本發明涉及提高鉻鐵球團礦還原度的方法及其專用系統，屬于鉻鐵礦冶金球團冶煉領域。

背景技術：

鉻鐵球團礦在冶煉時很難還原，主要缺點是還原溫度高、時間長；為了解決鉻鐵球團礦還原過程中的這些難題，實現節能降耗、高效增產，國內外科研人員做了許多相關的研究，其中配加鈉類、鈣類添加劑是一種方法，但帶入的鈉元素隨著用量的積累，給冶煉設備也帶來了壽命低，生產冶煉強度降低的負面影響。

專利申請號為200910311007.4的中國專利公開了一種鉻鐵礦粉燒結工藝，其主要技術特征是，先將礦粉細磨至-0.074mm以下，然后配加粘結劑、燃料、水混合、造球、再經過燒結工藝得到鉻鐵燒結礦；該工藝只是提供了一種鉻鐵礦的處理方法，在如何提高鉻鐵燒結礦冶金性能方面沒有給出任何技術手段。

專利申請號為201310355953.5的中國專利公開了一種鉻鐵礦氧化球團礦及其制備方法，其主要技術方案是將一定比例的鉻鐵礦、膨潤土、冶金焦粉和白云石混合、造球、干燥、預熱、焙燒、冷卻得到鉻鐵礦氧化球團；該工藝不足之處在于僅僅提供了一種鉻鐵礦氧化球團生產方法，針對鉻鐵球團礦難還原的問題沒有措施。

專利申請號為200410012881.5的中國專利公開了一種高碳鉻鐵的生產方法，其主要技術方案是用固體碳質還原劑生產高碳鉻鐵。采用鉻鐵礦粉、鐵礦粉、煤粉或焦粉、消石灰、硅石粉等原料，通過混勻、壓塊或造球、干燥后在1350～1500℃高溫下還原；該工藝不足之處在于：在生產鉻鐵球團礦中，所添加的各種輔料，只是滿足球團生產的需要，依然無法解決在下一還原工序中的難還原，還原溫度高等問題。

綜合以上可見，研制一種有效提高鉻鐵球團礦還原度的方法具有重要意義。

技術實現要素：

本發明主要所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種有效提高鉻鐵球團礦還原度的方法，包括：將鉻鐵礦磨細，得到鉻鐵礦粉；將鉻鐵礦粉與膨潤土混合均勻得到混合料；將混合料在造球機中制成生球團；將生球團焙燒，得到球團礦；其中，將混合料在造球機中制成生球團時，在生球團長大過程中加入硼酸水溶液作為造球用水。

其中，所述硼酸水溶液的濃度為1.0wt％～3.0wt％。

其中，以鉻鐵礦粉和膨潤土的質量為100％計，所加入的硼酸水溶液的用量2wt％-4wt％。

本發明利用球團礦生產造球工序加水環節，將一定比例的硼酸與造球用水混合，在生球長大過程中，均勻地將硼酸水溶液噴灑到生球中，完成球團造球。利用硼酸低熔點的特性，降低液相形成溫度，增加球團礦中鐵酸鈣含量，可大幅降低鉻鐵球團礦還原溫度，從而改善鉻鐵球團礦冶煉還原過程中的冶金性能，為還原鉻鐵創造條件；其提高還原度的理論基礎是：硼是結晶化學穩定劑中典型的元素之一，球團生產加入硼酸后，由于硼酸的熔點為185℃，并且在熔點附近會分解為氧化硼。二氧化硼的熔點為450℃，這樣硼酸的加入在500℃的時候，就會形成液相，降低了液相形成的溫度，增加了球團礦中鐵酸鈣的含量，而鐵酸鈣是冶煉還原過程中冶金性能穩定的有效成分，強度好，還原性能好，從而降低了還原溫度，并縮短了還原時間。

優選的，在混合料中，鉻鐵礦粉與膨潤土的質量比例為97-99:3-1。

所述磨細為細磨至鉻鐵礦粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％。

所制成的生球團的直徑優選為8～15mm。

所述焙燒的溫度優選為1150-1350℃。

本發明進一步提供了一種實現上述方法的專用系統，包括：

鉻鐵礦磨細裝置，所述鉻鐵礦磨細裝置設有鉻鐵礦進料口和鉻鐵礦粉出料口；

混料裝置，所述混料裝置設有進料口和混合物料出料口；

鉻鐵礦造球裝置，所述混料裝置設有混合物料進料口和鉻鐵礦生球團出料口；

焙燒裝置，所述焙燒裝置設有鉻鐵礦生球團進料口和焙燒后鉻鐵礦球團礦出料口；

其中，所述鉻鐵礦磨細裝置的鉻鐵礦粉出料口與所述混料裝置的進料口相連，所述混料裝置的混合物料出料口與所述鉻鐵礦造球裝置的混合物料進料口相連，所述鉻鐵礦造球裝置的鉻鐵礦生球團出料口與所述焙燒裝置的鉻鐵礦生球團進料口相連。

所述的鉻鐵礦造球裝置可以是造球機，例如，可以是圓盤造球機、也可以是圓筒造球機。

所述焙燒裝置可以是鏈篦機回轉窯、帶式焙燒機或豎爐。

本發明相對現有技術具有以下有益效果：

現有技術中成品球團礦表面噴曬氯化鈣的報道，但是，氯化鈣中的氯元素會以氯氣的形式釋放出來，由此會對設備本體和管道造成腐蝕，降低設備的壽命。因此，與現有技術中使用氯化鈣的工藝相比，在本申請中使用硼酸保留了氯化鈣存在的優勢，避免了氯化鈣產生的缺點。

附圖說明

圖1本發明提供的一種提高鉻鐵球團礦還原度的專用系統的示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步對本發明的提高鉻鐵球團礦還原度的方法及其專用系統進行說明，本發明的優點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發明的精神和范圍下可以對本發明技術方案的細節和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發明的保護范圍。

參考圖1，本發明提供了一種實現所述方法的專用系統，包括：

鉻鐵礦磨細裝置100，所述鉻鐵礦磨細裝置100設有鉻鐵礦進料口和鉻鐵礦粉出料口；

混料裝置200，所述混料裝置200設有進料口和混合物料出料口；

銅渣造球裝置300，所述混料裝置300設有混合物料進料口和鉻鐵礦生球團出料口；

以及焙燒裝置400，所述焙燒裝置400設有鉻鐵礦生球團進料口和焙燒后鉻鐵球團礦出料口；

其中，所述鉻鐵礦磨細裝置100的鉻鐵礦粉出料口與所述混料裝置200的進料口相連，所述混料裝置200的混合物料出料口與所述鉻鐵礦造球裝置300的混合物料進料口相連，所述鉻鐵礦造球裝置300的鉻鐵礦生球團出料口與所述焙燒裝置400的鉻鐵礦生球團進料口相連

所述的鉻鐵礦造球裝置300可以是造球機；所述焙燒裝置400可以是鏈篦機回轉窯、帶式焙燒機或豎爐。

以下結合具體的實施例對本發明的方法進行具體說明：

球團礦還原度的測定

按照國家標準GB/T24236-2009/ISO 11258：2007進行。

測試部分是在固定床中進行等溫還原反應，反應溫度800℃，還原氣體由H₂、CO、CO₂和N₂組成，連續稱量或者經過特定時間間隔稱量還原氣體的質量，還原反應時間90分鐘。當氧/鐵比(原子比)為0.9時計算還原率，用還原反應90分鐘后的氧氣的質量損失來計算還原度。金屬化率的技術使用基于R₉₀的方程或者是還原產物的化學分析。

結果表示方法：

最終還原度(R₉₀)的計算：

用質量分率表示最終還原度(R₉₀)，可由下列方程計算：

其中，m₀，測試樣品的質量，g；

m₁，開始還原前瞬間測試樣品的質量，g；

m₂，還原90min后，測試樣品的質量，g；

w₁，測試前，測試樣品中氧化亞鐵的質量分率；根據ISO 9035測定的測試樣品在測試前氧化鐵的質量百分含量。通過二價鐵的含量乘上氧的轉換系數FeO/Fe(II)＝1.286。

w₂，測試前，鐵的總質量百分含量；根據ISO 2597-1和ISO 9507測定。

記錄的結果保留到小數點后一位。

實施例1

將鉻鐵礦在磨細裝置中磨細至鉻鐵礦粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到鉻鐵礦粉；將鉻鐵礦粉與膨潤土粘結劑在混料裝置中混合均勻得到混合料，在混合料中，鉻鐵礦粉與膨潤土的質量比例為97:3；將混合料在造球機中制成生球團，生球團的直徑為8～15mm；將生球團在焙燒裝置(鏈篦機回轉窯)中焙燒，焙燒的溫度為1150℃，得到鉻鐵球團礦；其中，將混合料在造球機中制成生球團時，在生球團長大過程中噴灑濃度為1.0％硼酸水溶液；以鉻鐵礦粉和膨潤土的質量為100％計，所加入的1.0％硼酸水溶液的用量為2wt％；硼酸的加入地點為造球機的加水點，先將硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，隨著造球過程，硼酸水溶液被噴灑入生球中。

用此方法得到的氧化球團礦，按照國家標準測定還原度指標。測定結果表明：以硼酸水溶液為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為60％，以水為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為65％。

實施例2

將鉻鐵礦在磨細裝置中磨細至鉻鐵礦礦粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到鉻鐵礦粉；將鉻鐵礦粉與膨潤土粘結劑在混料裝置中混合均勻得到混合料，在混合料中，鉻鐵礦粉與膨潤土的質量比例為99:1；將混合料在造球機中制成生球團，生球團的直徑為8～15mm；將生球團在焙燒裝置(鏈篦機回轉窯)中焙燒，焙燒的溫度為1350℃，得到鉻鐵礦球團礦；其中，將混合料在造球機中制成生球團時，在生球團長大過程中噴灑濃度為2.0％的硼酸水溶液；以鉻鐵礦粉和膨潤土的質量為100％計，所加入的2.0％硼酸水溶液的用量為3wt％；硼酸的加入地點為造球機的加水點，先將硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，隨著造球過程，硼酸水溶液被噴灑入生球中。

用此方法得到的氧化球團礦，按照國家標準測定還原度指標。測定結果表明：以噴灑硼酸水溶液為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為59％，以水為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為73％。

實施例3

將鉻鐵礦在磨細裝置中磨細至鉻鐵礦粉中粒度小于0.074mm的比例在50％～70％，得到鉻鐵礦粉；將鉻鐵礦粉與膨潤土粘結劑在混料裝置中混合均勻得到混合料，在混合料中，鉻鐵礦粉與膨潤土的質量比例為98:2；將混合料在造球機中制成生球團，生球團的直徑為8～15mm；將生球團在焙燒裝置(鏈篦機回轉窯)中焙燒，焙燒的溫度為1250℃，得到鉻鐵礦球團礦；其中，將混合料在造球機中制成生球團時，在生球團長大過程中噴灑濃度為3.0％硼酸水溶液；以鉻鐵礦粉和膨潤土的質量為100％計，所加入的3.0％硼酸水溶液的用量為4wt％；硼酸的加入地點為造球機的加水點，先將硼酸加入到生球加水的加水箱中，在加水箱中形成硼酸水溶液，隨著造球過程，硼酸水溶液被噴灑入生球中。

用此方法得到的氧化球團礦，按照國家標準測定還原度指標。測定結果表明：以噴灑硼酸水溶液為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為62％，以水為鉻鐵球團礦的造球用水，所得的鉻鐵球團礦的還原還原膨脹率為85％。