一种高爆裂温度的含碳球团 【技术领域】
本发明涉及水平移动床还原工艺所用的钢铁厂含铁氧化物配碳球团生球制作技术领域，特别涉及一种高爆裂温度的含碳球团。
背景技术
将铁矿粉或钢铁厂粉尘加入含碳材料后制成含碳球团，干燥后，在高温下经水平移动床还原工艺(如转底炉工艺、直底炉工艺等)，将其直接还原成一定金属化率的含铁炉料和将球团中的锌等金属还原挥发收集起来，分别将前者用于钢铁厂的炼铁或炼钢，后者用于锌品生产的原料是非高炉炼铁和钢铁厂粉尘综合利用的重要方法。在这种方法中，提高含碳球团生球的干燥速度是增加整个工艺效率的重要环节。
提高含碳球团干燥速度最有效的手段是将其在高温动态气流下加热，动态气流温度越高，球团干燥速度越快，但不同成分(包括添加了不同粘结剂)、不同加工方式(如压球还是滚动成球)，不同成分的生球团，其耐受动态气流温度的程度有差别，表现在：
在相同含水量、相同的动态气流温度和速度下，有的成分或结构的球团会产生裂纹或爆裂，有的成分的球团或结构爆裂的数量少，甚至不爆裂，产生裂纹或爆裂的球团易碎，不但无法进一步进行正常的高温还原，还会恶化正常球料的高温还原过程，须加以避免或消除。
现有技术用动态爆裂温度或动态破裂温度这一测量指标来衡量生球团耐受动态气流温度的差别程度，所测得的动态爆裂温度或动态破裂温度越高，说明该种球团耐受动态气流的温度越高，即使在较高的动态气流温度下干燥也不会产生爆裂，因此，可得到高的干燥速度和效率。
现有技术中，用于含碳球团制作的方法有压球、圆盘滚球和圆筒滚球，成球方法的选择与后续的生球还原工艺或焙烧工艺有关，本发明是针对与水平移动床还原工艺相配套的的含碳球团圆盘滚球方法所作的改进。
一般来说，无论采用压球、圆盘滚球和圆筒滚球造球，加入粘结剂都可能对含碳球团的爆裂温度产生影响，现有技术中可以采用的粘结剂(如中国专利CN200610018299.9所公开的)有膨润土、石灰、水泥、硅酸钠、硼酸盐、粘土，煤焦油，石油渣、粉煤灰、纸浆废液、糖浆、海洋植物、腐植酸、各种淀粉、水玻璃、佩利多、聚丙稀酰胺等。但检索表明，在水平移动床还原工艺上应用圆盘滚球方法生产含碳球团所用的粘结剂则仅见膨润土和玉米粉粘合剂，见PCT/JP2001/009523。
表1膨润土的典型化学组成(wt/％)：
Tfe SiO2 CaO MgO Al2O3 Na2O K2O Ig 1.51 63.21 0.99 2.90 14.96 1.79 0.38 13.62
由表1可见，其主要成分是SiO2，属酸性物质，在含碳球团元盘造球中作为粘结剂使用的缺点在于：其作为杂质留在还原球团中，增加了还原后金属化球团的杂质量，降低了产品的品位，为后续加工增加了负担。玉米粉粘合剂的问题在于价格较贵，增加了成本。其它粘合剂虽然原则上可用于元盘造球制做含碳球团，但其加入量及加入方法如何才能使其较现有技术更有竞争力则是未知的。
此外，水分和不同成分粒度对含碳球团的爆裂温度也都有影响，如PCT/JP2001/009523在以膨润土和玉米粉作粘合剂时，选定的合适水分为8-13％，对包含粉尘和含碳粉体的原料粒径要求为：10μm以下的粒径粉体20-80％。由于水分和成分粒度不仅对爆裂温度有较大影响，同时对生球的抗压强度和落下强度也有较大影响，而生球强度对于生球输运效率和高温还原还原性的保证均有很大影响，因此，在引入新的粘结剂，设法提高爆裂温度的同时，最好能够保持和提高生球的抗压强度和落下强度，至少是不降低生球的强度，这就使与新的粘结剂配套的水分和原料粒度对爆裂温度和抗压强度的影响也在本发明的考虑之内。
现有技术含碳球团的爆裂温度只在200℃附近，其值偏低，既满足不了球的烘干效率的要求，同时，由于可用作烘干的废气温度均超高于200℃而不能直接使用，不得不对废气进行降温处理，降低了工艺效率，提高了工艺成本，因此，也有改变的必要。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种高爆裂温度地含碳球团，引入成本低、来源广、不降低还原后金属化球团品位、且能有效提高圆盘造球含碳生球动态破裂温度的粘结剂；确定与新粘结剂相适应的造球水分，成分粒度等参数，以保证新粘结剂在提高球团爆裂温度效果的同时，至少不降低含碳生球的强度。另外，通过提高现有技术中含碳球团爆裂温度，使较高温度的废气可以直接使用，实现环保和节能效果。
为达到上述目的，本发明的技术方案是，
一种高爆裂温度的含碳球团，其干基成分质量百分比为：腐植酸钠0.5～1.0％；消石灰1～3％，含碳原料10-25％，其余干基成分为含铁氧化物的粉尘；湿球团含水份为9-11％。
进一步，所述的含碳原料中粒度在10μm以下的粒子占90％或以上。
所述的含铁氧化物的粉尘和含碳原料为高炉瓦斯泥和/或煤灰。
本发明的有益效果
本发明含碳生球团的爆裂温度有明显提高。当采用腐植酸钠、消石灰组成粘结剂时，爆裂温度提高了210℃。
通过控制调节含碳物质粒度的措施后，爆裂温度又提高了100℃，即爆裂温度提高了310℃。含碳生球团的合适含水量也略有减少，降低了水的耗量。
不仅如此，采用本发明所述的调节含碳物质粒度的措施后，含碳生球团的抗压强度和落下强度也有较明显的提高，湿球抗压强度值提高了5.8-6.1N/球，干球抗压强度值提高了4.4-5.1N/球。湿球落下强度提高了3.5次/球。干球落下强度提高了3.5次/球。
腐植酸钠、消石灰组成粘结剂成本下降，且增加的石灰成分对球团还原后进入炼铁或炼钢都可起有用的熔剂作用。
上述有益效果的取得，可从机理上分析如下：1.Ca(OH)2可与腐植酸钠反应生成络合物，此外，Ca(OH)2中钙离子可使腐植酸钠高分子发生凝聚作用，由线型分子转变为网状胶体，这两种作用大大减少了粘结剂亲水基团，同时有提高球团强度和爆裂温度的作用。试验表明：这些作用在不同的球团加工方式和不同的加入量下所起的作用和效果有很大差异，在元盘造球条件下，当腐植酸钠加入量小于1％时，对爆裂温度的提高有显著作用，而当其加入量大于1％时，对爆裂温度的提高作用已不明显。2.试验表明，在元盘造球条件下，含碳粒子10μm以下的粒度对球团强度所起的作用大于其它种类粒子的粒度，当10μm以下粒子的比例提高时，对生球团强度的提高作用显著。
【具体实施方式】
下面通过实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
湿球粒度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)83.5％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)，15％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)0.5％，消石灰(干基，重量)1％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占67.8％.；10μm以下的煤灰粒子比例占13.5％：含水量为9％.
生球性能为：爆裂温度：430℃；湿球抗压强度17.1N/球，干球抗压强度值29.1N/球。湿球落下强度12.1次/球；干球落下强度5.9次/球。
实施例2
湿球粒度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)82.5％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)，15％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)1.0％，消石灰(干基，重量)1.5％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占67.1％；10μm以下的煤灰粒子比例占13.5％，含水量为9％。
生球性能为：爆裂温度，470℃；湿球抗压强度16.9N/球，干球抗压强度28.8N/球。湿球落下强度12.1次/球；干球落下强度5.3次/球。
实施例3
湿球颗度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)81％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)：15％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)1.0％，消石灰(干基，重量)3％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占66.2％.；10μm以下的煤灰粒子比例占13.5％，含水量为9％。
生球性能为：爆裂温度，510℃；湿球抗压强度16.6N/球，干球抗压强度28.7N/球。湿球落下强度11.9次/球；干球落下强度5.1次/球。
实施例4
湿球粒度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)73.5％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)，25％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)0.5％，消石灰(干基，重量)1％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占70.3％.；10μm以下的煤灰粒子比例占22.5％：含水量为9.2％.
生球性能为：爆裂温度：405℃；湿球抗压强度15.2N/球，干球抗压强度25.2N/球。湿球落下强度10.1次/球；干球落下强度4次/球。
实施例5
湿球粒度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)72.5％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)，25％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)1.0％，消石灰(干基，重量)1.5％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占69.6％；10μm以下的煤灰粒子比例占22.5％，含水量为9.2％。
生球性能为：爆裂温度，43 5℃；湿球抗压强度15.6N/球，干球抗压强度24.8N/球。湿球落下强度9.8次/球；干球落下强度4.2次/球。
实施例6
湿球颗度为12-13mm；高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)71％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)：25％(wt)；腐植酸钠(干基，重量)1.0％，消石灰(干基，重量)3％。
混合料中，10μm以下的粒子比例占68.7％.；10μm以下的煤灰粒子比例占22.5％，含水量为9.2％。
生球性能为：爆裂温度，455℃；湿球抗压强度14.5N/球，干球抗压强度25.4N/球。湿球落下强度11.1次/球；干球落下强度4.4次/球。
对比例
湿球粒度为12-13mm；所用的原料成分(干基)：高炉瓦斯泥(含全铁49％)、无烟煤灰配比为：高炉瓦斯泥(含全铁49％，10μm以下颗粒占65％，干基)85％(wt)；无烟煤灰(干基，10μm以下90％)，15％(wt)；
混合料中，10μm以下的粒子比例占68.75％，10μm以下的煤灰粒子比例占13.5％，含水量为9％。
生球性能为：爆裂温度，300℃，湿球抗压强度16.9N/球，干球抗压强度值为29.4N/球。湿球落下强度12.2次/球。干球落下强度6.3次/球。
而在同样原料和配比下，当煤灰中10μm以下的粒子比例仅占40％时，10μm以下的煤灰粒子比例占6％时，爆裂温度，200℃，湿球抗压强度10.8N/球，干球抗压强度值为24.3N/球。湿球落下强度8.6次/球。干球落下强度4.2次/球。
0.5～1.0％；消石灰1～3％，含碳原料10-25％，其余干基成分为含铁氧化物的粉尘；湿球团含水份为9-11％。
表1
实施例 腐植酸钠 消石灰 含碳原料 含铁氧化物的 粉尘 1 0.5 1 15 83.5 2 1 1.5 15 82.5 3 1 3 15 81 4 0.5 1 25 73.5 5 1 1.5 25 72.5 6 1 3 25 71 7 0.8 2.2 20 77 对比例 - - 15 85