用於銅尾渣生產含碳球團的新型粘結劑、含碳球團及製造方法與流程
2023-06-03 08:12:11 2
本發明涉及粘結劑，特別是一種適用於銅尾渣生產含碳球團的新型粘結劑。
背景技術：
銅尾渣中含有大量的鐵、鋅等可利用的元素，其中tfe~40%，zn~2%，實現銅尾渣資源化，有效地回收渣中有價元素，對綜合開發利用銅尾渣具有重要意義。研究表明，銅尾渣中鐵的主要為鐵矽酸鹽和鐵氧化物相，包含鐵橄欖石(2feo·sio2)、磁鐵礦(fe3o4)及無定形玻璃體等，採用常規選礦及冶煉方法均難以處理。目前銅尾渣提鐵的方式主要有：銅尾渣直接選礦提鐵、銅尾渣氧化改性提鐵、銅尾渣熔融還原提鐵、銅尾渣直接還原提鐵等。
銅尾渣直接選礦提鐵，採用傳統的磨礦磁選，鐵的回收率低，磁選過程中鐵進入尾礦，不能獲得理想的回收指標；銅尾渣氧化改性提鐵，採用在有氧化氛下加入cao高溫焙燒銅尾渣，鐵橄欖石分解轉化為fe3o4，但是氧化改性焙燒時間長達2h以上，生產成本較高，經濟效益差；銅尾渣熔融還原提鐵，在高溫熔融態下，將鐵的氧化物還原成金屬鐵，生產精確控制、生產安全要求高，還原劑和熔劑消耗量大，能耗及生產成本高。銅尾渣直接還原提鐵，是將鐵氧化物用還原劑在低於產生液態鐵的溫度下還原成高品位的金屬鐵。大量工藝研究結果表明：對銅尾渣進行直接還原~磨礦磁選工藝處理，可獲得品位大於85%的金屬鐵粉，且鐵回收率在80%以上，該工藝被認為是較為可行的，且最有可能實現大規模工業化的技術。
銅尾渣直接還原提鐵工藝，要求銅尾渣與還原煤、石灰石均勻混合後，製成含碳球團，要求球團落下強度、抗壓強度滿足後續烘乾、直接還原工藝流程。但銅尾渣為浮選後尾渣，表面親水性差，同時配入的還原煤、石灰石亦為疏水型物料，難以將這三種物料採用造球工藝，生產含碳球團。根據我國冶金行業球團礦生產，添加常規粘結劑生產含碳球團，粘結劑添加量大，成球過程中，返礦率高達25~30%；在乾燥過程中，反應速度慢，影響產量，增加了能耗。同時，配入大量的粘結劑，影響原料鐵品位，帶入大量雜質成分，影響還原的能耗和產量，對生產成本、經濟效益影響大。
技術實現要素：
為解決銅尾渣生產含碳球團難成型的問題，克服轉底爐直接還原~磨礦磁選工序中含碳球團落下強度、抗壓強度、成分穩定等問題，在節省成本、降低能耗的前提下，提供一種銅尾渣生產含碳球團的新型粘結劑。
具體地，提供一種適用於銅尾渣生產含碳球團的新型粘結劑，以重量份數計，包括：第一粘結劑2.5~3.5份、第二粘結劑0.3~0.5和第三粘結劑0.03~0.05。
根據本發明的一個方面，所述第一粘結劑、第二粘結劑、第三粘結劑分別為膨潤土、澱粉和燒鹼。
根據本發明的一個方面，所述第一粘結劑、第二粘結劑和第三粘結劑的比例為3:0.4:0.04。
一種用於銅尾渣生產的含碳球團，以重量份數計，包括銅尾渣100份、還原煤18~22份、石灰石8~12份、第一粘結劑2.5~3.5份、第二粘結劑0.3~0.5和第三粘結劑0.03~0.05。
根據本發明的一個方面，所述第一粘結劑、第二粘結劑、第三粘結劑分別為膨潤土、澱粉和燒鹼。所述第一粘結劑、第二粘結劑和第三粘結劑的比例為3:0.4:0.04。
一種用於銅尾渣生產的含碳球團的製備方法，包括如下步驟：
s1、配料：
將銅尾渣、還原煤、石灰石和第一粘結劑按照質量比例配料，配比為100:20:10:2.5~3.5，得到第一配料組；
將第二粘結劑、第三粘結劑和誰按照質量比例配料，配比為0.3~0.5:0.03~0.05:6，溶解攪拌20~40min，得到第二混合物；
s2、將第一配料組和第二混合物送入混合機，混合2~4min，得到第三混合物；
s3、將第三混合物送入造球機中生產溼含碳球團，烘乾。
根據本發明的一個方面，s1中第二粘結劑、第三粘結劑的溶解攪拌時間為30min。
根據本發明的一個方面，s1中，銅尾渣為銅冶煉尾渣經選銅後的二次尾渣，粒度為~200目含量大於85%，還原煤、石灰石粒度為~200目含量大於70%。含碳球團的平均落下強度為4次/（個▪0.5m），平均抗壓強度為20n/個。
與現有技術相比，具有如下顯著效果：三種新型粘結劑按配比混合使用，粘結劑添加量少，微量粘結劑溶入水中添加，保證微量粘結劑與銅尾渣混合的均勻性；含碳球團，實現銅尾渣與石灰石、還原煤等物料均勻分布、顆粒間形成微孔結構，提高後續直接還原效果，提高鐵精粉回收率；本發明對銅尾渣的品質沒有特定要求、工藝操作簡單，實現全自動化，生產能力大，節省成本，能耗較低；成型的混合物料塊品質均勻性好、抗壓強度大。
附圖說明
圖1是添加單一常規粘結劑含碳球團指標。
圖2是不同澱粉/燒鹼配比下，含碳球團平均落下強度指標。
圖3是不同澱粉/燒鹼配比下，含碳球團平均抗壓強度指標。
圖4是在0.4%澱粉+0.04%燒鹼配比下，含碳球團平均抗壓強度指標。
具體實施方式
為了解決現有技術存在的上述問題，申請人進行了深入地研究，發現粘結劑對含碳球團的性能影響很大，為此，申請人對粘結劑的性質進行了深入地研究和分析。
申請人以三種粘結劑混合使用為突破，製備含碳球團；通過將三種粘結劑按比例配料，以不同的添加方式與銅尾渣混合。申請人發現：粘結劑配入量為銅尾渣重量的3.44%，
第一粘結劑、第二粘結劑、第三粘結劑分別為膨潤土、澱粉和燒鹼，且質量比例為3:0.4:0.04時，帶入雜質成分少，且具有較好的節能效果，而且成本低。最終的含碳球團，平均落下強度4次/（個·0.5m），平均抗壓強度約20n/個，滿足轉底爐直接還原~磨礦磁選生產鐵精粉。
通過上述粘結劑，獲得一種含碳球團，以重量份數計，具體包括：銅尾渣100份、還原煤18~22份、石灰石8~12份、第一粘結劑2.5~3.5份、第二粘結劑0.3~0.5和第三粘結劑0.03~0.05。
上述含碳球團的製備方法如下：
首先是銅尾渣與還原煤、石灰石、膨潤土按比例配料，燒鹼、澱粉按比例配料後加水溶解攪拌，6種物料送入強力混合機混勻後，用圓盤造球機生產含碳球團，低溫烘乾後供轉底爐直接還原~磨礦磁選生產鐵精粉。
具體地，該方法的大致過程如下所示。
s1、將銅尾渣、還原煤、石灰石、第一粘結劑按比例配料，配比為100:20:10:2.5~3.5。
將第二粘結劑、第三粘結劑、水按比例配料，溶解攪拌20~40min，配比為6:0.3~0.5:0.03~0.05。
s2、將配比後的物料送入強力混合機，混勻時間2~4min；
s3、將得到的混合物送入造球機中生產溼含碳球團；
s4、將得到的含碳球團進行低溫烘乾後，供轉底爐直接還原~磨礦磁選生產鐵精粉。
優選的，第一粘結劑為膨潤土，配入量為銅尾渣重量的3%。第二粘結劑為澱粉，配入量為銅尾渣重量的0.4%。第三粘結劑為燒鹼，配入量為銅尾渣重量的0.04%。第二粘結劑、第三粘結劑溶解攪拌時間為30min。s2中，各物料送入強力混合機，混勻時間3min。s2中得到的含碳球團為球形，粒徑為8~16mm。
實施例1：將銅尾渣、還原煤、石灰石、膨潤土按比例配料，配比為100:20:10:3.5；澱粉、燒鹼、水按比例配料，溶解攪拌30min，配比為0.5:0.05:6；配比後的物料送入強力混合機，混勻時間3min；混合物送入造球機中生產溼含碳球團，含碳球團平均落下強度5.10次/（個▪0.5m），平均抗壓強度約16.5n/個。
實施例2：將銅尾渣、還原煤、石灰石、膨潤土按比例配料，配比為100:20:10:3；澱粉、燒鹼、水按比例配料，溶解攪拌30min，配比為0.4:0.04:6；配比後的物料送入強力混合機，混勻時間3min；混合物送入造球機中生產溼含碳球團，含碳球團平均落下強度4.40次/（個▪0.5m），平均抗壓強度約21.1n/個，滿足生產要求。
實施例3：將銅尾渣、還原煤、石灰石、膨潤土按比例配料，配比為100:20:10:2.5；澱粉、燒鹼、水按比例配料，溶解攪拌30min，配比為0.3:0.03:6；配比後的物料送入強力混合機，混勻時間3min；混合物送入造球機中生產溼含碳球團，含碳球團平均落下強度3.75次/（個▪0.5m），平均抗壓強度約24n/個。
如圖1所示，對比添加單一常規粘結劑（膨潤土）生產含碳球團，含碳球團指標見圖1。可知，含碳球團落下強度低，不滿足要求。
如圖2和圖3所示，不同澱粉+燒鹼配比下，隨膨潤土用量的增加，含碳球團的性能指標發生了變化。從圖中可知，含碳球團強度隨澱粉+燒鹼配比增加，落下強度呈明顯上升趨勢，抗壓強度呈緩慢下降趨勢，三種粘結劑配合使用產生協同作用，含碳球團強度提高明顯。
如圖4，在0.4%澱粉+0.04%燒鹼配比下，隨膨潤土用量的增加，含碳球團的性能指標發生了變化。可知，含碳球團強度隨膨潤土配比增加，落下強度呈明顯上升趨勢，在0.4%澱粉+0.04%燒鹼+3%膨潤土配比下，平均落下強度達到4.4次/（個▪0.5m）；抗壓強度呈緩慢下降趨勢，在0.4%澱粉+0.04%燒鹼+3%膨潤土配比下，平均抗壓強度約21.1n/個，滿足生產要求。
以上示意性的對本發明粘結劑及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本發明創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本發明的保護範圍。