1.本發(fā)明屬于膨潤(rùn)土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

2.球團(tuán)粘結(jié)劑作為球團(tuán)礦生產(chǎn)的重要輔料，對(duì)球團(tuán)的質(zhì)量及其制備過(guò)程有著重要影響。通過(guò)對(duì)膨潤(rùn)土各種性能的逐步認(rèn)識(shí)，大力地研發(fā)膨潤(rùn)土產(chǎn)品于鐵礦球團(tuán)的生產(chǎn)使用，使之成為鐵礦球團(tuán)生產(chǎn)的主要粘結(jié)劑。

3.現(xiàn)階段，鋼鐵企業(yè)在球團(tuán)生產(chǎn)時(shí)使用的球團(tuán)粘結(jié)劑主要是無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)粘結(jié)劑。

4.無(wú)機(jī)粘結(jié)劑是由膨潤(rùn)土生產(chǎn)加工制備的，因其廉價(jià)易得、加工程序較為簡(jiǎn)單、資源充足、成球和抗爆裂性能好而廣泛使用。缺點(diǎn)是造球時(shí)加入量大，球團(tuán)鐵品位降低，同時(shí)球團(tuán)在高爐冶煉時(shí)鐵渣量多，增加了冶煉成本，生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗和損耗大。造成了能源浪費(fèi)。

5.有機(jī)粘結(jié)劑主要是使用高分子物質(zhì)作為球團(tuán)粘結(jié)劑，具有加入量少、雜質(zhì)少、球團(tuán)鐵品位高等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槠涮砑蛹盎旌侠щy、成球性能差、生球熱性能差、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)而在球團(tuán)礦生產(chǎn)中應(yīng)用較少。

6.現(xiàn)有的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑在生產(chǎn)加工過(guò)程如圖1所示，各工藝為：

7.1.原礦破碎

8.產(chǎn)品所需的膨潤(rùn)土原礦，塊、面混雜且含有石頭(塊)，因而需預(yù)先將原礦破碎成小塊，以利于磨粉的進(jìn)行，同時(shí)在破碎時(shí)將原礦中石頭(塊)揀出。

9.2.晾曬

10.為了能夠?qū)⒃V順利磨粉，同時(shí)保證產(chǎn)品的水分合格，需將原礦進(jìn)行人工晾曬至適宜含水量程度。

11.3.混配

12.為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，需2

?

3種膨潤(rùn)土原礦進(jìn)行混配生產(chǎn)，同時(shí)在混配過(guò)程中，加入相應(yīng)質(zhì)量的工業(yè)碳酸鈉，使鈣基膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)型為鈉基膨潤(rùn)土，以便獲得合格品質(zhì)的膨潤(rùn)土產(chǎn)品。

13.4.磨粉

14.將已混配好的半成品原料磨粉，獲得所需粒徑的合格產(chǎn)品。

15.5.包裝、入庫(kù)

16.對(duì)合格的膨潤(rùn)土產(chǎn)品進(jìn)行包裝入庫(kù)，并實(shí)施標(biāo)識(shí)及預(yù)防。

17.本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)選用馬西溝礦區(qū)、馬北山礦區(qū)、四節(jié)梁礦區(qū)、孟杖子礦區(qū)膨潤(rùn)土礦石作為原料，采用上述的加工方法進(jìn)行加工，加工后的膨潤(rùn)土的性能如表1所示。

18.表1

19.原礦馬西溝馬北山四節(jié)梁孟杖子

加堿量(％)4.04.04.04.0吸藍(lán)量(g/100g)28.026.022.021.0膨脹倍(ml/2g)16121620膠質(zhì)價(jià)(ml/15g)420400490470膨脹容(ml/g)18152520吸水率(2h，％)420400450490

20.在現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)工藝中，其關(guān)鍵環(huán)節(jié)為混配和磨粉。這一環(huán)節(jié)的控制與設(shè)計(jì)也成為了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，其原因?yàn)椋?br />
21.1)混配所需的幾種原料的性能是否互補(bǔ)及互補(bǔ)程度；

22.2)混配的程度不均勻；

23.3)工業(yè)碳酸鈉的利用率高低不等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

24.本發(fā)明針對(duì)球團(tuán)礦生產(chǎn)使用的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)粘結(jié)劑的優(yōu)缺點(diǎn)，本發(fā)明既解決了無(wú)機(jī)粘結(jié)劑加入量大的問(wèn)題，同時(shí)提高了球團(tuán)鐵品位，又改善了球團(tuán)性能，兼顧二者的各種優(yōu)點(diǎn)。

25.為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下，一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，生產(chǎn)工藝包括如下步驟：

26.1)將膨潤(rùn)土礦石去除固體雜質(zhì)，按照比例進(jìn)行混配；

27.2)將混配后的原礦石進(jìn)行破碎；

28.3)在破碎后的原礦石中加入碳酸鈉和水，攪拌均勻，使鈣基膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)化為鈉基膨潤(rùn)土；

29.4)對(duì)步驟3)得到的混合料進(jìn)行再一次破碎，破碎后物料的粒徑為3

?

5mm；

30.5)將步驟4)得到的物料實(shí)施場(chǎng)地堆放進(jìn)行物料的悶放陳化；

31.6)將步驟5)得到的物料晾曬至水分為20

?

24％；再由旋轉(zhuǎn)窯干燥至物料水分為11

?

14％；

32.7)根據(jù)干燥后的物料的指標(biāo)決定是否再摻混或調(diào)整某種原料的量，同時(shí)加入高粘度有機(jī)聚合物和輕燒鎂；

33.8)將步驟7)得到的混合好的物料進(jìn)行磨粉，磨粉粒徑為

?

80至

?

400目；

34.9)將完成磨粉的物料進(jìn)行包裝、入庫(kù)。

35.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟1)中，所述的原礦石的指標(biāo)如下，吸藍(lán)量≥24.0g/100g、膨脹倍≥13ml/2g、膠質(zhì)價(jià)≥400ml/15g、膨脹容≥15ml/g、吸水率≥400％。

36.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟2)中，破碎后的粒徑為小于5cm。

37.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟3)中，按質(zhì)量比，按破碎后的原礦石干質(zhì)量的4.0％加入工業(yè)碳酸鈉，同時(shí)加水使物料水分在30

?

34％之間。

38.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟5)中，悶放陳化的時(shí)間為15

?

30天。

39.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟6)中，旋轉(zhuǎn)窯燃燒室的出口溫度

需控制在750℃

?

800℃。

40.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟7)中，所述的高粘度有機(jī)聚合物為cmc、聚丙烯酸鈉、羧甲基淀粉中的一種或多種。

41.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，步驟7)中，按質(zhì)量比，干燥后物料：高粘度有機(jī)聚合物：輕燒鎂＝97

?

99％：0

?

2％：1％。

42.優(yōu)選地，上述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，采用腐殖酸替代高粘度有機(jī)聚合物。本發(fā)明的有益效果：

43.1、完成了膨潤(rùn)土的完全轉(zhuǎn)型和改性，提高了工業(yè)碳酸鈉的利用率；

44.2、本發(fā)明所述的膨潤(rùn)土原礦石經(jīng)過(guò)9道工序的混配作業(yè)，使原礦物料的混配效果更佳；

45.3、原礦性能的互補(bǔ)性得以提升；

46.通過(guò)混配，調(diào)整產(chǎn)品的吸藍(lán)量、膨脹倍、膠質(zhì)價(jià)、膨脹容、吸水率指標(biāo)符合要求。

47.4、產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性好；

48.本發(fā)明所述的膨潤(rùn)土能夠達(dá)到以下要求：吸藍(lán)量≥24.0g/100g、膨脹倍≥13ml/2g、膠質(zhì)價(jià)≥400ml/15g、膨脹容≥15ml/g、吸水率≥400％。按照本發(fā)明所述的生產(chǎn)工藝，原礦石通過(guò)混配后，產(chǎn)品的指標(biāo)滿足上述要求，因?yàn)槲锪匣炫涔ば蚨?，混配效果好，因而使得產(chǎn)品的穩(wěn)定性得以保證。

49.5、產(chǎn)品的使用效果好，在實(shí)際生產(chǎn)中，本產(chǎn)品加入量在0.8

?

1.5％時(shí)就能達(dá)到無(wú)機(jī)粘結(jié)劑1.8

?

2.5％時(shí)的使用效果，可明顯提高生球強(qiáng)度、改善生球熱穩(wěn)定性、降低粘結(jié)劑配比量、降低返料率和提高球團(tuán)礦鐵品位。

50.6、本發(fā)明中主要是使用攪拌機(jī)的攪拌作用，使物料與堿和水實(shí)現(xiàn)混均，對(duì)膨潤(rùn)土的轉(zhuǎn)型起到的作用不是很明顯或很快，如果使用升級(jí)后的轉(zhuǎn)型設(shè)備(如碾輪式壓條擠壓設(shè)備)，能夠加快膨潤(rùn)土的轉(zhuǎn)型，基本上不用后續(xù)的擠壓破碎和物料的悶放陳化過(guò)程。物料擠壓后可直接晾曬干燥。

51.7、干燥后的物料混料

52.可使用設(shè)備進(jìn)行混料，增加物料混合后的均勻度，避免裝載機(jī)混料帶來(lái)的物料不均問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

53.圖1為現(xiàn)有改性膨潤(rùn)土的生產(chǎn)工藝流程圖。

54.圖2為本發(fā)明所述的改性膨潤(rùn)土的生產(chǎn)工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

55.本發(fā)明選用的膨潤(rùn)土礦石選自馬西溝礦區(qū)、馬北山礦區(qū)、四節(jié)梁礦區(qū)、孟杖子礦區(qū)。

56.實(shí)施例1

57.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)加工工藝進(jìn)行了改進(jìn)，改進(jìn)后的生產(chǎn)加工工藝如圖2所示。具體步驟如下：

58.1.原礦混配

59.將3種原礦(馬西溝：馬北山：孟杖子)按質(zhì)量比40％：30％：30％的比例進(jìn)行混配，混配時(shí)主要由裝載機(jī)或混料裝置進(jìn)行摻混，摻混前，人工或篩分裝置剔除原礦中的石頭塊及其他固形雜質(zhì)。

60.2.破碎

61.使用齒式破碎機(jī)將原礦進(jìn)行強(qiáng)力破碎，同時(shí)齒式破碎機(jī)上部設(shè)置具有一定寬度的篩條，用以再次去除石頭塊或較硬的原礦，破碎后物料粒徑需小于5cm。主要作用是增加膨潤(rùn)土的比表面積，利于膨潤(rùn)土與工業(yè)碳酸鈉的接觸。

62.3.鈉化轉(zhuǎn)型

63.按破碎后的膨潤(rùn)土原礦石干質(zhì)量的4.0％加入工業(yè)碳酸鈉和適量水，在雙軸攪拌機(jī)中進(jìn)行攪拌混均，對(duì)鈣基土實(shí)行初步轉(zhuǎn)型。物料含水量需在30

?

34％。工業(yè)碳酸鈉起轉(zhuǎn)型劑作用，使膨潤(rùn)土由鈣基土轉(zhuǎn)型為鈉基土，保持水量主要是利于物料中鈉離子的遷移，加速膨潤(rùn)土的轉(zhuǎn)型。

64.4.擠壓破碎

65.對(duì)已攪拌均勻的混合料再次進(jìn)行擠壓破碎，加快膨潤(rùn)土的轉(zhuǎn)型，擠壓破碎后的物料粒徑控制在3

?

5mm。

66.5.悶放陳化

67.場(chǎng)地堆放，完成膨潤(rùn)土的轉(zhuǎn)型，陳化時(shí)間為15

?

30天。

68.6.晾曬、干燥

69.已徹底轉(zhuǎn)型的物料先人工晾曬至水分20

?

24％，再由旋轉(zhuǎn)窯干燥至物料水分11

?

14％，或按客戶要求的產(chǎn)品水分進(jìn)行相應(yīng)的控制。干燥時(shí)燃燒室的出口溫度需控制在750℃，最高不得超過(guò)800℃。

70.7.混料

71.該環(huán)節(jié)主要是根據(jù)干燥后的物料指標(biāo)(吸藍(lán)量、膨脹倍、膠質(zhì)價(jià)、膨脹容和吸水率)決定是否再摻混或調(diào)整經(jīng)過(guò)人工晾曬后的某種鈣基土原礦的量，同時(shí)加入cmc和輕燒鎂，混料時(shí)cmc的加入量為總物料質(zhì)量的2％，輕燒鎂加入量為總物料質(zhì)量的1％，由裝載機(jī)進(jìn)行摻混至物料均勻。

72.8.磨粉

73.將已混配好的物料進(jìn)行磨粉，磨粉設(shè)備為雷蒙機(jī)，制成的改性膨潤(rùn)土粒度為

?

80目至

?

400目，通過(guò)率80％～98％。在磨粉過(guò)程中，通過(guò)設(shè)備的強(qiáng)力擠壓、摩擦而產(chǎn)生的強(qiáng)剪切力的作用下，使高分子物質(zhì)插層到膨潤(rùn)土晶格中，實(shí)現(xiàn)膨潤(rùn)土的改性。

74.9.包裝、入庫(kù)

75.按客戶要求進(jìn)行產(chǎn)品的包裝入庫(kù)，并實(shí)施標(biāo)識(shí)和預(yù)防。

76.實(shí)施例2

77.采用馬西溝礦區(qū)、馬北山礦區(qū)、四節(jié)梁礦區(qū)、孟杖子礦區(qū)其中一種礦區(qū)的膨潤(rùn)土礦石按照實(shí)施例1中的步驟進(jìn)行改性，調(diào)整膨潤(rùn)土礦石、cmc、輕燒鎂的質(zhì)量比，結(jié)果如下：

78.1)控制1.0％輕燒鎂情況下，不同原礦添加cmc后的結(jié)果，如表2

?

表6所示。

79.①

馬西溝原礦

80.表2

[0081][0082]

②

馬北山原礦

[0083]

表3

[0084][0085][0086]

③

四節(jié)梁原礦

[0087]

表4

[0088]

[0089]

④

孟杖子原礦

[0090]

表5

[0091][0092][0093]

實(shí)施例3

[0094]

按配比馬西溝：馬北山：孟杖子＝40％：30％：30％得到混合原礦，補(bǔ)加2.0％cmc實(shí)施。混配生產(chǎn)后，產(chǎn)品結(jié)果：

[0095]

表6

[0096][0097]

實(shí)施例4

[0098]

調(diào)整原礦及原礦配比，配比為，馬西溝：馬北山：四節(jié)梁＝30％：40％：30％得到混合原礦，補(bǔ)加1.5％cmc。在保證輕燒鎂1.0％加入量情況下，配比生產(chǎn)后的產(chǎn)品結(jié)果：

[0099]

表7

[0100][0101]

實(shí)施例5

[0102]

調(diào)整原礦及原礦配比，配比為：馬西溝：四節(jié)梁：孟杖子＝60％：20％：20％得到混合原礦，補(bǔ)加0.5％cmc。在保證輕燒鎂1.0％加入量情況下，配比生產(chǎn)后的產(chǎn)品結(jié)果：

[0103]

表8

[0104]

[0105]

實(shí)施例6

[0106]

按實(shí)施例1配比：馬西溝：馬北山：孟杖子＝40％：30％：30％的配比得到混合原礦，在固定輕燒鎂1.0％情況下，加入不同添加劑進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)果如下：

[0107]

表9

[0108][0109][0110]

由于不同礦區(qū)生產(chǎn)的礦石各個(gè)指標(biāo)性能差距較大，影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量，采用本發(fā)明所述的方法，各個(gè)原礦石合理配比，添加輕燒鎂、高粘度有機(jī)物或腐殖酸使膨潤(rùn)土產(chǎn)品的各個(gè)指標(biāo)均有提升，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。

[0111]

本發(fā)明在原礦選擇上，選擇外觀呈現(xiàn)白色、灰白色，青灰色、黃綠色等的礦石，白(灰白)色礦質(zhì)地較軟，吸水率高，粘結(jié)力略低，黃色礦質(zhì)地粗糙，吸水率略低但粘結(jié)力高；輕燒鎂在產(chǎn)品中主要起到提高爆裂溫度，防止球團(tuán)爆裂的作用；cmc的加入能夠提高球團(tuán)土的質(zhì)量，改善球團(tuán)質(zhì)量，降低球團(tuán)粘結(jié)劑的配比量，提高球團(tuán)熱穩(wěn)定性。技術(shù)特征：

1.一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，生產(chǎn)工藝包括如下步驟：1)將膨潤(rùn)土礦石去除固體雜質(zhì)，按照比例進(jìn)行混配；2)將混配后的原礦石進(jìn)行破碎；3)在破碎后的原礦石中加入碳酸鈉和水，攪拌均勻，使鈣基膨潤(rùn)土轉(zhuǎn)化為鈉基膨潤(rùn)土；4)對(duì)步驟3)得到的混合料進(jìn)行再一次破碎，破碎后物料的粒徑為3

?

5mm；5)將步驟4)得到的物料實(shí)施場(chǎng)地堆放進(jìn)行物料的悶放陳化；6)將步驟5)得到的物料晾曬至水分為20

?

24％；再由旋轉(zhuǎn)窯干燥至物料水分為11

?

14％；7)根據(jù)干燥后的物料的指標(biāo)決定是否再摻混或調(diào)整某種原料的量，同時(shí)加入高粘度有機(jī)聚合物和輕燒鎂；8)將步驟7)得到的混合好的物料進(jìn)行磨粉，磨粉粒徑為

?

80至

?

400目；9)將完成磨粉的物料進(jìn)行包裝、入庫(kù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟1)中，所述的原礦石的指標(biāo)如下，吸藍(lán)量≥24.0g/100g、膨脹倍≥13ml/2g、膠質(zhì)價(jià)≥400ml/15g、膨脹容≥15ml/g、吸水率≥400％。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟2)中，破碎后的粒徑為小于5cm。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟3)中，按質(zhì)量比，按破碎后的原礦石干質(zhì)量的4.0％加入工業(yè)碳酸鈉，同時(shí)加水使物料水分在30

?

34％之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟5)中，悶放陳化的時(shí)間為15

?

30天。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟6)中，旋轉(zhuǎn)窯燃燒室的出口溫度需控制在750℃

?

800℃。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟7)中，所述的高粘度有機(jī)聚合物為cmc、聚丙烯酸鈉、羧甲基淀粉中的一種或多種。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，步驟7)中，按質(zhì)量比，干燥后物料：高粘度有機(jī)聚合物：輕燒鎂＝97

?

99％：0

?

2％：1％。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土，其特征在于，采用腐殖酸替代高粘度有機(jī)聚合物。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明屬于膨潤(rùn)土技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種冶金球團(tuán)用改性膨潤(rùn)土及其生產(chǎn)工藝。生產(chǎn)工藝包括如下步驟：1)將膨潤(rùn)土礦石去除固體雜質(zhì)，進(jìn)行混配；2)破碎；3)在破碎后的原礦石中加入碳酸鈉和水，攪拌均勻；4)對(duì)步驟3)得到的混合料進(jìn)行再一次破碎，破碎后物料的粒徑為3

技術(shù)研發(fā)人員：孫云晶 王學(xué)林 劉春

受保護(hù)的技術(shù)使用者：遼寧鑫浩膨潤(rùn)土有限責(zé)任公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.08.25

技術(shù)公布日：2021/11/9