CN101338362A

CN101338362A - 高钛型高碱度烧结矿及其制备方法

Info

Publication number: CN101338362A
Application number: CNA200810304227XA
Authority: CN
Inventors: 谢俊勇; 何木光; 蒋大均; 林文康; 陈明华; 何斌; 张义贤; 李玉洪; 吴耀辉
Original assignee: Panzhihua New Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2008-08-27
Publication date: 2009-01-07
Anticipated expiration: 2028-08-27
Also published as: CN100596310C

Abstract

本发明属于冶金领域，主要涉及以钒钛磁铁精矿制备高钛型高碱度烧结矿的制造方法。所解决的技术问题是提供一种以攀枝花特有的高钛型钒钛磁铁精矿为原料，制备高钛型高碱度烧结矿的制备方法。主要区别在于以攀枝花特有的高钛型钒钛磁铁精矿为主要原料，烧结温度为1300－1400℃。应用本发明工艺制备烧结矿，操作简便，烧结而得的高碱度烧结矿进行冶炼，高炉利用系数、焦比、煤比等技术经济指标均得到改进。通过提高钒钛烧结矿碱度到2.0－3.2，控制适宜的配碳量，增加液相量，从根本上改善钒钛烧结矿矿物组成，提高烧结矿强度，改善冶金性能。

Description

高钛型高碱度烧结矿及其制备方法

技术领域

本发明属于冶金领域，主要涉及以钒钛磁铁精矿制备高钛型高碱度烧结矿的制造方法。

背景技术

钒钛磁铁矿属于世界上难烧矿石之一，国内外烧结以不含TiO₂的普通矿为主，有的厂家只搭配很少部分钒钛精矿以保护高炉炉缸。

中国专利申请CN1042651C(申请号95106338.3)，钒钛型超高碱度烧结矿制造方法公开了一种以钒钛磁铁精矿、富矿粉、石灰石或白云石、生石灰或消石灰、焦粉或煤粉和返块为原料，采用抽风烧结工艺，生产碱度为2.0-3.2的钒钛型超高碱度烧结矿。但是本发明人发现按照该工艺条件如果以攀枝花地区出产的钒钛磁铁精矿生产的烧结矿无法达到冶炼质量要求，关键问题是该专利涉及的烧结温度为1170-1300℃及相关工艺参数控制不能达到攀枝花钒钛磁铁精矿的烧结要求。

同时，以往以攀枝花地区出产的钒钛磁铁精矿生产的碱度为(CaO/SiO₂)1.70、w(TiO₂)7.5-11％(属高钛型)的烧结矿，其强度(ISO转鼓指数)只有65％左右，成品率只有50％左右，这种低碱度高钛型的钒钛烧结矿冶金性能差，高炉冶炼水平低。

因此，本领域急需一种能够以攀枝花地区出产的高钛型钒钛磁铁精矿为原料，制备高钛型高碱度烧结矿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以攀枝花特有的高钛型钒钛磁铁精矿为原料，制备高钛型高碱度烧结矿的制备方法。该方法由以下步骤完成：

烧结矿制备方法包括以下步骤：A、配料，B、混合，C、布料，D、点火、烧结，E、热破碎，F、热筛分，G、冷却，H、筛分，其特征在于：烧结原料为高钛型钒钛磁铁精矿，其成分含量以重量计含有：TFe 52-55％、FeO 29-32％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂ 13-15％、S 0.4-0.6％；其中，步骤D中烧结温度为1300-1400℃。

由于攀枝花钒钛磁铁精矿w(TiO₂)达到13％以上，w(Al₂O₃)4.5％以上，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40-50％，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。而高于1400℃时，在烧结过程中将产生钙钛矿(即CaO·TiO₂，该矿物是钒钛磁铁精矿在烧结过程中由于配炭过高，在1350℃以上高温的还原性气氛条件下形成的，其韧性差、硬度大而脆，熔点高达1970℃，造成烧结熔点进一步升高，液相量减少)，钙钛矿对烧结矿强度起破坏作用，而且还会加剧设备磨损缩短设备寿命。

其中，步骤A配料：以重量百分比计：钒钛磁铁精矿50-80％、普通粉矿0-30％、石灰石1-20％、生石灰0-7.5％、焦粉1-5％、无烟煤1-7％、返矿30-50％。

其中，步骤C布料：料层厚度为500-680mm。可发挥厚料层烧结的功能，提高烧结矿强度，弥补高钛型钒钛烧结矿强度差的缺陷。

其中，步骤D点火、烧结：点火温度980-1100℃，烧结温度1300-1400℃，主管废气温度100-115℃，烧结终点温度250-300℃，烧结负压12000-14500Pa。

应用本发明工艺制备烧结矿，无需对设备进行改进，操作简便，烧结而得的高碱度烧结矿进行冶炼，高炉利用系数、焦比、煤比等技术经济指标均得到改进。通过提高钒钛烧结矿碱度到2.0-3.2，控制适宜的配碳量，增加液相量，从根本上改善钒钛烧结矿矿物组成，提高烧结矿强度，改善冶金性能。

具体实施方式

本发明烧结矿制备方法包括以下步骤：A、配料，B、混合，C、布料，D、点火、烧结，E、热破碎，F、热筛分，G、冷却，H、筛分。筛分后高炉即可进行冶炼。具体地，步骤B混合可进行两次混合；步骤H的筛分可进行烧结筛分和沟下筛分。

烧结原料以攀枝花所产钒钛磁铁精矿为主，配比可高达50％-80％，再配合少量普通富矿粉、熔剂、燃料，外配返矿等进行烧结，单独的精矿也可进行烧结。该钒钛磁铁精矿的成分含量(以重量计)含有：TFe 52-55％、FeO 29-32％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂ 13-15％、S 0.4-0.6％；且粒度粗，小于200目粒级含量仅为40-50％，导致成球性能差，影响烧结料透气性。该精矿具有低品位高钛高杂质的特点，属于难烧矿石。

返矿为烧结矿各次筛分的筛下物，主要成份是粒度＜5mm的烧结矿与未烧结的混合料；以及烧结过程中与高炉沟下产生的成品筛下物，粒度＜5mm，主要成份是小烧结矿。

步骤A配料优选：以重量百分比计：钒钛磁铁精矿50-80％、普通粉矿0-30％、石灰石1-20％、生石灰0-7.5％、焦粉1-5％、无烟煤1-7％、返矿30-50％。

为了提高碱度：可增加熔剂如石灰石(CaO 52.5％)配加量，以提高烧结矿的CaO，可使烧结矿碱度(CaO/SiO₂)从1.70提高到2.0-3.2。熔剂配比以折合石灰石配比计，从15％提高到17.5-28％。熔剂还使用7％的生石灰(CaO 86.5％)，可替代10.5％的石灰石。使用生石灰可强化制粒与烧结。

其中，步骤C布料：

料层厚度为500-680mm，该厚度可发挥厚料层烧结的功能，即延长高温保持时间，使烧结矿结晶更充分，从而提高烧结矿强度，弥补高钛型钒钛烧结矿强度差的缺陷。

其中，步骤D点火、烧结：

控制点火温度980-1100℃，属于低温点火，目的是在厚料层条件下需要降低点火温度，防止表层烧结矿过熔而恶化透气性。

控制烧结温度1300-1400℃，保证钒钛磁铁精矿烧结既能产生足够的高温与液相量，又能防止在高温还原性气氛下生成强度差的钙钛矿(CaO·TiO₂)，对烧结矿强度起破坏作用。

控制主管废气温度100-115℃，既能保证料层烧透，废气温度又不会对主抽风机造成损坏，同时减少热量损失。

控制烧结终点温度250-300℃，属于最佳控制范围，主管废气温度在这个范围既能保证烧透又不会过烧，提高烧结矿产质量。

控制烧结负压12000-14500Pa，属于典型的高负压烧结，增加抽力与风量，克服钒钛磁铁精矿料层透气性差，烧结阻力大的缺陷。

控制机速1.5-1.80m/min，属于慢机速操作，目的是在厚料层条件下降低垂直烧结速度，延长高温保持时间，提高烧结矿强度。

控制混合料水分6.8-7.4％，属于低水分控制，由于攀枝花钒钛磁铁精矿的疏水性，对水分的亲和力较差，不能控制过大的水分，否则在烧结过程产生过湿层，影响产质量。

控制固定炭2.8-3.0％，属于低炭烧结，攀枝花钒钛磁铁精矿含有30％以上的FeO，在烧结过程中氧化放热，可以节约固定炭；同时如果配炭过高，将产生高温与还原性气氛，生成熔点高、硬度大、韧性差、性脆、强度低的矿物钙钛矿(CaO·TiO₂)，对烧结矿强度起破坏作用。

普通矿或低钛型钒钛磁铁精矿的烧结可以不控制在此范围仍能正常生产，而攀枝花高钛型钒钛磁铁精矿烧结必须这样控制方能正常生产，否则无法达到高炉冶炼所需的质量条件。

发明人在工艺研究过程中，所使用的烧结机条件为3×130m²：长52m×宽2.5m；2×145m²：长52m×宽2.79m；1×173.6m²：长62.2m×宽2.79m，但其它规格的烧结机也可实施。

通过上述工艺条件的设置和改进，使得制备而得的烧结矿碱度到2.0-3.2，从根本上改善钒钛烧结矿矿物组成，提高烧结矿强度，改善冶金性能。

对于前述技术方案的进一步改进，还可以择一或混合采用如下方法，提高高钛型烧结矿产质量。

1、实施高氧位烧结，烧结矿w(FeO)控制在7-8％。

2、使用20-30％富矿粉改善烧结料粒度组成。

3、延长点火时间0.5-1.0min。

4、使用低TiO₂精矿与一定数量普通富矿粉，降低烧结矿TiO₂。

5、提高烧结矿w(MgO)0.2-0.3％。

以下实施例制备烧结矿使用的主要铁矿石成份见表1，制备方法如下A、配料，B、混合，C、布料，D、点火、烧结，E、热破碎，F、热筛分，G、冷却，H、筛分。筛分后即可进行高炉冶炼。

表1烧结使用的铁矿石成份(％)

原料名称	TFe	FeO	SiO₂	CaO	MgO	AL₂O₃	H₂O
原料名称	TFe	FeO	SiO₂	CaO	MgO	AL₂O₃	H₂O	钒钛磁铁精矿	53.92	31.87	3.32	1.13	2.40	4.10	10.76
澳大利亚粉矿	62.76	0.28	4.63			2.48	6.81	钒钛磁铁精矿	53.92	31.87	3.32	1.13	2.40	4.10	10.76
澳大利亚粉矿	62.76	0.28	4.63			2.48	6.81	国内高品位粉矿	59.29	22.82	6.21	3.62	1.98	2.04	7.21
国内中品位粉矿	47.19	1.23	18.66	2.32	0.55	4.55	6.81	国内高品位粉矿	59.29	22.82	6.21	3.62	1.98	2.04	7.21

注：TFe为铁含量。其中，钒钛磁铁精矿中V₂O₅的含量为0.556％，TiO₂的含量为12.77％，粒度＜200目的占50％。

烧结使用的熔剂生石灰w(CaO)85-88％；石灰石w(CaO)50-53％，粒度＜3.0mm粒级88-92％；焦粉灰分12-16％，粒度＜3.0mm粒级82-90％；无烟煤灰分16-20％，挥发分0.5-1％，＜3.0mm粒级75-80％。

实施例1

原料使用表1中的钒钛磁铁精矿，以重量百分比计：钒钛磁铁精矿54％、普通粉矿26％(澳大利亚粉矿11％+国内高品位粉矿12％+国内中品位粉矿3％)、石灰石5.5％、生石灰7.0％、焦粉4.6％(或无烟煤6.0％)、返矿40％。

料层厚度为565mm，机速1.55m/min，点火温度1087℃，烧结温度1350℃，主管废气温度113℃，烧结终点温度280℃，烧结负压12900Pa。

将烧结矿碱度提高到2.16，产生的技术效果为烧结机利用系数为1.322t/m²·h，ISO转鼓指数(＞6.3mm％)为69.95％，固体燃耗为53.40kgce/t。

实施例2

原料使用表1中的钒钛磁铁精矿，以重量百分比计：钒钛磁铁精矿53％、普通粉矿27％(澳大利亚粉矿12％+国内高品位粉矿12％+国内中品位粉矿3％)、石灰石7.2％、生石灰7.0％、焦粉4.5％(或无烟煤6.0％)、返矿35％。

料层厚度为567mm，机速1.53m/min，点火温度1083℃，烧结温度1350℃，主管废气温度112℃，烧结终点温度285℃，烧结负压12830Pa。

将烧结矿碱度提高到2.45，产生的技术效果为烧结机利用系数为1.404t/m²·h，ISO转鼓指数(＞6.3mm％)为71.55％，固体燃耗为48.72kgce/t。

实施例3

在钒钛磁铁精矿55％、普通粉矿25％(澳大利亚粉矿11％+国内高品位粉矿12％+国内中品位粉矿2％)、石灰石6.8％、生石灰7.0％，返矿35％的配料条件下，烧结矿碱度为2.50，烧结参数点火温度1200℃、点火时间3min、料层厚度550mm、混合料水分7.2％、烧结负压12000Pa，改变焦粉配比控制烧结温度，在实验室烧结杯上进行烧结温度试验。温度检测方法是在烧结杯体中部打孔均匀分布四点插入热电偶，测定烧结温度，试验结果见表2。

表2不同烧结温度对烧结技术经济指标的影响的试验结果

批号	焦粉配比％	烧结温度℃	利用系数tm²·h	ISO转鼓强度％	成品率％	固体燃耗kg/t	低温还原粉化率RDI_-3.15mm％	还原度RI％
批号	焦粉配比％	烧结温度℃	利用系数tm²·h	ISO转鼓强度％	成品率％	固体燃耗kg/t	低温还原粉化率RDI_-3.15mm％	还原度RI％	1	3.0	1155	1.061	55.42	48.98	56.55	81.08	84.42
2	3.5	1208	1.138	62.36	57.43	61.51	73.70	82.11	1	3.0	1155	1.061	55.42	48.98	56.55	81.08	84.42
2	3.5	1208	1.138	62.36	57.43	61.51	73.70	82.11	3	4.0	1252	1.204	68.81	66.26	66.45	64.13	80.99
4	4.5	1354	1.311	71.50	72.31	68.65	60.08	80.28	3	4.0	1252	1.204	68.81	66.26	66.45	64.13	80.99
4	4.5	1354	1.311	71.50	72.31	68.65	60.08	80.28	5	5.0	1421	1.297	67.37	72.66	77.10	58.62	78.61
6	5.5	1463	1.282	65.66	72.87	85.80	56.77	72.49	5	5.0	1421	1.297	67.37	72.66	77.10	58.62	78.61
6	5.5	1463	1.282	65.66	72.87	85.80	56.77	72.49	7	6.0	1505	1.269	64.45	73.01	94.56	53.15	69.20

由表2可见，钒钛磁铁精矿烧结在高碱度2.50的条件下，在不同烧结温度下产生了不同的效果，烧结温度低于1300℃与高于1400℃，烧结利用系数与强度均下降，烧结温度1354℃时技术效果最好。

实施例4

对现场生产不同批次不同碱度烧结矿样品(该三个批次的样品原料配比中除石灰石配比分别为5.5％，6.0％，6.8％外，其它配比与工艺参数与实施例1与2基本同)进行矿物岩相鉴定与冶金性能检测，结果列于表3，表4，高炉冶炼效果列于表5。

表3不同碱度烧结矿物相组成及体积分数(％)

表4不同碱度烧结矿冶金性能检测结果

表5不同碱度烧结矿高炉冶炼效果

批次	烧结矿碱度	利用系数tm³·d	综合焦比kg/t	入炉焦比kg/t	煤比kg/t
批次	烧结矿碱度	利用系数tm³·d	综合焦比kg/t	入炉焦比kg/t	煤比kg/t	1	2.00	2.204	618.33	519.00	127.13
2	2.30	2.312	585.67	495.33	108.00	1	2.00	2.204	618.33	519.00	127.13
2	2.30	2.312	585.67	495.33	108.00	3	2.50	2.345	569.54	480.38	113.94

由表3-5可见，烧结矿随着碱度提高，粘结相以铁酸盐为主且含量增加，硅酸盐和钙钛矿减少，钛磁铁矿含量变化不大，而钛赤铁矿明显减少，钛磁铁矿与钛赤铁矿仍是主要铁矿物。同时随着碱度的提高，烧结矿还原性提高，低温还原粉化率改善。高炉使用烧结矿碱度越高，增铁节焦效果越明显。通过本发明制备方法制备而得的高钛型高碱度烧结矿应用于高炉冶炼完全符合质量标准。

Claims

1.高钛型高碱度烧结矿的制备方法，包括如下步骤：A、配料，B、混合，C、布料，D、点火、烧结，E、热破碎，F、热筛分，G、冷却，H、筛分，其特征在于：烧结原料为高钛型钒钛磁铁精矿，其成分含量以重量计含有：TFe 52-55％、FeO 29-32％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO 2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂13-15％、S 0.4-0.6％；其中，步骤D中烧结温度为1300-1400℃。

2.根据权利要求1所述的高钛型高碱度烧结矿的制备方法，其特征在于：所述步骤A配料以重量百分比计：钒钛磁铁精矿50-80％、普通粉矿0-30％、石灰石1-20％、生石灰0-7.5％、焦粉1-5％、无烟煤1-7％、返矿30-50％。

3.根据权利要求1所述的高钛型高碱度烧结矿的制备方法，其特征在于：所述步骤C布料中料层厚度为500680mm。

4.根据权利要求1所述的高钛型高碱度烧结矿的制备方法，其特征在于：所述步骤D点火、烧结中：点火温度980-1100℃，主管废气温度100-115℃，烧结终点温度250-300℃，烧结负压12000-14500Pa。

5.根据权利要求1所述的高钛型高碱度烧结矿的制备方法，其特征在于：混合后混合料水分为6.8-7.4％。

6.根据权利要求1所述的高钛型高碱度烧结矿的制备方法，其特征在于：控制固定炭用量为2.6-3.2％。

7.权利要求1-6任一项所述的制备方法制备而得烧结矿。

8.根据权利要求7所述的烧结矿，其特征在于：烧结矿碱度为2.0-3.2。