一种激活碳镁型炼铁球团 本发明属高炉炼铁的原料领域。主要涉及炼铁球团。
迄今为止，国际上高炉炼铁所用原料，仍以烧结矿和焦碳为主。使得炼铁企业投资多，占地面积大和能耗高。
为此，各国竞先研究和开发了炼铁用铁矿球团。中国专利申请(CN 1033195A、CN 1056532A、CN 1099422A)涉及了冷固炼铁团球。它们是将铁精矿粉与粘结剂按一定比例混合、冷压成型即可。其工艺简单，耗能较少，但球团的防水性差，强度不高，且加入了钠盐，有损于高炉炉壁，使炉内料柱透气性变坏，炉况不顺，仍需加入部分焦碳和型煤。
另外，中国专利申请CN85100843A和CN1039620A提供了一种含煤炼铁球团。球团由铁精矿粉、煤粉、粘结剂和熔剂组成，混合后冷压成型，干燥后即可使用，可以不用焦碳或少用型煤进行炼铁，简化了炼铁原料工艺，但所制球团仍未考虑防水性能，球团的冷、热耐压强度不高，从炉顶下料时易破碎，从炉顶散失较多。
本发明的目的在于提供一种防水性能强、热固性能好以及冷热抗压强度高的一种激活碳镁型炼铁球团。
针对上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明所述的激活碳镁型炼铁球团的化学组成(重量％)为：
含铁料50～70％，煤粉13～25％，粘结剂15～20％，添加剂2～5％。
含铁料为铁精矿粉、氧化铁皮或铁屑中任一种或两种以上之和，含铁料中要求含铁量＞60％，粒度＜0.2mm。
煤粉为烟煤和无烟煤两者之和，要求含C量＞60％，粒度＜0.1mm。
添加剂为焦煤粉和硅铁粉两者之和，要求粒度＜0.1mm。
粘结剂的化学组成(重量％)为：
MgO35～60％，硅石粉5～25％，MgCl22～15％，炼铁水渣15～33％，CaF25～15％。
要求粘结剂粒度＜0.1mm。
炼铁水渣中含有MgO SiO2、Al2O3 SiO2和CaO SiO2等。
从该球团的化学组成可以看出，煤粉是作为热源和还原剂加入的。并分发挥粘结剂中各组分的物理化学特性：MgO SiO2MgCl2经水化后的硅镁胶体可使球团获得较好的防水性能和较高的冷固强度，利用焦煤的热粘结性增强球团的热固性，球团进入高炉后，球团的粘结剂和添加剂各组分中，有的参与化学反应，有的燃烧发热，有的直接参与还原氧化铁的反应，故本发明称为激活碳镁型炼铁球团。其主要的冶金特性反应如下：
在封闭系统的热状态下Mg被激活：
由上述反应看出，粘结剂中有的组分产生非碳燃烧，发出大量地热量，同时对氧化铁进行直接还原，大大地强化了炼铁过程。
当高炉有F、Cl元素时，更能促进非碳燃烧和还原反应，使高炉冶炼更加顺利。
本发明激活碳镁型炼铁球团的生产方法采用常规的铁矿球团生产方法，即首先按球团的化学组成中各组份和粒度的要求进行配料，然后置于辗压混合器中并配入适量的水，进行搅拌混合，达到均匀后在球团成型机上进行冷压成型，经风干10～30小时，即可得到强度高、防水性能好，并具有一定形状和大小的炼铁球团。
本发明激活碳镁型炼铁球团将粘结、防水、燃烧、还原集于一体，形成功能性球团。该球团可达到如下性能：
冷耐压强度＞1900MPa/个球
水浸耐压强度＞1700MPa/个球
热固性能 球团粒度＜φ1mm 有＜0.5％
球团粒度＞φ13mm 有＞95％
高炉含铁原料的还原率＞90％
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)、防水性好，可在露天堆放，甚至遭雨水淋浸，均对球团性能无影响。便于运输和储存。
(2)、球团的冷、热耐压强度均较高，甚至在落差较大的投料下和在热状态下均不粉碎，有利于高炉冶炼顺利进行。
(3)、粘结剂中有些组份能产生非碳燃烧，显著增加了发热值，提高了还原能力，强化了冶炼过程，使还原率＞90％。
(4)、所生产的生铁中，C、S含量较低，可获得优质生铁。
(5)、由于球团的热强度高及有固硫成分，故产生的粉尘及SO2很少，减少了对环境的污染。
实施例
采用本发明的技术方案，制取了三批炼铁球团，三批炼铁球团的化学组成如表1所示，各组份采用的粒度和成分如表2所示。三批球团所采用粘结剂的化学组成列入表3。
按照表1、表2、表3的要求进行配料之后分别投入碾压混料器中并放入适量的水进行混料，混合均匀后，在对辊压球机上进行冷压成型，经风干后，即成为本发明所述的炼铁球团。其成型参数如表4所示。对所制成的球团进行冷耐压和水浸耐压试验和热固试验，其试验结果列入表5中。
采用上述三批原料所制成的球团在16M3小高炉上进行了炼铁试验。鼓入热风的温度为600℃，常压炉顶。冶炼结果表明：高炉利用系数为0.9～1.0吨/日.米3，比常规同类小高炉生铁日产量增加52～58％，成本降低约30％。所炼生铁的化学成分(重量％)为：C2.8～3.2％，Si1.0～1.2％，Mn0.4～0.6％，P0.010～0.015％，S0.030～0.036％，余为Fe。
表1实施例激活碳镁型炼铁球团的化学组成(重量％) 批号 含铁料 煤粉 粘结剂添加剂 1 铁精矿粉40 氧化铁皮18 烟煤 15 无烟煤5 19焦煤2硅铁1 2 铁精矿粉65 烟煤 8 无烟煤8 15焦煤2硅铁2 3 铁屑 21 铁精矿粉35 烟煤15 无烟煤8 16硅铁2焦煤3
表2实施例三批原料中各组份的粒度和成分批号含铁料 煤粉粘结剂粒度μm 添加剂粒度μmFe％粒度μm C％粒度μm 1 62＜150 65＜100＜75＜77 2 66＜150 70＜100＜75＜77 3 63＜150 68＜100＜75＜77
表3实施例三批球团所用粘结剂的化学组成(重量％)批号 MgO 硅石粉 MgCl2 炼铁水渣 CaF2 1 54 10 10 18 8 2 45 12 12 20 11 3 48 7 8 30 7
表4 实施例三批球团成型参数批号混 料冷成型压力 自然风干时间 时间(分) 均匀度％ MPa hr 1 20 99.8 29.4 12 2 12 95 30.1 16 3 20 99.8 30.0 20
表5 实施例三批球团的物理性能批号气孔率 ％ 耐压强度(MPa/个球)热固性能％冷态热态(900℃)水浸(24小时) ＜φ1mm ＞φ13mm 1 12.6 3140 925 1872 0.4 99.2 1 18.0 1950 890 1710 0.5 98.7 1 13.4 2510 980 1805 0.2 99.5
注：热固性能是指球团在700℃以上热状态下所具有的物理性能。一般是罗加指数＞80％，以耐热压强度和＜φ1mm的碎末百分数表示热固性能的优劣。