一种高掺量高铝铁料造块方法

本发明涉及以高铝铁料为原料的烧结方法，具体涉及一种高掺量高铝铁料造块方法，属于钢铁冶金。

背景技术：

1、高铝铁料的高效利用是当前冶金领域难点，无论是高铝赤泥或是高铝铁矿，当其用于氧化铝的生产时，由于al2o3含量低，并不具备经济价值。当用于钢铁冶炼工艺时，高含量的al2o3及脉石成分，导致烧结矿和球团矿性质的恶化。我国作为氧化铝的生产大国，年排出赤泥量超1亿吨，由于赤泥中含有丰富的fe2o3、cao、al2o3、sio2和tio2等成分，还有高含量的碱金属，因此在各个行业均难以大规模应用；目前其利用率不足5％，这导致我国赤泥的堆存量已超10亿吨，占地面积超10万亩，对土壤和水资源造成了严重的危害。同时，我国作为钢铁产量第一大国，我国面临着严重的铁矿资源不足的问题，每年进口的铁矿石占我国铁矿消费量的80％以上。这表明高铝铁料一方面导致我国该类原料中丰富铁资源的浪费，同时以赤泥为代表的高铝铁料还存在着环境污染的问题。因此，提高钢铁冶金造块中的高铝铁料用量是当前钢铁行业扩大资源利用面的重要途径。以塞拉利昂铁矿为代表的高铝铁矿石的al2o3含量高达6％，远高于烧结原料接纳的范围，部分企业为了降低烧结原料成本，采购了大量的高铝铁矿，但是用量低，且会降低烧结矿产量和强度，亟需开发新的方法以提高用高铝资源造块的产品质量。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高掺量高铝铁料造块方法。该方法通过烧结微区液相调控，将高铁赤泥和/或高铝矿作为含铁原料与其他铁矿和熔剂进行配矿，确保烧结液相成分与性质的合理；将烧结原料进行混合、制粒、布料、点火、抽风烧结、冷却、整粒等工序得到满足要求的造块产品。

2、为实现上述技术目的，本发明提供了一种高掺量高铝铁料造块方法，包括：对高铝铁料烧结的微区液相调控，然后将高铝铁料、铁矿和熔剂在内的原料配矿混合并依次经制粒、烧结和整粒工序，即得；所述高铝铁料中铝含量≥3％，铁含量≥40％；所述主要原料的配比：高铝铁料为1～15％，铁矿为70～90％，熔剂为5～20％。

3、作为一项优选的方案，所述高铝铁料为含铁赤泥、高铝铁矿及其他满足成分要求的物料中的至少一种。

4、作为一项优选的方案，所述物料的成分要求为tfe≥40％，sio2 0.5～8％，al2o3 3～15％，cao<13％，mgo<2％，tio2<10％，k2o＜2％，na2o＜2％。

5、作为一项优选的方案，所述微区液相调控方法为：根据高铝铁料中的酸性氧化物成分含量，调控液相中碱性氧化物的含量，保证液相中酸性氧化物与碱性氧化物匹配，其中酸性氧化物与碱性氧化物成正相关关系。

6、作为一项优选的方案，所述酸性氧化物包括：al2o3、tio2和sio2。

7、作为一项优选的方案，所述碱性氧化物包括：cao和mgo。

8、作为一项优选的方案，所述酸性或碱性氧化物的成分含量主要通过钙质熔剂、镁质熔剂和硅质熔剂进行调控。

9、作为一项优选的方案，所述钙质溶剂包括生石灰和石灰石，所述镁质熔剂包括菱镁石和白云石，所述硅质溶剂包括蛇纹石。

10、作为一项优选的方案，所述制粒与烧结之间还包括将原料质量百分比0～30％的高铝铁料以直径8～20mm团块的方式配料加入，与制粒完成的原料混合后进行烧结造块。

11、作为一项优选的方案，所述原料中的烧结液相主要为原料中-3mm物料，其主要化学组分的质量百分比为：cao 15～30％，mgo 1～4％，al2o3 1～6％，sio23～6％，tio2<1％，k2o<1％，na2o<1％。

12、作为一项优选的方案，所述原料中的烧结液相经高温烧结过程后，其液相粘结范围指数be>1.6，粘结相强度bs>150n/cm2。其中，液相粘结范围指数的物理意义为：单位重量液相在烧结条件下可粘结的矿粉颗粒重量，粘结相强度的物理意义为：烧结样品在单位面积内的最大承受拉力，可以用于表征粘结相的结合强度。

13、作为一项优选的方案，所述铁矿为赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿和菱铁矿中的至少一种。

14、相对于现有技术，本发明的有益技术效果为：

15、1)本发明所提供的方法中通过微区液相调控直接采用高铝铁料为原料组分之一，与铁矿和熔剂进行配矿后烧结，高铝铁料用量可达10％，进一步的，在采用高铝铁料作为原料配矿制粒后，还可在烧结前将高铝铁料单独制成团块再与制粒后原料共同烧结造块，最高可再添加原料总质量30％的高铝铁料，这极大的提高了烧结法对高铝铁料的消纳能力，有效实现了高铝铁料资源化利用的技术目的，同时扩大了铁矿石烧结原料的范围，降低铁矿造块原料成本。

16、2)本发明所提供的技术方案中，以烧结液相的微区调控为理论基础，通过严格控制所得原料中的粒径与成分分布，从而实现对高铝铁料的大幅度消纳，该方法具有工艺简单、计算量低等优点，可广泛适用于各类高铝铁料的消纳。

技术特征：

1.一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于，包括：对高铝铁料烧结的微区液相调控，然后将高铝铁料、铁矿和熔剂在内的原料配矿混合并依次经制粒、烧结和整粒工序，即得；所述高铝铁料中铝含量≥3％，铁含量≥40％；

2.根据权利要求1所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述高铝铁料为含铁赤泥、高铝铁矿及其他满足成分要求的物料中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述物料的成分要求为tfe≥40％，sio2 0.5～8％，al2o3 3～15％，cao<13％，mgo<2％，tio2<10％，k2o＜2％，na2o＜2％。

4.根据权利要求1所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述微区液相调控方法为：根据高铝铁料中的酸性氧化物成分含量，调控液相中碱性氧化物的含量，保证液相中酸性氧化物与碱性氧化物匹配，其中酸性氧化物与碱性氧化物成正相关关系。

5.根据权利要求4所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述酸性氧化物包括：al2o3、tio2和sio2；所述碱性氧化物包括：cao和mgo。

6.根据权利要求5所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述酸性或碱性氧化物的成分含量主要通过钙质熔剂、镁质熔剂和硅质熔剂进行调控；所述钙质溶剂包括生石灰和石灰石，所述镁质熔剂包括菱镁石和白云石，所述硅质溶剂包括蛇纹石。

7.根据权利要求1所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述制粒与烧结之间还包括将原料质量百分比0～30％的高铝铁料以直径8～20mm团块的方式配料加入，与制粒完成的原料混合后进行烧结造块。

8.根据权利要求1所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述原料中的烧结微区液相主要为原料中-3mm物料组成，其主要化学组分的质量百分比为：cao 15～30％，mgo 1～4％，al2o3 1～6％，sio23～6％，tio2<2％，k2o<1％，na2o<1％。

9.根据权利要求8所述的一种高掺量高铝铁料造块方法，其特征在于：所述原料中的烧结液相经高温烧结过程后，其液相粘结范围指数be>1.6，粘结相强度bs>150n/cm2。

10.根据权利要求1所述的一种高掺量赤泥基铁矿烧结方法，其特征在于：所述铁矿为赤铁矿、褐铁矿、磁铁矿和菱铁矿中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种高掺量高铝铁料造块方法。该方法包括：对高铝铁料烧结的微区液相调控，然后将高铝铁料、铁矿和熔剂在内的原料配矿混合并依次经制粒、烧结和整粒工序，即得；所述高铝铁料中铝含量≥3％，铁含量≥40％；所述主要原料的配比：高铝铁料为1～15％，铁矿为70～90％，熔剂为5～20％。该方法采用高铝铁料为原料组分之一，通过针对高铝铁料中的脉石成分进行微区液相调控，与铁矿和熔剂进行配矿后烧结造块，高铝铁料的用量可达10％，进一步的，还可与在烧结前将高铝铁料单独制成团块再与制粒后原料共同烧结造块，最高可再添加原料总质量30％的高铝物料，这极大的提高了烧结法对高铝铁料的消纳能力，有效实现了赤泥与高铝矿等高铝铁料资源化利用的技术目的。技术研发人员：李光辉,徐良平,罗骏,饶明军,易凌云,张鑫,姜涛受保护的技术使用者：中南大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1