时降低膨润土配比，为此提供一种膨润土配比较低、块矿强度高且冶炼效果好的一种将钢渣压制成高炉炉料的方法。
 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：以钢渣为原料，按原料的重量比加入2～4%的膨润土、0.2～0.4%的羧甲基纤维素钠、6～8%的水和1～3%的煤粉，搅拌均匀后装入模具，利用压力机压制成型，经自然养护8天后得到机械强度高的块矿，作为高炉炉料直接入炉冶炼。
所述钢渣粒度组成为﹣0.074mm占84~89%，膨润土粒度组成为﹣0.074mm占98~100%，煤粉粒度组成为﹣0.074mm占88~95%。
所述加压成型的设备为压力机，成型压力为30.6～51.0MPa。
本发明的有益效果是：1、本以钢渣为主要原料，配加一定的粘结剂和煤粉，压制成型经自然养护后直接进入高炉冶炼，方法适用范围广、膨润土用量低、块矿强度高，并且提高了钢渣的应用价值，使钢渣资源得到了充分利用。
2、采用的粘结剂为膨润土配加羧甲基纤维素钠，不仅粘结效果好，同时与单一使用膨润土相比，大幅度降低了膨润土的用量，避免了因膨润土的过量加入而造成的铁品位降低及对高炉冶炼的恶化。
3、以压力机为成型设备，不仅生产工艺简单方便，且制得的块矿形状能随模具的改变而改变，满足各种需求。
4、本方法在原料中加入了煤粉，可在块矿进入高炉冶炼后有效地促进炉内还原反应，强化高炉冶炼，有利于生产。
本方法具有适用范围广、工艺流程简单、加工费用低、生产投资省的优点，同时提高了钢渣的应用价值，使钢渣资源得到了充分利用。
附图说明
图1为本方法的生产工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非对其保护范围的限制。
以下实施例钢渣为转炉钢渣；膨润土性质为：吸水率37.33%、吸蓝量457.5%、膨胀率18%、胶质价102%；煤粉为普通无烟煤，成分为：C 78.38%、Ad 12.50%、Vd 8.31%、Md 0.81%。
为了满足强度，保证块矿入炉及入炉翻转挤压时不会粉碎，要求所压块矿经自然养护后从 2m高处落下不会碎裂，因此，以下实施例中，衡量块矿质量的主要指标为其落下强度。
测落下强度时，取20个块矿，于2m高处落下到钢板上，直到块矿碎裂，分别记下各自落下的次数，取其平均值为落下强度。根据入炉的要求，落下强度至少为3.0次/2m。
以下实施例的目的是在尽可能降低膨润土配比的情况下，使冷压块矿的机械强度达到要求。
以下实施例是在试验的基础上获得的。
本方法先期进行了原压块工艺，膨润土配比为10%时的试验，然后在保证所压块矿在满足落下强度的同时降低膨润土配比。
影响冷压块矿机械强度的因素主要有成型压力、膨润土配比、混合料水分等。
原压块方法中，膨润土配比为10%，因此，保持膨润土配比10%不变，水分配比为8%，进行不同压力条件下压块试验。
试验数据见表1。
表1  压力大小对落下强度的影响

由表1实验结果可知，当压制压力为10.2 MPa时，落下强度仅为1.2次/2m，但当压力提高到40.8 MPa时，落下强度提高到4.7次/2m，但当压力继续提高时，落下强度却有一定程度的下降。这是由于随着压力的增加，原料颗粒间的空气逐渐被挤压排除，团矿内颗粒间的距离减小，颗粒间的接触条件改善，颗粒间的粘结作用增强，所以落下强度提高，但物料分子间所承受的压力也有一定极限，当压力超过该极限时，物料分子间便会出现滑移，导致物料被压溃，所以当压力继续提高时，落下强度会有一定程度的降低。
当压块压力为30.6 MPa时，落下强度为3.8次/2m，此时即满足强度要求，且压力较高时既造成能耗浪费也易造成设备磨损，因此压块压力定为30.6 MPa。
 以此为依据，降低膨润土用量，在压块压力为30.6 MPa的条件下，不同膨润土配比对落下强度的影响，见表2。
表2  膨润土配比对落下强度的影响

 由表2试验结果可知，当逐渐降低膨润土用量时，落下强度会逐渐降低。这是因为膨润土是起着高分散粘结剂的作用，能提高颗粒间的粘结力及内摩擦力，当膨润土配比降低时，颗粒间粘结不够，落下强度就会降低。
当膨润土用量为8%时，落下强度刚好为3.1次/2m，当用量为6%和4%时，落下强度分别为2.7次/2m和2.2次/2m。
当膨润土配比为8%，块矿落下强度可达到3.1次/2m，但是配比还是较高，继续尝试降低膨润土配比。设计在压块混合料中加入亲水性有机纤维，在块矿中起到类似于钢筋混凝土中的钢筋骨架作用和网络作用。通过其网络表面的吸附水和矿粉颗粒发生吸附将矿粉颗粒牢固的吸附在一起，使矿粉颗粒之间的作用力增强。见表3。
表3  有机纤维用量对落下强度的影响
 
  由试验结果可知，加入有机纤维素确实可以提高块矿的落下强度，当膨润土配比为4%时，有机纤维添加量达到0.3%时，平均落下强度正好达到3.0次/2m。
有机纤维有两种形式，一种是短纤维，另一种是长纤维，由于纤维素很细很难在混合料中均匀分散开，且随着用量的增加越来越难散开，混合料难以混合均匀。因此有机纤维的适宜用法为添加短纤维0.3%。
混合料的水分对压制成型过程有着重要的作用。适宜的水分可以减少压块原料与模壁、原料间颗粒与颗粒之间的摩擦阻力，在一定的压力下紧密堆积，使块矿有较好的的强度。在成型压力30.6 MPa，膨润土配比4%时，有机纤维添加量0.3%时，混合料水分的试验结果见表4。
 表4  混合料水分对块矿落下强度的影响
 
 由试验结果可知，当水分从4%增加到6%的过程中，块矿落下强度由2.9次/2m提高到3.4次/2m，这是由于随着水分的增加，压制成型时混合料颗粒间水充满率增大，降低了颗粒间的摩擦阻力，颗粒间粘结力增强，所以落下强度提。但水分进一步增加时，落下强度却会降低。而且在压制过程发现，当水分超过6%后，压制成型时块矿表面会生出少量水。因此确定，压制时适宜水分为6%。
配入一定量的煤粉可更有效促进炉内还原反应，有利于生产，因此在强度满足要求的条件下配煤粉。
表5  煤粉添加量与块矿落下强度的影响

 由试验数据可知，当煤粉含量为3%时，块矿的落下强度有极少量的提高，由于每份粒度比例比钢渣粒度更细，在压制时，煤粉颗粒填充于钢渣颗粒之间，起到一定的润滑作用，提高了块矿的塑性。但继续提高煤粉配比时，落下强度急剧下降，这是由于煤粉的亲水性比钢渣粒度更小，加入超过一定比例后，会恶化块矿颗粒之间的粘结情况，降低落下强度。
根据以上试验，本发明的最佳实施例如下。
实施例1
将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:4:0.2:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在TYE-200万能压力机上在30.6MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，其落下强度为3.5次/2m，能满足入炉要求，作为高炉炉料入炉冶炼。
 实施例2
将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在TYE-200万能压力机上在30.6MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿。
对比实施例1，膨润土用量下降，羧甲基纤维素钠用量相应上升，同样自然养护8天后，其落下强度能达到3.8次/2m，能满足入炉要求，作为高炉炉料入炉冶炼。
通过实施例1-2可知，本方法能在保证钢渣块落下强度的基础上，最大幅度降低膨润土用量，改善高炉冶炼环境。
实施例3
将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:6的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在TYE-200万能压力机上在40.8MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，其落下强度能达到4.0次/2m，强度能满足入炉要求，作为高炉炉料入炉冶炼。
通过实施例1-3可知，在其他条件最优的前提下，适当增大压力，可提高钢渣块落下强度。
实施例4
将钢渣、膨润土、羧甲基纤维素钠、煤粉和水按照质量分数为100:2:0.4:3:7的比例混合均匀，然后称取混合料，加入到直径为50mm模型中，在TYE-200万能压力机上在40.8MPa的压力下压制成Ф50mm×50mm的块矿，经自然养护8天后，其落下强度能达到3.8次/2m，强度能满足入炉要求，作为高炉炉料入炉冶炼。
通过实施例1-4可知，在其他条件最优的前提下，增加水分，不利于钢渣块落下强度的增强。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。