一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法

1.本技术涉及炼铁高炉用氧化球团入炉前处理技术领域，特别是涉及一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法。


背景技术：

2.氧化球团矿具有粒度均一、强度高，适合长途运输和贮存，铁品位高、冶金性能好，有利于提高冶炼时料柱透气性和降低焦比等优点。在我国大力推行钢铁企业绿色低碳发展的大背景下，发展氧化球团生产既是完善高炉-转炉长流程的重要举措，也是衔接直接还原(dr)-电炉炼钢短流程的。近年来球团的入炉比例维持在15％左右，并有逐渐提高的趋势。然而在高炉炼铁过程中，当球团进入高炉后，炉料下降到400～600℃的区间时，受到高炉内还原气体的作用，会发生不同程度的还原粉化现象。另一方面，氧化球团矿的低温还原粉化性能还与球团矿的成分、机械强度等物理化学性质密切相关。部分文献报道，当球团中tio2或碱金属(k2o、na2o)等含量较高时，或当球团矿本身固结效果较差、机械强度低时，会导致球团矿的低温还原粉化率(rdi-3.15mm
)明显增加。而低温还原粉化性能差会恶化料柱的透气性，容易引发炉况异常，影响冶炼顺行。研究表明，含铁炉料的低温还原粉化率(rdi-3.15mm
)每增加5％，焦比增加约3kg/t，生铁产量下降1.5％～5％。因此，球团矿低温还原粉化性能的优劣成为限制高炉球团矿入炉比的关键因素之一。
3.降低氧化球团低温还原粉化率可通过优化原料种类和配矿条件、改进球团焙烧工艺等措施实现，但当原料条件和球团工艺制度维持不变时，采取“末端处理”方法改善成品球团矿的低温还原粉化性能亦是重要途径之一。目前，专利cn102399981a、cn101463423b、cn105671308b、cn1226603a等均是公开了烧结矿表面喷洒添加剂是来改善烧结矿低温还原粉化性能指标。其中专利cn102399981a使用的添加剂是硼砂、硼酸和四水八硼酸钠的混合添加剂，经济性较差；专利cn101463423b使用的添加剂为b2o3、sio2和al2o3的混合添加剂，其会影响铁矿石的还原性；专利cn105671308b和cn1226603a均用的卤化物溶液，含氯的表面添加剂不仅会腐蚀金属设备，而且会在高温冶金过程中产生对环境和人类最有害的气体，也存在成本较高和使用不便的缺点。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法；本发明简单易用、使用成本低，且能有效地改善球团矿产品的低温还原粉化性能，同时也能避免现有方法中带入硼、卤素等元素对高炉冶炼的不良影响。
5.本发明提供的技术方案如下：
6.一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，添加剂的有效成分包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙中的至少一种，或其中两种或三者以任意比例混合而成的混合物。
7.一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，使用上述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，包括如下步骤：
8.s1、选定添加剂的成分及配比；
9.s2、称取一定量的步骤s1中选定的添加剂，充分溶解于水中，配置得到一定浓度的含钙溶液；
10.s3、将步骤s2得到的含钙溶液均匀喷洒在氧化球团的表面后，再将氧化球团矿送入成品矿仓储存和高炉炼铁。
11.本发明的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法的作用原理如下：
12.基于溶液中水分挥发后溶质析出、优化球团内孔隙结构从而调控球团矿还原行为的原理，将采用含钙添加剂溶液喷淋在氧化球团矿表面，在氧化球团矿余温或进入高炉上部的加热作用下水分蒸发，溶液中的氢氧化钙或(与)碳酸氢钙逐渐分解形成氧化钙或(与)碳酸钙，析出的氧化钙、碳酸钙晶体在氧化球团表面生成一层薄膜，缩小或堵塞了球团内还原气体进入的部分孔隙通道，在低温(400～550℃)环境下一定阻碍了还原气体进入氧化球团内与铁氧化物发生还原反应，降低了还原速率，从而改善氧化球团矿的低温还原粉化性能；而待氧化球团移动到高温区后碳酸钙等发生分解，氧化球团表面的薄膜被破坏，氧化球团正常参与还原反应而不影响最终氧化球团的还原性。
13.优选地，所述步骤s2中的含钙溶液的浓度为1％～饱和浓度。
14.优选地，所述步骤s2中的含钙溶液的使用温度是5℃～50℃。
15.优选地，所述步骤s3中均匀喷洒在氧化球团矿表面的含钙溶液的用量为5kg/t～100kg/t。
16.优选地，所述步骤s3中含钙溶液喷洒在进高炉前的常温氧化球团或经冷却机冷却至200℃以下的成品氧化球团的表面。
17.优选地，所述步骤s3中，含钙溶液的喷洒通过防堵喷头以雾状或液滴状均匀喷洒在球团矿表面。
18.本发明相对于现有技术存在如下优点：
19.1、无副作用：本发明的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂中不含有害杂质，其溶液对环境无污染影响，排除了“氯”源对设备和环境的严重影响；同时，含钙添加剂改善低温还原粉化率的同时，也不会对高温还原性产生不利影响；
20.2、适用范围广：本发明的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法可适用于球团矿和烧结矿，降低低温还原粉化率效果好，简单易用；
21.3、本发明原材料采购方便，价位较低，处理每吨氧化球团矿消耗的添加剂溶液使用量控制在20kg～100kg(视添加剂溶液的浓度而定)。
具体实施方式
22.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
23.本发明实施例提供一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，添加剂的有效成分包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙中的至少一种，或其中两种或三者以任意比例混合而成的混合物。
24.本发明实施例还提供一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，使用上述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，包括如下步骤：
25.s1、选定添加剂的成分及配比，添加剂的成分及配比的选定可以根据材料成本高低、取材难易等因素进行综合确定；
26.s2、称取一定量的步骤s1中选定的添加剂，充分溶解于水中，配置得到一定浓度的含钙溶液；
27.s3、将步骤s2得到的含钙溶液均匀喷洒在氧化球团的表面后，再将氧化球团矿送入成品矿仓储存和高炉炼铁。
28.本发明实施例的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂及其使用方法的作用原理如下：
29.基于溶液中水分挥发后溶质析出、优化球团内孔隙结构从而调控球团矿还原行为的原理，将采用含钙添加剂溶液喷淋在氧化球团矿表面，在氧化球团矿余温或进入高炉上部的加热作用下水分蒸发，溶液中的氢氧化钙或(与)碳酸氢钙逐渐分解形成氧化钙或(与)碳酸钙，析出的氧化钙、碳酸钙晶体在氧化球团表面生成一层薄膜，缩小或堵塞了球团内还原气体进入的部分孔隙通道，在低温(400～550℃)环境下一定阻碍了还原气体进入氧化球团内与铁氧化物发生还原反应，降低了还原速率，从而改善了氧化球团矿的低温还原粉化性能；而待氧化球团移动到高温区后碳酸钙等发生分解，氧化球团表面的薄膜被破坏，氧化球团正常参与还原反应而不影响最终氧化球团的还原性。
30.本实施例中，步骤s2中的含钙溶液的浓度为1％～饱和浓度，含钙溶液的使用温度是5℃～50℃。
31.本实施例中，步骤s3中均匀喷洒在氧化球团矿表面的含钙溶液的用量为5kg/t～100kg/t。
32.本实施例中，步骤s3中含钙溶液的喷洒通过防堵喷头以雾状或液滴状均匀喷洒在球团矿表面，并且含钙溶液喷洒在进高炉前的常温氧化球团或经冷却机冷却至200℃以下的成品氧化球团的表面。
33.下面结合实施例和对比例对本发明的作用效果作详细说明：
34.对比例1：
35.按国家标准gb/t13242-2017进行低温还原粉化试验，未喷洒添加剂时氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝65.69％，rdi
+3.15mm
＝80.64％，rdi-0.5mm
＝12.03％。按国家标准gb/t13241-2017进行还原度试验，未喷洒添加剂时还原度为ri＝77.84％；
36.实施例1：
37.本实施例1的方法是将氧化钙或氢氧化钙在室温(25℃)条件下配置成饱和氢氧化钙溶液。将饱和氢氧化钙溶液按吨球团矿用量20kg/t喷洒在球团矿表面上，按国家标准gb/t13242-2017对氧化球团(62.68％ fe，4.21％ cao，3.51％ sio2、0.62％ al2o3，0.37％ tio2)进行低温还原粉化试验，测得氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝83.06％，rdi
+3.15mm
＝91.08％，rdi-0.5mm
＝5.89％；按国家标准gb/t13241-2017测得氧化球团的还原度为79.35％。
38.实施例2：
39.本实施例2的方法是将氧化钙或氢氧化钙在室温(25℃)条件下配置成饱和氢氧化
钙溶液。将饱和氢氧化钙溶液按吨球团矿用量40kg/t喷洒在球团矿表面上，按国家标准gb/t13242-2017对氧化球团(62.68％ fe，4.21％ cao，3.51％ sio2、0.62％ al2o3，0.37％ tio2)进行低温还原粉化试验，测得氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝93.19％，rdi
+3.15mm
＝93.99％，rdi-0.5mm
＝5.77％；按国家标准gb/t13241-2017测得氧化球团的还原度为ri＝78.35％。
40.实施例3：
41.本实施例3的方法是将氧化钙或氢氧化钙在室温(25℃)条件下配置成饱和氢氧化钙溶液。将饱和氢氧化钙溶液按吨球团矿用量100kg/t喷洒在球团矿表面上，按国家标准gb/t13242-2017对氧化球团(62.68％ fe，4.21％ cao，3.51％ sio2、0.62％ al2o3，0.37％ tio2)进行低温还原粉化试验，测得氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝82.41％，rdi
+3.15mm
＝90.22％，rdi-0.5mm
＝7.12％；按国家标准gb/t13241-2017测得氧化球团的还原度为ri＝76.26％。
42.实施例4：
43.本实施例4的方法是将碳酸氢钙在室温(25℃)条件下配置成饱和碳酸氢钙溶液。将饱和碳酸氢钙溶液按吨球团矿用量20kg/t喷洒在球团矿表面上，按国家标准gb/t13242-2017对氧化球团(62.68％ fe，4.21％ cao，3.51％ sio2、0.62％ al2o3，0.37％ tio2)进行低温还原粉化试验，测得氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝89.50％，rdi
+3.15mm
＝93.71％，rdi-0.5mm
＝5.00％；按国家标准gb/t13241-2017测得氧化球团的还原度为ri＝76.78％。
44.实施例5：
45.本实施例5的方法是将氢氧化钙、碳酸氢钙按质量比1:1在室温(25℃)条件下配置成饱和混合溶液。将饱和混合溶液按吨球团矿用量40kg/t喷洒在球团矿表面上，按国家标准gb/t13242-2017对氧化球团(62.68％ fe，4.21％cao，3.51％ sio2、0.62％ al2o3，0.37％ tio2)进行低温还原粉化试验，测得氧化球团的低温粉化率分别为rdi
+6.3mm
＝92.87％，rdi
+3.15mm
＝94.16％，rdi-0.5mm
＝4.76％；按国家标准gb/t13241-2017测得氧化球团的还原度为ri＝78.06％。
46.从上述对比例1及实施例1-5的实验结果可以看出：使用本实施例的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，显著改善了球团矿的低温还原粉化性能，且不会对后续球团还原性产生明显不利影响，且本发明的使用方法简单易行，成本低，对环境无二次污染。
47.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，其特征在于，添加剂的有效成分包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙中的至少一种，或其中两种或三者以任意比例混合而成的混合物。2.一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，使用权利要求1所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，其特征在于，包括如下步骤：s1、选定添加剂的成分及配比；s2、称取一定量的步骤s1中选定的添加剂，充分溶解于水中，配置得到一定浓度的含钙溶液；s3、将步骤s2得到的含钙溶液均匀喷洒在氧化球团的表面后，再将氧化球团矿送入成品矿仓储存和高炉炼铁。3.根据权利要求2所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤s2中的含钙溶液的浓度为1％～饱和浓度。4.根据权利要求2所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤s2中的含钙溶液的使用温度是5℃～50℃。5.根据权利要求2-4中任一项所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤s3中均匀喷洒在氧化球团矿表面的含钙溶液的用量为5kg/t～100kg/t。6.根据权利要求2-4中任一项所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤s3中含钙溶液喷洒在进高炉前的常温氧化球团或经冷却机冷却至200℃以下的成品氧化球团的表面。7.根据权利要求6所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，其特征在于，所述步骤s3中，含钙溶液的喷洒通过防堵喷头以雾状或液滴状均匀喷洒在球团矿表面。

技术总结
本申请公开了一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，添加剂的有效成分包括氧化钙、氢氧化钙、碳酸氢钙中的至少一种，或其中两种或三者以任意比例混合而成的混合物；本申请还提供一种降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂的使用方法，使用上述所述的降低氧化球团低温还原粉化率的添加剂，包括如下步骤：S1、选定添加剂的成分及配比；S2、称取一定量的步骤S1中选定的添加剂，充分溶解于水中，配置得到一定浓度的含钙溶液；S3、将步骤S2得到的含钙溶液均匀喷洒在氧化球团的表面后，再将氧化球团矿送入成品矿仓储存和高炉炼铁。本申请提供的添加剂及其使用方法，简单易用、使用成本低，能有效地改善球团矿产品的低温还原粉化性能，同时也能避免现有方法中带入硼、卤素等元素的不良影响。不良影响。


技术研发人员：朱德庆 杨聪聪 潘建 鲁胜虎 郭正启 李思唯
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/12