[发明专利]一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种将无机聚合物应用于铁矿粉造块工艺中的方法，该方法具有快凝早强的特点，具有良好的高温强度，属于炼铁原料生产领域。

背景技术

传统钢铁工业所使用的含铁原料主要为烧结矿、球团矿和块矿，其中烧结矿的生产工艺将产生大量污染，其能耗在吨钢综合能耗中约占10％，仅次于高炉炼铁；由竖炉或者链篦机-回转窑工艺生产的球团矿也需要经过高温焙烧，消耗大量能源；以水泥为粘结剂生产的冷固结球团，其高温强度较差，在炉内高温区易破碎产生大量粉末，造成炉况异常，因此难以大规模满足炼铁生产；块矿冶金性能较差，无法大量使用。因此，随着能源、资源、环境形势越来越严峻，钢铁工业纷纷转向新型铁矿粉造块工艺或新型粘结剂的开发。新型粘结剂应具有两方面优点，一是无需高温焙烧工序以节约能耗；二是高温仍具有较高强度，避免产生大量粉末影响生产。

利用碱激发偏高岭土制备无机地聚合物凝胶材料，代替球团矿生产中使用的水泥、膨润土等粘结剂，生产无机聚合冷固结球团。无机三维地聚合物胶凝材料的制备过程为：通过强碱液激发偏高岭土、粉煤灰、高炉渣等原料，将原料玻璃相结构中的-O-Si-O-Al-O-链解聚生成SiO₄四面体和AlO₄四面体，再经缩聚反应生成新的-O-Si-O-Al-O-网络结构。通过这种方法生产的冷固结球团，具有以下特点：

1)经强碱激发的无机聚合物，固化时间非常短，同时迅速获得一定的抗压强度，这样可以大大提高生产效率，0.5h养护球团干燥后抗压强度可达到400N/个，0.5h养护球团干燥后抗压强度可达到500～550N/个，24h养护球团干燥后抗压强度可达到600N/个。

2)在高温环境下无机聚合物由非晶态铝硅酸盐结构向结晶的类沸石结构转变，时，冷固结球团的高温抗压强度可达到700N/个。

3)原料来源广泛、价格低廉。碱激发剂原料可以为氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钙(Ca(OH)₂)粉末，也可以利用化工厂废碱液。所用硅铝氧化物是指各类聚铝硅酸盐的水化物，如偏高岭土、粉煤灰、高炉渣等。

4)可应用于粗粒度矿粉造块，粒度大于8mm不超过6％，不仅可以扩大矿粉粒度的应用范围，也可以减少磨矿工序的成本和能耗。

发明内容

本发明涉及一种利用碱激发的无机聚合物为粘结剂，生产冷固结球团的工艺方法。该工艺避免了上述含铁原料生产中的不足，提供一种生产工艺简单、成本低廉、低温和高温均具有理想强度的冷固结球团生产方法。

碱激发剂原料为：氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)或氢氧化钙(Ca(OH)₂)粉末，也可以利用化工厂废碱液。

无机地聚合物粘结剂以硅铝氧化物或工业固体废物为主要原料，以强碱为碱激发剂，并加入碱硅酸盐溶液(如水玻璃，Na₂O·nSiO₂·mH₂O)和水充分混合，以调整混合胶体中各组分摩尔比其中，硅铝氧化物是指各类聚铝硅酸盐的水化物，如偏高岭土、粉煤灰、高炉渣以及矿渣等。

由于强碱与水混合后放出大量的热，所以将碱硅酸盐溶液、碱激发剂和水充分混合并冷却后，再加入硅铝氧化物制成无机聚合物胶体。

无机地聚合物冷固结球团以上述地聚合物浆体粘结剂、含铁物料为主要原料，充分混匀后，装入对辊压球机压制成型，或装入模具后使用液压机压制成型。

本发明具体技术方案如下：

(1)该冷固结球团包括以重量百分数计的化学组分配比，即含铁物料：无机地聚合物粘结剂为100：5～13，其中含铁物料是钢铁厂各类含铁物料如优质或劣质铁矿粉、含铁尘泥、氧化铁皮等，粒度组成为大于8mm含量不超过6％，全铁含量(TFe)大于40％；无机地聚合物粘结剂是指以硅铝氧化物为原料，由碱激发后形成的胶凝材料。

(2)该无机地聚合物粘结剂制备包括以三个关键摩尔比计的化学组分配比，即为3.5～4.5，为0.25～0.35、为15～17.5。

(3)在室温下，按定比例称取碱激发剂、水、水玻璃和硅铝氧化物后，首先充分搅拌混匀碱激发剂、水和水玻璃，待温度冷却到左右再加入硅铝氧化物，充分搅拌混匀，以形成均匀的浆状体。

(5)按定比例称取铁矿粉，加入浆状体中，充分搅拌混匀。