一种复聚物型铁矿球团有机粘结剂及其使用方法 【技术领域】
本发明涉及一种复聚物型铁矿球团有机粘结剂及其使用方法。该粘结剂原料来源广，生产成本低廉；使用量少，残留量低；可改善生球热稳定性，提高预热、成品球团矿强度。
背景技术
铁矿氧化球团具有良好的冶金性能及改善高炉料柱透气性等优点，被认为是实现高炉炉料结构优化所必需的优质炉料。近年来，国内各大钢铁企业都在大力发展以链箅机-回转窑为主的氧化球团生产工艺。
粘结剂是制备铁精矿球团不可缺少的原料。选择球团粘结剂的基本原则：(1)要具有良好的粘结性和成球性；(2)制备的生球应有良好的抗热爆裂性能，同时具有较高的抗压及落下强度；(3)粘结剂尽可能不影响成品球团矿的铁品位。目前，国内外绝大多数球团厂都采用膨润土作粘结剂，其用量一般为2％～3％，高者达5％。生产实践证明，焙烧完成后绝大部分的膨润土仍残留在成品球团矿中，降低了成品球团矿TFe品位(每添加1％的膨润土，球团矿铁品位降低0.6％～0.7％)。近年来，国内莱钢、济钢、鞍钢等企业开始使用由膨润土和有机成份混合构成的复合膨润土，其用量可降低为1％～2％。同时已有多位研究者针对球团复合膨润土的研究申请了相关发明专利，如“一种铁矿球团用粘结剂及其制备方法”(ZL200710304318.9)、“球团矿复合粘结剂及其工艺方法”(CN 1229144)、“一种铁矿粉制备铁粉球的粘结剂及其制备的铁粉”(ZL 200510134759.X)等。然而，该类复合粘结剂主要组分仍以无机膨润土或钙镁硅酸盐为主，其在产品球团矿中的残留量仍然较高。
有机粘结剂用于制备氧化球团矿在国外的应用较多，比如：文献“ALCOTACFE系列球团粘结剂造球试验”、“有机粘结剂在铁矿球团和炼钢中的应用”中提到的瑞士汽巴(Ciba)生产的阿可泰(Alcotac)FE系列以及荷兰阿克苏诺贝尔(Akzo Nobel)公司生产的佩利多(Peridur)已用于球团生产。然而，国外氧化球团生产主要采取带式焙烧工艺，其对预热过程中球团矿的耐磨强度没有特殊要求，而我国氧化球团生产工艺则以链箅机-回转窑工艺为主，对预热球团强度要求较高，一般要求抗压强度大于400N/个，AC转鼓小于5％，否则在回转窑中易产生粉末，导致“结圈”。大量的实验室和工业实验结果表明，阿可泰(Alcotac)FE、佩利多(Peridur)等纯有机粘结剂的预热球团和焙烧球团强度难以满足链箅机-回转窑生产工艺要求，因而始终未能在我国获得应用。
国内氧化球团制备用的有机粘结剂也有不少，比如：文献“羧甲基淀粉钠提高球团强度的机理”提及的羧甲基淀粉钠、文献“有机粘结剂替代膨润土制备氧化球团”中的改性纤维素、文献“磁铁精矿粉造块中合成有机高分子粘结剂的研究”中的聚丙烯酰胺、“HA系列球团粘结剂制备过程中抽提工艺参数的研究”以及专利“一种团球矿的廉价高效粘结剂及其制备方法”(CN 101230416A)涉及的腐植酸、海藻酸钠等。但是由于铁精矿性质的复杂性和粘结剂的生产成本较高，以及这些有机粘结剂在采用链箅机-回转窑工艺生产球团时存在的生球热稳定性差，预热球团及焙烧球团强度差等问题，这些纯有机粘结剂在球团生产中也未得到实际应用。
随着我国高炉“精料”方针的提出和以链箅机-回转窑生产工艺为主的球团生产的大力发展，开发新型优质、廉价、高效、热稳定性好的有机粘结剂是大势所趋。胡敏酸钠、黄腐酸钠可以从劣质煤(包括草炭、风化煤、褐煤)以及农作物废弃物(麦草、稻草、玉米秸秆、豆秸)等原料中提取。国内研究者对其提取与利用进行了研究，如“一种褐煤的综合利用方法”(ZL 00132064.5)、“黑色缓蚀阻垢剂”(ZL 02109352.0)、“汽爆秸秆生产腐植酸的方法”(ZL 99119641.4)、“一种高纯度医用黄腐酸的制备方法”(CN 101033231A)、“泥炭黄腐植酸植物生长素的制备方法”(ZL 98117372.1)、“再生黄腐酸及其生产方法”(ZL 95101570.2)、“一种农用黄腐酸的制备方法”(CN 1456539)、“生化黄腐酸保水剂及其制备方法”(CN 101215207)、“生化黄腐酸的高效制取方法”(CN 1706880)以及文献“胡敏酸的结构特征及其吸附行为”等。
【发明内容】
本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种用量低，价格低廉，残留量小的复聚物型铁矿球团有机粘结剂。
本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种该复聚物型铁矿球团有机粘结剂的使用方法。
为了解决第一个技术问题，本发明的提供的复聚物型铁矿球团有机粘结剂，由胡敏酸钠、黄腐酸钠及硼砂组成，其中胡敏酸钠的质量百分数为60％～80％，黄腐酸钠的质量百分数为10％～35％，硼砂的质量百分数为5％～10％。
所述胡敏酸钠的pH为9～10，其粒度为不大于0.074mm。
所述黄腐酸钠的pH为9～10，其粒度为不大于0.074mm。
为了解决第二个技术问题，本发明提供的使用复聚物型铁矿球团有机粘结剂的方法，粘结剂由胡敏酸钠、黄腐酸钠及硼砂组成，其中胡敏酸钠的质量百分数为60％～80％，黄腐酸钠的质量百分数为35％-10％，硼砂的质量百分数的5％～10％，使用时，将按上述质量分数配制而成的有机粘结剂加入-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿中，混匀、造球，有机粘结剂的用量占铁精矿质量分数地0.5％～1.2％。
采用上述技术方案的复聚物型铁矿球团有机粘结剂及其使用方法，以球团粘结剂分子结构理论为基础，采用占铁精矿质量分数为0.5％～1.2％的本发明产品为粘结剂制备球团，与分别配加3％的天然膨润土、2％的复合膨润土的球团相比，三者的生球热爆裂温度以及预热球抗压、耐磨强度基本相当；与配加0.3％佩利多球团相比，生球的热爆裂温度提高，预热球抗压和耐磨强度明显改善。采用本发明制备的生球团、预热球以及焙烧球质量均满足氧化球团生产中广泛采用的链箅机-回转窑、竖炉、带式焙烧机生产工艺的要求，成品球团矿铁品位比采用膨润土制备的球团矿提高1％以上。该有机粘结剂用量低，价格低廉，残留量小。与无机粘结剂膨润土相比，可明显提高成品球团矿的TFe品位，并解决使用有机粘结剂制备的生球热稳定性差、预热球强度低等问题。
【具体实施方式】
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
[对照例]
对照例1：将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数3.0％的天然膨润土进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为7.0次/0.5m，抗压强度为10.1N/个，生球爆裂温度为580℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为577N/个，AC转鼓为3.43％；焙烧球团抗压强度为3577N/个，转鼓强度为97.1％，耐磨指数为2.1％，焙烧球团的TFe为57.61％。
对照例2：将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数2.0％的复合膨润土进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为6.7次/0.5m，抗压强度为9.8N/个，生球爆裂温度为530℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为544N/个，AC转鼓为4.28％；焙烧球团抗压强度为3541N/个，转鼓强度为96.8％，耐磨指数为2.3％，焙烧球团的TFe为58.23％。
对照例3：将-0.074mm粒级不低于70％的铁精矿(质量百分数)和占铁精矿质量百分数0.3％的佩利多进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为13.2次/0.5m，抗压强度为8.1N/个，生球爆裂温度为390℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为348N/个，AC转鼓为7.71％；焙烧球团抗压强度为3223N/个，转鼓强度为95.6％，耐磨指数为3.9％，焙烧球团的TFe为59.32％。
[具体实施例]
实施例1：
胡敏酸钠的质量百分数为60％，黄腐酸钠的质量百分数为35％，硼砂的质量百分数为5％，胡敏酸钠的pH为9，其粒度为不大于0.074mm，黄腐酸钠的pH为9，其粒度为不大于0.074mm。
将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数0.5％的本发明产品进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为9.0次/0.5m，抗压强度为11.0N/个，生球爆裂温度为570℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为538N/个，AC转鼓为4.31％；焙烧球团抗压强度为3483N/个，转鼓强度为96.3％，耐磨指数为2.4％，焙烧球团的TFe为59.31％。
实施例2：
胡敏酸钠的质量百分数为80％，黄腐酸钠的质量百分数为10％，硼砂的质量百分数为10％，胡敏酸钠的pH为9，其粒度为不大于0.074mm，黄腐酸钠的pH为9，其粒度为不大于0.074mm。
将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数1.0％本发明产品进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为14.2次/0.5m，抗压强度为11.5N/个，生球爆裂温度为561℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为525N/个，AC转鼓为4.37％；焙烧球团抗压强度为3353N/个，转鼓强度为96.2％，耐磨指数为2.6％，焙烧球团的TFe为59.27％。
实施例3：
胡敏酸钠的质量百分数为70％，黄腐酸钠的质量百分数为20％，硼砂的质量百分数为10％，胡敏酸钠的pH为10，其粒度为不大于0.074mm，黄腐酸钠的pH为10，其粒度为不大于0.074mm。
将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数1.2％本发明产品进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为16.2次/0.5m，抗压强度为11.9N/个，生球爆裂温度为545℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为520N/个，AC转鼓为4.41％；焙烧球团抗压强度为3305N/个，转鼓强度为96.2％，耐磨指数为2.7％，焙烧球团的TFe为59.24％。
实施例4：
胡敏酸钠的质量百分数为75％，黄腐酸钠的质量百分数为17％，硼砂的质量百分数为8％，胡敏酸钠的pH为10，其粒度为不大于0.074mm，黄腐酸钠的pH为10，其粒度为不大于0.074mm。
将-0.074mm粒级不低于70％(质量百分数)的铁精矿和占铁精矿质量百分数0.75％本发明产品以及0.25％天然膨润土进行配料，混合，造球。制备的生球落下强度为15次/0.5m，抗压强度为10.8N/个，生球爆裂温度为581℃。在预热温度950℃、预热时间10min、焙烧温度1280℃、焙烧时间10min条件下，获得的预热球抗压强度为535N/个，AC转鼓为4.05％；焙烧球团抗压强度为3461N/个，转鼓强度为96.5％，耐磨指数为2.6％，焙烧球团的TFe为59.20％。