一种提高褐铁矿型红土镍矿球团强度的低温预脱水分段焙烧方法

本发明涉及铁矿球团生产，特别是涉及一种提高褐铁矿型红土镍矿球团强度的低温预脱水分段焙烧方法。

背景技术：

1、随着钢铁工业向高效化、绿色化方向发展，球团矿因具有粒度均匀、机械强度较好和冶金性能优良等特点，已经成为高炉炼铁过程中重要的炉料。随着高炉炉料结构中球团矿使用比例不断增加，利用不同类型铁矿资源生产具有良好性能的氧化球团具有重要意义。

2、褐铁矿型红土镍矿是一类重要的铁镍共生矿产资源，其铁矿物主要以针铁矿等含水铁氧化物形式存在。与普通磁铁精矿或赤铁精矿相比，该类矿石通常具有较高烧损，球团在升温过程中针铁矿发生脱羟基反应并向赤铁矿转变，同时释放大量结晶水。

3、在传统球团焙烧过程中，干燥后的球团通常直接进入较高温度的预热区域。对于针铁矿含量较高的褐铁矿型红土镍矿而言，当球团快速升温时，大量结晶水容易在较短时间内集中释放。球团内部产生的水蒸气不能及时向外扩散时，容易造成原有孔隙扩大和相互连通，甚至形成裂纹，破坏球团内部结构完整性。

4、同时，焙烧初期形成的粗大孔隙及连通裂隙还会影响后续赤铁矿颗粒的再结晶以及颗粒之间的连接，使球团内部结构较为疏松，最终降低成品球团的抗压强度。现有褐铁矿型红土镍矿球团强化方法主要集中于提高焙烧温度、延长焙烧时间、调节原料碱度、优化粘结剂添加量以及改变配矿制度等方面。上述方法主要针对球团高温固结过程进行调控，而对于褐铁矿型红土镍矿在焙烧初期因针铁矿快速脱水造成的结构损伤关注较少。针铁矿结晶水的脱除过程会改变球团初始孔隙结构，并进一步影响后续氧化和颗粒间固结。

5、因此，如何在球团进入高温预热和焙烧阶段之前对针铁矿结晶水释放过程进行调控，减少快速脱水引起的粗大孔隙及结构缺陷，并为后续赤铁矿再结晶和颗粒固结创造有利条件，是提高褐铁矿型红土镍矿球团强度需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对褐铁矿型红土镍矿在球团焙烧过程中因针铁矿脱水速率过快，易形成粗大孔隙和连通裂隙，进而影响球团后续固结并导致抗压强度偏低的问题，本发明提供了一种提高褐铁矿型红土镍矿球团强度的低温预脱水分段焙烧方法。该方法通过在常规预热阶段之前增设低温预脱水过程，调控针铁矿分解及结晶水释放行为，改善球团焙烧初期的孔隙结构，为后续氧化固结和高温再结晶创造有利条件，从而提高褐铁矿型红土镍矿球团的抗压强度。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一，一种提高褐铁矿型红土镍矿球团强度的低温预脱水分段焙烧方法，包括以下步骤：

4、将褐铁矿型红土镍矿与膨润土混合后造球，得到生球；

5、将所述生球干燥，得到干球；

6、对所述干球依次进行低温预脱水、氧化预热和高温焙烧，得到褐铁矿型红土镍矿球团。

7、褐铁矿型红土镍矿的tg-dtg-dsc同步热分析曲线如图1所示；同步热分析结果表明，褐铁矿型红土镍矿的失重主要集中在220～300 ℃，并在273.2 ℃附近达到最大失重速率；同时，在219.54～299.63 ℃范围内出现明显吸热过程，该阶段失重率达到6.34%，主要与针铁矿分解及结晶水脱除有关。基于上述热分解特征，本发明将低温预脱水过程设置于针铁矿主要脱水温度区间，通过合理控制温度和处理时间，使结晶水逐步由球团内部扩散逸出，降低集中脱水对球团结构造成的破坏。

8、在低温预脱水的基础上，进一步通过氧化预热促进球团内部铁氧化物转化及初始固结结构形成，并通过高温焙烧强化赤铁矿颗粒再结晶和颗粒间连接，使球团内部孔隙逐渐收缩、组织趋于致密，最终获得抗压强度得到明显提高的褐铁矿型红土镍矿氧化球团。

9、在本发明优选的实施方案中，所述低温预脱水的温度为230～250 ℃、时间为30～50 min；进一步优选为240 ℃、50 min。

10、本发明技术方案之二，一种利用上述的低温预脱水分段焙烧方法制备得到的褐铁矿型红土镍矿球团。

11、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

12、本发明通过在常规高温预热之前设置低温预脱水阶段，使褐铁矿型红土镍矿球团中的针铁矿结晶水逐步释放，能够减少快速脱水导致的粗大孔隙和连通裂隙形成。

13、低温预脱水能够改善球团进入高温预热前的初始孔隙结构，使后续氧化过程中球团内部的结构分布更加均匀，有利于赤铁矿颗粒进一步接触和连接。

14、通过后续氧化预热及高温焙烧，富fe颗粒之间形成更加连续的固结结构，球团内部组织更加致密，从而提高球团整体结构完整性及抗压强度。

15、采用本发明优选分段焙烧工艺时，成品球团抗压强度由未采用低温预脱水处理时的853.7 n提高至1259.3 n，提高405.6 n，增幅约47.5%，表明低温预脱水能够显著强化褐铁矿型红土镍矿球团的固结过程。

1.一种提高褐铁矿型红土镍矿球团强度的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述膨润土的添加量为所述褐铁矿型红土镍矿质量的1%～3%。

3.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述褐铁矿型红土镍矿与膨润土混合前还包括对褐铁矿型红土镍矿进行处理的步骤，具体为：对褐铁矿型红土镍矿进行干燥、磨细处理，使小于0.074 mm粒级的质量占比不低于85%。

4.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述生球的粒径为8mm～16 mm。

5.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，对所述生球进行干燥的条件设置如下：90 ℃～120 ℃干燥3 h。

6.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述低温预脱水的温度为230～250 ℃、时间为30～50 min。

7.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述氧化预热的温度为800 ℃～1000 ℃、时间为10 min～30 min。

8.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述高温焙烧的温度为1190 ℃～1280 ℃、时间为10 min～30 min。

9.根据权利要求1所述的低温预脱水分段焙烧方法，其特征在于，所述高温焙烧完成后还包括在氧化性气氛中冷却至室温的步骤。

10.一种根据权利要求1~9任一项所述的低温预脱水分段焙烧方法制备得到的褐铁矿型红土镍矿球团。