一种高炉炼铁用冷固结球团矿及其制备方法 技术领域：
本发明涉及黑色金属冶炼前的炉料准备，特别提供了一种冷固结球团矿及其制备方法，该冷固结球团矿可作为高炉炼铁、转炉炼钢的冷却剂和直接还原炉料。
背景技术：
高炉冶炼过程就是将铁精矿和焦炭及其它辅料入炉，通过一系列氧化还原反应，将铁置换出来的过程。我国高炉炼铁产量大、历史久，通过长期实践，人们总结出使用炉料的“六字方针”，即：高、熟、净、小、匀、稳。所谓“高”即是提高入炉矿石品位；“熟”即是提高入炉料的熟料比；“净”即原料中脉石和杂质含量少；“小”指铁矿粒度小，但是不要小于5mm；“匀”指粒度均匀；“稳”指化学成分稳定。
目前，国内外大部分高炉或直接还原炉所用的铁矿料，均为由细铁精矿造球后烧结而成的烧结矿，或用粘结剂粘结而成的冷固结球团矿。
烧结矿顾名思义就是通过“烧”而造块，一般要用燃料加热到高温，这样高温处理的目的不仅可以使铁精粉固结，而且会使得块矿的冶金性能也发生一些变化，成为“熟”料。但是烧结矿存在下述缺点：
1、高温焙烧过程产生二价铁，含量在12％左右，对高炉运行影响较大。
2、粒度不均匀，返矿率高，生产效率低。
这是因为烧结矿在生产过程中需经过两次筛分，10-30mm供给高炉做原料，烧结矿在入高炉前需进行第三次筛分，将小于5mm的烧结矿除去，以提高高炉透气性。小于5mm的筛下物俗称返矿，需二次烧结，此过程循环反复进行，即浪费能源，又影响生产效率。
3、因烧结矿未经外力挤压，抗压强度较差，入炉易碎，影响高炉透气性。
4、碱度不稳定。
冷固结球团矿则是将含铁矿粉、添加剂配入一定量的粘结剂混合均匀，经加压成型，再经低温干燥或常温养护获得。由于铁精粉烧结后还需破碎，而破碎后粒度不可能象冷固结球团矿一样均匀，因而对于冷固结球团矿而言，只要不在粘结剂中带入过多杂质影响其品位，其它方面不次于烧结矿，并且因其制造工艺流程简便，易操作，投资少，能耗低，而制造成本低廉。
冷固结球团矿的主要关键技术在于粘结剂的选取和固结工艺，目前比较常见的粘结剂主要有水泥、水玻璃、沥青，这些粘结剂均存在各自的缺点：
水泥：配量大，约10％，影响球团品位，养护时间长，球团高温性能差。
水玻璃：配量大，约8％，影响球团品位，增加了高炉的“碱害”。
沥青：不利加工，冶炼时易堵塞管道。
此外，这些粘结剂普遍存在两个问题：一是生产的球团强度普遍较差。二是粘结剂成本较高。
另一方面，在炼铁、炼钢的生产过程中产生有大量的含铁粉尘等工业废料，对环境造成很大污染，如何低成本地、高效率地回收利用好这些废料，是目前亟待解决的问题。现有技术中炼铁、炼钢粉尘的处理方法很多，如中国专利公告CN214740A“处理炼铁和炼钢粉尘的方法和设备”，是通过将炼铁或炼钢粉尘与活性碳质材料混合，然后在外加热式回转窑中进行还原处理以分离和回收含在该粉尘中的铁及非铁金属(如锌)；又如，中国专利公告CN1070690A“炼钢转炉除尘污泥成球的方法”，是将炼钢转炉除尘污泥以及石灰竖窑地下脚料—石灰粉末细磨后，按配比加入搅拌机加水混匀，经消化后，用圆盘造成符合炼钢使用要求的污泥球，作为炼钢的合成渣；又如，中国专利申请(95113202)“一种用炼钢转炉烟尘或污泥制取铁粉的方法及其产品”，该发明对炼钢转炉烟尘或污泥进行调浆、磁选分离，再对磁性产品进行球磨、精选、还原退火等工艺回收炼钢转炉烟尘或污泥中的金属铁。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高炉炼铁用冷固结球团矿及其制备方法，这种用工业废料制备的高炉炼铁用冷固结球团矿，既能满足炼铁主要工艺要求，又可以尽量减少能耗和污染、并且投资少、成本低。
本发明提供了一种高炉炼铁用冷固结球团矿，其特征在于所述球团矿由含铁物料、含钙物料作为主要原料，以膨润土作为粘结剂，经混合、压制、干燥获得；其碱度在1.1-2.1之间，抗压强度在110-200kg/cm2之间；化学成分中主要含有，重量百分比：
Fe 43～60
Ca 8～20
Si 6～12。
本发明高炉炼铁用冷固结球团矿中，铁含量最好为50～58重量百分比，球团矿粒度为30-50mm。
本发明还提供了上述高炉炼铁用冷固结球团矿的制备方法，其特征在于将含铁物料、含钙物料和粘结剂按需要配比，混合，在150-250kg/cm2压力下成型，在100～500℃下干燥获得最终产品。
本发明高炉炼铁用冷固结球团矿的制备方法中，含铁物料可以选自转炉除尘泥，竖炉、烧结除尘灰，轧钢氧化铁皮，炼铁筛下物，磁选钢渣粉，磁选铁渣粉之一种或多种。
本发明高炉炼铁用冷固结球团矿的制备方法中，含钙物料可以为石灰厂的漏窑灰。
本发明高炉炼铁用冷固结球团矿的制备方法中，要求原料的含水量最好低于10％。
本发明以膨润土作为粘结剂，通过对工业废料的调配，严格控制冷固结球团矿中钙和硅的含量，使冷固结球团矿达到一定的碱度和强度，从而满足炼铁生产的主要工艺要求。采用本发明方法制造的高炉炼铁用冷固结球团矿，利用系数可达1.2～1.8T/M2h，转鼓(Is05)可达63～73％，燃料消耗为40～55公斤标准煤/吨矿，FeO5～11％，还原度70～88％。TFe49～62％，低温粉化5～20％，各项技术指标均优于同碱度的普通烧结矿。利用本发明所述的方法制成的冷固结球团矿完全能满足高炉等对原料的要求。与烧结矿比较具有以下优点：
1、成本低，有比较效益；烧结矿原料是铁精矿粉，本发明原料是工业废弃物，两者具有巨大的比较效益；
2、本发明冷固结球团矿无氧化亚铁；
3、粒度均匀；
4、返矿率低；
5、热反应快，降低焦料比；
6、抗压强度高；
7、含铁量、碱度相当。
具体实施方式：
实施例1：
原料：铁皮4000kg，沉泥4000kg，漏窑灰1000kg，粘结剂1000kg。将原料按比例混匀、搅拌，用高压对辊压球机压制成形状更合理、强度更大的枕形团块，用窑炉烘干，得到成品。成品粒度：30-50mm，主要指标：Fe 53％，Ca18％，Si 8.6％；碱度，2.1％。
实施例2：
原料：竖炉除尘灰2200kg，磁选钢渣粉3000kg，沉泥4000kg，粘结剂1000kg。。将原料按比例混匀、搅拌，用高压对辊压球机压制成形状更合理、强度更大的枕形团块，用窑炉烘干，得到成品。
成品主要指标：Fe 54％，Ca 17％，Si 10％。
实施例3：
原料：铁皮1800kg，沉泥5400kg，磁选钢渣粉900kg，粘结剂900kg。将原料按比例混匀、搅拌，用高压对辊压球机压制成形状更合理、强度更大的枕形团块，用窑炉烘干，得到成品。
成品主要指标：Fe 55％，Ca 13％，Si 8.1％。
在13M3的高炉中用上述冷固结球团矿为原料进行冶炼，高炉炉矿顺行、风压曲线稳定，并且铁的收得率基本上与冷固结球团矿的品位相当。