本发明涉及冶金球团制备技术领域，具体地，涉及硼镁复合添加剂及其制备方法和用途。
背景技术：
当前钢铁企业正面临上游原燃料市场与下游产品市场的双重挤压，“创新驱动、降低成本、调整结构转变发展方式”已成为钢铁企业应对当前形势的主要措施，“精料”方针已转变为“经料”，大量采用廉价赤铁矿生产球团矿将成为一种趋势。然而，赤铁矿用于生产氧化球团矿时，存在生球质量差，预热温度高，生产时间长，能耗高等问题，使其用于球团矿生产受到限制。
因而，当前生产赤铁矿氧化球团的工艺仍有待改进。
技术实现要素：
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于为赤铁精矿生产氧化球团提供一种能够降低生球预热及焙烧温度，缩短焙烧时间，不降低含铁品位的的复合添加剂。
需要说明的是，本发明是基于发明人的下列发现和工作而完成的：
针对上述问题，为了将赤铁矿用于生产氧化球团矿时，能够提高生球质量，降低预热温度，目前出现了多种采用添加剂与赤铁精矿混合造球的工艺。然而，这些工艺都存在较多的缺陷和问题，例如：有的工艺，其采用的添加剂达到了提高球团矿焙烧性能的目的，但会降低球团矿的冶金行能；有的工艺所用添加剂成分复杂，制造困难；有的工艺采用的添加剂，化学成分不稳定，物料中复合添加剂配比高，球团矿含铁品位降低。
进而，发明人研究发现，向赤铁矿中添加含硼添加剂，可显著改善其焙烧性能，但会造成球团矿冶金性能变差；而含硼添加剂与镁质添加剂配合使用，是解决上述问题的有效途径之一。因此，开展硼镁复合添加剂的研究，对最终实现赤铁矿氧化球团低温高效的生产以及推动我国钢铁企业的发展将具有十分重要的意义。
进一步，发明人进行了一系列试验探索和研究工作，以期找到用于赤铁精矿生产氧化球团的最适配料和比例的添加剂。结果，发明人惊喜地发现，由质量比为1:1～6:1的含硼添加剂(采用硼铁矿制备所得)和菱镁石混合制备的添加剂活，用于赤铁精矿粉生产球团矿时，能够有效解决上述问题。
因而，在本发明的第一方面，本发明提供了一种制备硼镁复合添加剂的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：利用磁化焙烧-磁选法，采用硼铁矿制备含硼添加剂；以及将所述含硼添加剂与所述菱镁石按照质量比1:1～6:1的比例混合，以便获得所述硼镁复合添加剂。根据本发明的实施例，该方法制备获得的硼镁复合添加剂能够有效用于赤铁矿氧化球团矿生产，且能够有效提高生球质量，降低生球预热及焙烧温度，缩短焙烧时间，降低能耗，且不会降低含铁品位。
根据本发明的实施例，通过以下步骤制备所述含硼添加剂：于800～900℃温度下将所述硼铁矿进行磁化焙烧2～4小时，然后进行冷却处理，以便获得冷却产物；以及将所述冷却产物依次进行磨矿和磁选处理，以便分别获得优质磁铁精矿粉和富硼尾矿，所述富硼尾矿即为所述含硼添加剂。由此，制备获得的含硼添加剂化学成分稳定，活性好，制备成硼镁复合添加剂后，用于赤铁矿氧化球团矿生产的效果好。
根据本发明的实施例，进行所述磁化焙烧时，高温段一氧化碳的浓度为10～15体积％。由此，磁化焙烧效果好，制备获得的含硼添加剂化学成分稳定，活性好。
根据本发明的实施例，进行所述冷却处理至100摄氏度以下。
根据本发明的实施例，进一步包括：将所述硼镁复合添加剂润磨至粒度小于0.074mm的部分含量不小于95质量％。由此，用于赤铁矿氧化球团矿生产的效果好。
根据本发明的实施例，所述含硼添加剂包含：b2o313～25质量％；mgo30～50质量％；sio215～30质量％；cao0.2～2.0质量％；以及al2o31.0～2.5质量％。也即，制备获得的含硼添加剂化学成分稳定，活性好，由此，将其制备成硼镁复合添加剂后，用于赤铁矿氧化球团矿生产的效果好。
在本发明的第二方面，本发明提供了一种硼镁复合添加剂，其是由前面所述的制备硼镁复合添加剂的方法制备获得的。根据本发明的实施例，本发明的的硼镁复合添加剂能够有效用于赤铁矿氧化球团矿生产，且能够有效提高生球质量，降低生球预热及焙烧温度，缩短焙烧时间，降低能耗，且不会降低含铁品位。
其中，需要说明的是，本发明的硼镁复合添加剂的使用方法如下：
按常规工艺，将上述铁精矿粉与硼镁复合添加剂按质量比混合(所述硼镁复合添加剂占所述物料混合物的质量分数为1～2％)，并加水混料和造球，生球尺寸控制在8～12mm；对所获生球进行高温氧化焙烧，其中预热温度为900～1000℃，预热时间时间5～10min，焙烧温度1200～1300℃，焙烧时间5～10min。
由此，本发明还提供了前面所述的硼镁复合添加剂在制备赤铁矿氧化球团中的用途，以及制备赤铁矿氧化球团的方法。
因而，在本发明的第三方面，本发明提供了一种制备赤铁矿氧化球团的方法。根据本发明的实施例，该方法包括以下步骤：将前面所述的硼镁复合添加剂和赤铁矿粉混合，以便获得物料混合物，其中，所述硼镁复合添加剂占所述物料混合物的质量分数为1～2％；以及将所述物料混合物依次进行造球、干燥、预热和焙烧处理，以便获得所述赤铁矿氧化球团。根据本发明的实施例，该方法能够有效制备赤铁矿氧化球团，且相对于现有技术，本发明的方法能够有效提高生球质量，降低生球预热及焙烧温度，缩短焙烧时间，降低能耗，且不会降低含铁品位。
根据本发明的实施例，所述赤铁矿粉中粒度小于0.074mm的部分含量大于80％，且所述赤铁矿粉的比表面积大于1600cm2/g。由此，制备的赤铁矿氧化球团质量好。
根据本发明的实施例，预热温度为900～1000℃，预热时间为5～10min，焙烧温度为1200～1300℃，焙烧时间为5～10min。由此，制备的赤铁矿氧化球团质量好。
根据本发明的实施例，所述赤铁矿氧化球团的尺寸为8～12mm。
此外，还需要说明的是，本发明具有下列优点的至少之一：
1、相对于现有技术，采用本发明的方法制备赤铁矿氧化球团，生球落下强度可提高1.3次/(0.5m)以上，球团适宜预热温度可降低50～100℃，适宜焙烧温度降低50～150℃，预热和焙烧时间均缩短5～10min；成品球强度提高700n/个以上，铁品位可提高0.1～0.5％。
2、本发明采用含硼添加剂与菱镁石制成的硼镁复合添加剂，兼有添加剂和粘结剂的双重作用，相比传统的膨润土球团，减少了sio2、al2o3的引入量，在不降低球团含铁品位的同时，将球团金属化率提升至92％以上。
3、本发明的硼镁复合添加剂中镁质添加剂高温分解后可增大氧化球团孔隙率，提高氧化球团还原速率，缩短气基竖炉还原时间。
4、本发明的赤铁精矿生产氧化球团用硼镁复合添加剂及其使用方法，有效地解决了赤铁精矿氧化球团生球质量差，预热和焙烧温度高、时间长的问题。所生产氧化球团强度＞2500n/个，特别适合作气基竖炉生产直接还原铁的原料。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1显示了根据本发明一个实施例，本发明的制备硼镁复合添加剂的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
1、制备硼镁复合添加剂
参照图1，根据本发明的制备硼镁复合添加剂的方法制备硼镁复合添加剂，具体如下：
(1)硼铁精矿制备含硼添加剂
将-0.074mm粒级不低于80％(质量分数)的硼铁精矿在回转窑内磁化焙烧，其中回转窑高温段温度控制在800℃，并将高温段co浓度控制在10％，高温段物料停留时间为2h。磁化焙烧后物料直接出炉、水冷降温至100℃以下。物料降温后经磨矿，磁选，得到优质磁铁精矿粉，同时产出的富硼尾矿即为本发明所需的含硼添加剂，其中磨矿粒度-0.074mm占80％。含硼添加剂与菱镁石按比例混合均匀并润磨至粒度-0.074mm≥95％。
其中，本实施例所用硼铁精矿的主要化学成分如表1所示。含硼添加剂的主要化学成分如表2所示。
表1硼铁精矿主要化学成分(wt％)
表2含硼添加剂主要化学成分(wt％)
(2)含硼添加剂与菱镁石混合
将上述制备的含硼添加剂与菱镁石按质量比2:1混合均匀，并润磨至粒度-0.074mm的部分占95质量％，即得硼镁复合添加剂。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量占90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比99:1充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为4.9次/(0.5m)。生球干燥后，经970℃温度下预热10min、1300℃温度下焙烧10min处理，所得预热球团的抗压强度为522n/个，氧化球团的抗压强度为3150n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率93％。
实施例2
1、制备硼镁复合添加剂
参照图1，根据本发明的制备硼镁复合添加剂的方法制备硼镁复合添加剂，具体如下：
(1)硼铁精矿制备含硼添加剂
所用硼铁精矿主要化学成分为：tfe53.57％、b2o35.61％、mgo11.22％、sio25.15％、cao0.2％、al2o30.19％。
将-0.074mm粒级不低于80质量％的硼铁精矿在回转窑内磁化焙烧，其中回转窑高温段温度控制在900℃，并将高温段co浓度控制在15％，高温段物料停留时间为4h。磁化焙烧后物料直接出炉、水冷降温至100℃以下。物料降温后经磨矿，磁选，得到优质磁铁精矿粉，同时产出的富硼尾矿即为本发明所需的含硼添加剂，其中磨矿粒度为-0.074mm的部分占95％，使用磁选机进行磁选，得到优质磁铁精矿粉，同时产出活性富硼尾矿即为本发明所需的含硼添加剂。
含硼添加剂的主要化学成分为：b2o320.56％、mgo44.39％、sio220.16％、cao0.41％、al2o31.01％。
(2)含硼添加剂与菱镁石混合
含硼添加剂与菱镁石按质量比2:1混合均匀，并润磨至粒度-0.074mm的部分占98质量％，即得硼镁复合添加剂。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量达90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比98.5:1.5充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为5.7次/(0.5m)。生球干燥后，经970℃温度下预热6min、1250℃温度下焙烧6min处理，所得预热球团的抗压强度为505n/个，氧化球团的抗压强度为3088n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率95％。
实施例3
1、制备硼镁复合添加剂
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂，区别仅在于：
回转窑高温段温度控制在850℃，并将高温段co浓度控制在13％，高温段物料停留时间为3h；降温后的物料的磨矿粒度为-0.074mm占90质量％；含硼添加剂与菱镁石的混合质量比为3:1，并润磨至粒度-0.074mm的部分占100质量％。
其中，所得含硼添加剂的主要化学成分为：b2o319.53％、mgo41.28％、sio219.35％、cao0.40％、al2o30.96％。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量达90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比99:1充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为5.9次/(0.5m)。生球干燥后，经950℃温度下预热10min、1200℃温度下焙烧10min处理，所得预热球团的抗压强度为507n/个，氧化球团的抗压强度为3165n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率94％。
实施例4
1、制备硼镁复合添加剂
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂，区别仅在于：
含硼添加剂与菱镁石的混合质量比为4:1，并润磨至粒度-0.074mm的部分占98质量％。
其中，所得含硼添加剂的主要化学成分为：如表2所示。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量达90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比98:2充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为6.1次/(0.5m)。生球干燥后，经950℃温度下预热10min、1250℃温度下焙烧8min处理，所得预热球团的抗压强度为512n/个，氧化球团的抗压强度为3238n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率94％。
实施例5
1、制备硼镁复合添加剂
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂，区别仅在于：
含硼添加剂与菱镁石的混合质量比为6:1，并润磨至粒度-0.074mm的部分占97质量％。
其中，所得含硼添加剂的主要化学成分为：如表2所示。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量达90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比99:1充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为5.8次/(0.5m)。生球干燥后，经970℃温度下预热6min、1200℃温度下焙烧6min处理，所得预热球团的抗压强度为515n/个，氧化球团的抗压强度为3103n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率92％。
实施例6
1、制备硼镁复合添加剂
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂，区别仅在于：
含硼添加剂与菱镁石的混合质量比为1:1，并润磨至粒度-0.074mm的部分占98质量％。
其中，所得含硼添加剂的主要化学成分为：如表2所示。
2、制备赤铁矿氧化球团
按照本发明的制备赤铁矿氧化球团的方法制备赤铁矿氧化球团，具体如下：
采用某赤铁精矿制备氧化球团，其主要化学成分为：tfe65.68％、feo0.55％、mgo0.06％、sio21.26％、cao0.04％、al2o31.53％。该铁精矿粒度-0.074mm含量达90％以上，其比表面积为1703cm2/g。将上述铁精矿粉与步骤1制得的硼镁复合添加剂按质量比98.5:1.5充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为5.4次/(0.5m)。生球干燥后，经1000℃温度下预热8min、1250℃温度下焙烧10min处理，所得预热球团的抗压强度为515n/个，氧化球团的抗压强度为2956n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原3h，金属化率96％。
对比例1
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂和赤铁矿氧化球团，区别仅在于：
采用膨润土作为添加剂，具体地，将上述铁精矿粉与膨润土按质量比98:2充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为3.6次/(0.5m)。生球干燥后，经1100℃温度下预热15min、1350℃温度下焙烧15min处理，所得预热球团的抗压强度为427n/个，氧化球团的抗压强度为2368n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原4h，金属化率83％。
对比例2
按照实施例1的方法制备硼镁复合添加剂和赤铁矿氧化球团，区别仅在于：
采用膨润土作为添加剂，具体地，将上述铁精矿粉与膨润土按质量比98.5:1.5充分混匀，润磨，造球，所得生球的落下强度为2.7次/(0.5m)。生球干燥后，经1100℃温度下预热15min、1350℃温度下焙烧15min处理，所得预热球团的抗压强度为405n/个，氧化球团的抗压强度为2280n/个。氧化球团在气基竖炉内950℃条件下还原4h，金属化率82％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。