一种碱性钒钛球团矿及其制备方法

1.一种碱性钒钛球团矿的制备方法，其特征在于，球团矿由钒钛磁铁精矿配加普通精矿，添加消石灰碱性熔剂配制而成，以重量％计为：钒钛磁铁精矿1-99％，普通精矿
1-99％，外加消石灰0.8-3.2％，其中，普通精矿为不含TiO2的铁精矿；所述钒钛球团矿的碱度为0.4-1.0，TiO2含量为6.5-9.0％，抗压强度大于2500N/个，并采用以下步骤制备：
A、配料、混合、干燥：将钒钛磁铁精矿、普通精矿、外加消石灰进行配料、混合并干燥，其中，干燥至混合料水分降至6-8％；其中，钒钛磁铁精矿配料采用圆盘配料机，消石灰采用螺旋给料机+星型给料机配料，配料后进入混合机混合与干燥，干燥热源为高炉煤气+焦炉煤气燃烧产生的热量；消石灰为粘结剂并调节钒钛球团矿的碱度；
B、润磨：采用润磨机将A步骤的混合料润磨至＜200目粒级含量达到70-90％；
C、造球：采用圆盘造球机在造球过程中加适量水，使生球水分控制在8-10.5％，造球时间10-30min，生球粒度10-25mm；
D、干燥、预热、焙烧：干燥温度200-300℃；预热温度800-1000℃，预热时间10-25min；
焙烧温度为1100-1300℃，焙烧时间25-40min；
E、冷却、筛分：对焙烧球团进行冷却、筛分得到粒度为9-18mm的成品球团矿。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述球团矿碱度优选为0.4-0.6。

一种碱性钒钛球团矿及其制备方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种碱性钒钛球团矿以及采用高钛型钒钛磁铁精矿配加不含TiO2的普通铁精矿，并添加消石灰碱性熔剂制备碱性钒钛球团矿的方法。\n背景技术\n[0002] 球团矿具有良好的机械强度与冶金性能，已成为一种重要的优质冶金炉料。目前使用较普遍的炉料结构是“高碱度烧结矿+酸性氧化球团矿”。工业试验表明，随着球团矿配比的增加，烧结矿的碱度相应提高到2.4-2.5。烧结生产表明，当烧结碱度超过2.4时，烧结矿成品粒级细化，强度变差，对高炉冶炼影响较大。因此，对球团矿的碱度要求应严格限制，不能大幅度提高烧结矿碱度来平衡高炉渣碱度。鉴于超高碱度钒钛烧结矿对质量有影响，有必要将烧结矿部分碱度向球团矿转移，生产碱性球团矿。\n[0003] 日本是最早开始生产熔剂性球团矿的国家，但其在造球前是向铁精矿中添加CaO或MgO的细粒物料，将球团碱度控制在0.4-1.2之间，使球团还原性与还原膨胀性能得到改善。\n[0004] 专利文献CN200510032097.5公开了一种钒钛磁铁精矿制备酸性球团矿的方法，该方法采用钒钛精矿+普通精矿，再添加粘结剂膨润土制备酸性球团。但该方法的局限性也是显然的，即所增加的膨润土只能生产酸性球团。为了将烧结矿的部分碱度转移到球团矿必须生产碱性球团，因此，应用该方法制备碱性球团或钒钛矿球团就存在明显的局限性。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是为了克服现有钒钛球团矿以及制备中所存在的上述技术问题，而提供一种钒钛磁铁精矿配加普通铁精矿，以及添加消石灰碱性熔剂配制而成的碱性钒钛球团矿，本发明采用以下两种技术方案完成其任务。\n[0006] 本发明的碱性钒钛球团矿以重量％计由以下组成：选用钒钛磁铁精矿1-99％，普通精矿1-99％，外加消石灰0.8-3.2％，球团矿碱度为0.4-1.0；其中普通精矿为不含TiO2的铁精矿。\n[0007] 本发明的碱性钒钛球团矿制备方法的特点在于，采用1-99％的钒钛磁铁精矿、\n1-99％的普通精矿、外加0.8-3.2％的消石灰，并采用以下步骤制备碱性钒钛球团矿：A、配料、混合、干燥；B、润磨；C、造球；D、干燥、预热、焙烧；E、冷却、筛分；其中普通精矿为不含TiO2的铁精矿。其制备步骤如下：\n[0008] A、配料、混合、干燥：采用1-99％的钒钛磁铁精矿、1-99％的普通精矿、外加\n0.8-3.2％的消石灰，进行混合并干燥，其中，干燥至混合料水分降至6-8％，球团矿碱度为\n0.4-1.0；\n[0009] B、润磨：将A步骤的混合料润磨至＜200目粒级含量达到70-90％；\n[0010] C、造球：造球过程加适量水，生球水分控制在8-10.5％，造球时间10-30min，生球粒度10-25mm；\n[0011] D、干燥、预热、焙烧：干燥温度200-300℃；预热温度800-1000℃，预热10-25min；\n焙烧温度为1100-1300℃，焙烧时间25-40min；\n[0012] E、冷却、筛分：对焙烧球团进行冷却、筛分得到粒度为9-18mm的成品球团矿。\n[0013] 本发明所采用的钒钛磁铁精矿的成分含量以重量％计为：Fe2O3：40-50％、FeO 29-33％、SiO2 2.5-4.5％、CaO 1.5-2.2％、MgO 2.0-3.2％、Al2O3 3.0-4.5％、V2O5 \n0.5-0.65％、TiO2 10-15％、S：≤0.6％、P≤0.003％，；其中TFe52-56％为矿石中Fe2O3与FeO的铁元素的总量。\n[0014] 本发明碱性钒钛成品球团矿的TiO2含量为6.5-9.0％，球团矿碱度优选0.4-0.6，球团矿的抗压强度大于2500N/个。\n[0015] 应用本发明制备的碱性钒钛球团矿，原料的适应范围广，特别是解决了钒钛磁铁精矿制造球团矿难度大的问题，本发明的碱性钒钛球团矿完全可满足于用于高炉冶炼，确保其利用系数、焦比等技术经济指标均得到改进。\n具体实施方式\n[0016] 以下将结合本发明的设计思想，具体实施例以及对比实施例，详细阐述本发明的制备方法以及所产生的良好效果。\n[0017] 本发明的碱性钒钛球团矿制备方法包括以下步骤：配料、混合、干燥，润磨，造球，干燥、预热、焙烧，冷却、筛分；筛分后即可进行高炉冶炼。\n[0018] 本发明的球团矿原料以攀枝花所产钒钛磁铁精矿为主，采用1-99％的钒钛磁铁精矿、1-99％的普通精矿、再配加0.8-3.2％的消石灰碱性熔剂等进行造球、焙烧制备成品球团矿。钒钛磁铁精矿的成分含量以重量％计为：Fe2O3：40-50％、FeO 29-33％、SiO2 \n2.5-4.5％、CaO 1.5-2.2％、MgO 2.0-3.2％、Al2O3 3.0-4.5％、V2O5 0.5-0.65％、TiO2 \n10-15％、S：≤0.6％、P≤0.003％，；其中TFe52-56％为矿石中Fe2O3与FeO的铁元素的总量。\n[0019] 由于攀枝花钒钛磁铁精矿TiO2与Al2O3含量高，其熔点高达1350℃以上，产生的液相量少，比普通矿烧结液相量少10-20％，且该种精矿粒度粗，＜200目的粒级含量只有\n50％左右，成球性能差，导致混合料透气性差，垂直烧结速度慢，烧结矿产质量低。在还原性气氛下(因在烧结中加入焦粉或无烟煤作为燃料来提高烧结温度，在提高烧结温度的同时伴随产生还原性气氛)烧结温度低于1300℃时，会产生烧结料难熔，液相量少，烧结矿强度与成品率严重下降的后果。因此，为了克服钒钛磁铁精矿在烧结上的缺陷，用钒钛磁铁精矿制造球团矿将是另一种重要利用途径，而且可制造出满足高炉冶炼的优质球团矿，其冶金性能优于烧结矿。\n[0020] [1]球团碱度。目前世界上球团矿碱度基本为自然碱度(不配加任何碱性熔剂)，本发明添加0.8-3.2％的消石灰作为碱性熔剂生产混合矿球团，将球团矿碱度(CaO/SiO2)控制在0.4-1.0之内均可生产合格钒钛球团矿。\n[0021] [2]本发明可用任意比例的钒钛磁铁精矿配加任意比例的普通铁精矿进行配料与造球，进而焙烧，得到碱性钒钛球团矿。\n[0022] [3]钒钛磁铁精矿配料采用圆盘配料机，消石灰采用螺旋给料机+星型给料机配料，但不仅限于此两种设备。\n[0023] [4]制备球团需要采用粘结剂。本发明粘结剂是使用消石灰，消石灰既是碱性熔剂可提高碱度，又是粘结剂，提高精矿的粘结性能。在制备过程中，外加0.8-3.2％的消石灰碱性熔剂：优选地使用配比为0.8-2.5％，以提高钒钛磁铁精矿的粘接性能和调节钒钛球团矿的碱性。\n[0024] [5]对上述配比原料进行混合-干燥。混合料的水分在9-13.5％范围内波动，进行配料后进入混合机进行混合-干燥，干燥所需热源为高炉煤气+焦炉煤气燃烧产生的热量，将混合料水分降至6-8％。\n[0025] [6]对上述混合料实施润磨工艺。钒钛磁铁精矿＜200目粒级含量一般只有\n40-60％，而制作球团矿的粒度一般需要80-90％，因此混合料经过干燥混合后，进入润磨机，进行磨矿，增加细粒级含量，磨矿后＜200目粒级含量可达到70-90％，可满足造球需要。磨矿工序采用润磨机。攀枝花钒钛磁铁精矿出产部分高品位钒钛磁铁精矿，其粒度较细，例如56％铁品位的钒钛磁铁精矿＜200目粒级可达到80％以上，用这种精矿造球就不需要润磨，流程上也可取消润磨工序。\n[0026] [7]造球制度。造球设备采用圆盘造球机。混合料通过混匀润磨后，在圆盘造球机中造球，造球过程适量加水，造球前润磨工序混合料水分6-8％为宜，生球水分控制在\n8-10.5％，优选地适宜水分9.0％，造球时间为10-30min，生球粒度10-25mm。\n[0027] [8]干燥-预热-焙烧制度。经过混合造球后的生球，经过干燥-预热-焙烧一系列反应与加工，生球经过高温氧化固结，得到成品球。其干燥温度200-300℃，预热温度为\n800-1000℃，预热时间为10-25min，焙烧温度为1100-1300℃，焙烧时间为25-40min。\n[0028] 这一过程可采用链篦机-回转窑，也可采用竖炉，不可一概而论。\n[0029] [9]对焙烧球进行冷却，筛分而得到具有一定抗压强度与冶金性能与粒度的成品球，成品球粒度9-18mm，平均抗压强度2500N/个以上。\n[0030] 实施例1\n[0031] 首先在实验室制备了碱性钒钛球团，为了对比分析，同时制备了添加膨润土为粘结剂的酸性球团。\n[0032] 表1原料化学成分/％\n[0033] \n 原料名称 TFe Fe2O3 FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 S P 烧损\n 普通精矿 63.25 61.38 26.12 5.47 1.23 0.90 1.00 0.324 0.035 -0.90\n 钒钛磁铁精矿 55.56 46.39 29.72 3.35 1.92 2.56 3.31 0.341 0.007 -1.5\n 生石灰 88.00 1.00 0.5 0.4 0.008 0.011 10\n[0034] 钒钛磁铁精矿中V2O5 0.65％、TiO2 11.16％。\n[0035] 表2膨润土理化性能与化学成分\n[0036] \n[0037] 表3原料粒度组成\n[0038] \n[0039] 试验原料主要为钒钛磁铁精矿、普通铁精矿、生石灰以及膨润土。试验所需原料取自不同生产现场：钒钛磁铁精矿、普通铁精矿和膨润土都取自攀钢企业公司球团厂，生石灰来自攀钢炼铁厂烧结车间。各种原料化学成分见表1，膨润土理化指标见表2，钒钛精矿与普通精矿粒度组成见表3。配矿方案见表4。\n[0040] 表4配料方案(％)\n[0041] \n 配矿结构 批次 碱度 钒钛精矿 普通精矿 消石灰 膨润土\n 钒钛精矿+普通精矿 JH 0.15 70 30 1.80\n 钒钛精矿+普通精矿 Hx4 0.4 70 30 0.80\n 钒钛精矿+普通精矿 Hx6 0.6 70 30 1.60\n 钒钛精矿+普通精矿 Hx8 0.8 70 30 2.50\n[0042] 消石灰的配入量按生石灰计，编号中Hx4，Hx6，Hx8表示碱度为0.4，0.6，0.8。\n[0043] 表5焙烧制度\n[0044] \n[0045] 按照实验配比方案取含铁原料5kg，采用外配熔剂(生石灰加水消化完全后加入)，通过人工混匀后，在Φ800×165mm(边高)、转速为23r/min、倾角为46的圆盘造球机内进行造球，造球过程中采用人工加水，造球时间为30min。造球所得生球在110℃左右的环境下干燥后，按焙烧制度(表5)进行焙烧，并对焙烧后的球团进行抗压强度和还原膨胀系数等的测定。\n[0046] 检测项目：(1)成品球抗压强度。(2)球团还原膨胀系数：＜900℃通N2保护，900时继续通保护N2半个小时，随后关闭N2，通入还原气体，还原1小时，还原气流量：15L/min。\n(3)冶金性能：低温还原粉化性能测定的还原气体组成为CO30％+N270％，取小于3.15mm粒级的重量百分数作低温还原粉化指数(RDI-315)；中温还原性能测定按GB13244-91进行，还原气体组成为CO30％+N270％，取180min时的还原度为还原性指数(RI)。(4)球团矿主要物相及其含量：检测球团矿物组成及形态形貌，矿物结构等。(5)综合炉料性能：试样和焦炭粒度均为10-12.5mm，还原气体流量：还原气成分：30％CO+70％N2。升温速度：室温至\n900℃时，为10℃/min；900-1000℃时，为3℃/min；当温度＞1000℃时，为6℃/min；试样在900℃之前通N2保护升温，900℃后通入还原气还原；荷重：35kg。\n[0047] 实验室试验性能\n[0048] 1、不同焙烧制度条件下不同碱度球团的抗压强度/N/个\n[0049] 成品球团矿最重要的技术指标是抗压强度，根据生产实际抗压强度2500N/个视为合格。焙烧温度控制在1230℃以上，碱度0.6的成品球团矿更有实用价值。表6为不同碱度球团抗压强度可行的参数组合。从表6可看出，本发明在不同焙烧制度条件下不同碱度范围内进行的实验，其抗压强度均超过了3000N/个，实验效果非常显著。\n[0050] 表6不同碱度球团抗压强度可行的参数组合\n[0051] \n[0052] 2、球团冶金性能\n[0053] 对实验球团进行冶金性能检测，在添加一定碱性物料后，球团膨胀系数、低温还原粉化率以及中温还原度与基准相比都有很大变化。见表7、8、9。\n[0054] (1)低温还原粉化率\n[0055] 表7球团矿低温还原粉化率(％)\n[0056] \n[0057] 随着碱度的提高，球团低温还原粉化率上升。但无论何种球团，其低温还原粉化率都远低于钒钛烧结矿的低温还原粉化率(20-30％)，也就是说，球团还原粉化率性能不会影响到高炉的正常冶炼。\n[0058] (2)中温还原度\n[0059] 表8球团矿中温还原度(％)\n[0060] \n[0061] 随着碱度的提高，球团矿中温还原度上升，且添加碱性物料后，球团中温还原度均优于基准球团。\n[0062] (3)还原膨胀系数\n[0063] 添加碱性物料后球团的还原膨胀系数与碱度关系见表9。其中JH的还原膨胀系数为8.25％。\n[0064] 表9球团矿还原膨胀指数/％\n[0065] \n[0066] 混合矿球团还原膨胀系数随碱度提高而下降。随碱度上升，硅酸盐相增加有利于减轻还原膨胀。由此可见，混合球团矿的最佳碱度在0.4-0.6。\n[0067] 实施例2\n[0068] 本实施例为实际工业生产的碱性钒钛球团矿。所使用的钒钛磁铁精矿与普通铁精矿成分见表10。\n[0069] 表10原料成分(％)\n[0070] \n2 5\nP 00.0 30.0\n \n24 423\nS .0 .0 \nOi2 5.0\nT 1 \nO52 56.\nV 0 \nOlA32 12.3 00.1\n \nOgM 23.2 09.0 \nOaC 50.2 32.1 \nOiS2 10.3 74.5\n \n0 21\nOeF .92 .62 \n \nO32 9. 83.\neF 84 16 \neF 97.6 52.3\nT 5 6 \n称 矿 矿\n名 精 精\n料 钛 通\n原 钒 普 \n \n[0071] 主体设备为链篦机-回转窑，经过配料、混合、造球、预热-焙烧等工序生产出合格的球团矿。\n[0072] A、将上述表10的成分含量原料，与0.85％的外加消石灰进行混合并干燥，干燥混合料水分至7.0％，检测其自然碱度为0.42；\n[0073] B、润磨A步骤的混合料至＜200目粒级含量达到85％；\n[0074] C、加适量水造球，将生球水分控制在9％，造球时间为20min，使生球粒度控制在\n10-25mm；\n[0075] D、对生球进行干燥，干燥温度采用300℃，在焙烧前采用900℃温度预热20min，然后对生球进行焙烧，焙烧温度1250℃，焙烧时间30min；\n[0076] E、最后对焙烧球团进行冷却和筛分，得到粒度为9-18mm的碱性全钒钛矿成品球团，经检测，该球团的转鼓指数为90.03％，抗压强度为2760N/个，抗磨指数5.91％，高炉使用本实施例的球团冶炼正常进行。\n[0077] 实施例3\n[0078] 本实施例在生产碱性全钒钛球团矿使用的钒钛磁铁精矿与普通铁精矿成分见表\n11。\n[0079] 表11原料成分(％)\n[0080] \n2 5\nP 00.0 30.0\n \nS 24.0 93.0\n \n2 5\nOiT .01 \n \nOV 52 56.0 \nO32 12 00\nlA .3 .1 \nOg 23. 09.\nM 2 0 \nOaC 50.2 32.1\n \n2 1 7\nOiS 0.3 4.5 \n \nO 0. 21.\neF 92 62 \nOe32 9.8 83.1\nF 4 6 \n9 5\neFT 7.65 2.36\n \n称 矿 矿\n名 精 精\n料 钛 通\n原 钒 普 \n[0081] 主体设备为链篦机-回转窑，经过配料、混合、造球、预热-焙烧等工序生产出合格的球团矿。\n[0082] A、将上述表13的成分含量原料，与1.7％的外加消石灰进行混合并干燥，干燥混合料水分至7.0％，检测其自然碱度为0.65；\n[0083] B、润磨A步骤的混合料至＜200目粒级含量达到85％；\n[0084] C、加适量水造球，将生球水分控制在9％，造球时间为20min，使生球粒度控制在\n10-25mm；\n[0085] D、对生球进行干燥，干燥温度采用300℃，在焙烧前采用900℃温度预热20min，然后对生球进行焙烧，焙烧温度1250℃，焙烧时间30min；\n[0086] E、最后对焙烧球团进行冷却和筛分，得到粒度为9-18mm的碱性钒钛矿成品球团，经检测，该球团的转鼓指数为91.23％，抗压强度为2880N/个，抗磨指数5.62％，高炉使用本实施例的球团冶炼正常进行。\n[0087] 实施例4\n[0088] 本实施例所使用的钒钛磁铁精矿与普通铁精矿成分见表12。\n[0089] 表12原料成分(％)\n[0090] \n2 5\nP 00.0 30.0\n \nS 24.0 93.0\n \n2 5\nOiT .01 \n \nOV 52 56.0 \nO32 12 00\nlA .3 .1 \nOg 23. 09.\nM 2 0 \nOaC 50.2 32.1\n \n2 1 7\nOiS 0.3 4.5 \n \nO 0. 21.\neF 92 62 \nOe32 9.8 83.1\nF 4 6 \n9 5\neFT 7.65 2.36\n \n称 矿 矿\n名 精 精\n料 钛 通\n原 钒 普 \n[0091] 主体设备为链篦机-回转窑，经过配料、混合、造球、预热-焙烧等工序生产出合格的球团矿。\n[0092] A、将上述表12的成分含量原料，与2.5％的外加消石灰进行混合并干燥，干燥混