CN101343689A - 一种高钛型低硅烧结矿的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高钛型低硅烧结矿的制备方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种高钛型低硅烧结矿的制备方法，该方法简单易行，既能降低烧结矿的SiO2含量，又能提高烧结矿强度和降低低温还原粉化性。本发明高钛型低硅烧结矿的制备方法，包括铁精矿、富矿、熔剂和燃料等原料进行配料，各原料混合得到混合料，混合料布料、烧结，其铁矿石的重量配比为：钒钛磁铁精矿50～58份、富矿A 10～14份、富矿B 9～13份、富矿C 2～6份；其中，烧结矿制备过程中控制CaO与SiO2的重量比为2.40～2.55。本发明高钛型低硅烧结矿的制备方法简单易行，便于实施，制备的烧结矿强度高，冶金性能好，渣量低，减轻了后续冶炼的负担，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种高钛型低硅烧结矿的制备方法，属于冶金领域。
背景技术
低硅冶炼能明显减少渣量和改善冶炼指标，达到增铁节焦的目的，其工艺步骤包括：原料配料(铁精矿、富矿、熔剂、燃料等原料配料)、混合、布料、点火-抽风-烧结、破碎、热筛分、冷却、烧结冷筛分、沟下冷筛分、高炉冶炼步骤。日本早在20世纪80年代中期就开始了低硅烧结的研究，铁料全部外购，其铁矿中SiO2较低，采用普通烧结工艺可将w(SiO2)降到4.7％～5.0％，采用球团烧结法，w(SiO2)可降到4.2％～4.5％；瑞典、德国的烧结矿中w(SiO2)已由6.0％降到了4.4％～4.8％，但是国外烧结使用的原料条件较好，其矿石品位高，SiO2低。
中国以富矿A为主的烧结，如宝钢、莱钢、韶钢，90年代后期亦开始低硅烧结实践，其烧结矿中w(SiO2)已降到4.5％左右，而国内大多数烧结厂为6％～8％。近年来，随进口富矿粉的增加，w(SiO2)降到5％～6％。鞍钢铁精矿中w(SiO2)为4-5％，烧结矿中的w(SiO2)降到4.5％～6.5％。
日本高炉通过对低硅与高硅烧结矿冶炼的研究表明，低硅能改善烧结矿的冶金性能，减少高炉冶炼产生的渣量，以及减薄软熔层、提高滴落带透气性，有利于高炉顺行和降低焦比。同时，减少渣量还有利于增加高炉喷煤量，使炉料结构进一步优化。通常，烧结矿中w(SiO2)每降低1％，高炉焦比降低2％，生产率提高3％。
高钛型钒钛磁铁精矿实施低硅烧结与普通矿低硅烧结相比有明显区别，所面临的问题是：
①我国攀枝花地区的钒钛磁铁精矿w(TiO2)高达13％以上，对烧结的产量和质量有很大影响。②钒钛磁铁精矿烧结原本液相量就少(混合料在烧结过程中在高温状态下有部分烧结料熔化，呈液体状态，熔化量的多少称为液相量，液相量越多则烧结矿强度越高。钒钛磁铁精矿由于含有TiO2与Al2O3使熔点很高，达1350℃以上，比普通铁矿石熔点高100-200℃，因此难于熔化，产生的液相量就少)，SiO2降低后，液相量更加减少(SiO2在烧结过程中最容易与其它矿石形成熔点较低的矿物，这些矿物很容易熔化从而增加了液相量，液相量越多则烧结矿强度越高，SiO2降低后，液相量减少，降低了烧结矿强度)，影响了烧结强度。③钒钛磁铁精矿烧结存在钙钛矿(CaO·TiO2，该矿是钒钛磁铁精矿在烧结过程中由于配炭过高产生1350℃以上高温并在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。④目前钒钛精矿中w(SiO2)为3.3％左右，与普通铁矿石相比已经较低，进一步降低SiO2含量的空间很小。
随着SiO2的降低，烧结矿粘结相减少，在烧结过程中要采取配套措施，否则将对烧结矿的强度、还原粉化性及生产率等产生不利影响。
申请号为01114546.3的专利申请公开了高铁低硅烧结矿的制备方法，其目的是降低SiO2含量并提高烧结矿强度，主要方法是将细粒铁精矿与熔剂预先在强力搅拌机中搅拌形成粘附粒子，再与富矿粉、返矿、焦粉进行两次混合后作为烧结料进行烧结，所得烧结矿碱度为1.8左右，该方法虽然能降低SiO2，提高烧结矿品位与强度，但是在现有的烧结厂流程线上很难实施，因为配料系统要实现双流程作业，还再加一道强力混合工序。而且其原料主要采用75％以上进口高品位矿粉，原料品种适用范围较窄，同时增加了生产成本，也不利于国内铁矿资源的综合利用。
因此，本领域目前迫切需求一种简单易行的既能降低烧结矿SiO2含量，又能提高烧结矿强度和还原粉化性的方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述不足提供一种高钛型低硅烧结矿的制备方法，该方法简单易行，既能降低烧结矿的SiO2含量，又能提高烧结矿强度和降低还原粉化性。
本发明高钛型低硅烧结矿的制备方法，包括铁精矿、富矿、熔剂和燃料进行原料配料，各原料混合得到混合料，混合料布料、烧结，其铁精矿与富矿的重量配比为：钒钛磁铁精矿50～58份、富矿A 10～14份、富矿B 9～13份、富矿C 2～6份；其中，所述的钒钛磁铁精矿的TiO2含量为12～13.5wt％，含铁量为52～54wt％，SiO2含量为3.1～3.6wt％；所述的富矿A的含铁量为60～66wt％，SiO2含量为3.5～4.8wt％；所述的富矿B的含铁量为57～60wt％，SiO2含量为6.0～8.0wt％；所述的富矿C的含铁量为45～50wt％，SiO2含量为15～22wt％；其中，烧结矿制备过程中控制CaO与SiO2的重量比为2.40～2.55。
富矿A可以为进口矿粉，如：澳大利亚矿粉等，富矿B可以是市售的国产高品位矿粉，富矿C可以是市售的国产中品味矿粉。通过调整上述的铁矿石配比，可以将烧结矿w(SiO2)降低到5.0％左右，实现低硅烧结。烧结矿烧结过程中需定期测定烧结矿的碱度(即CaO与SiO2的重量比)，并控制其碱度为2.40～2.55，以保证烧结矿强度及烧结矿后续高炉冶炼性能。碱度的控制主要通过调节熔剂配比来实现，熔剂常用石灰石和生石灰。在上述铁精矿与富矿的重量配比下，以石灰石(碳酸钙)含CaO 50～53％、生石灰含CaO 82～88％为例，熔剂重量份为17.5-18.5份，其中，石灰石为7-8份，即可调节烧结矿碱度为2.4-2.55。根据石灰石和生石灰中CaO具体含量的不同可对熔剂配比进行相应调节。
进一步的，为了降低烧结矿SiO2，铁精矿的配比优选为：钒钛磁铁精矿54份、富矿A12份、富矿B 11份、富矿C 3份。
其中，上述的燃料为焦粉(即焦炭粉)、煤粉中至少一种。进一步的，为了抑制烧结中钙钛矿的生成，需要调节混合料的固定炭含量，即需要控制焦粉或煤粉配比。焦粉或煤粉含量过多，则会产生高温与还原性气氛，容易生成钙钛矿而影响烧结矿强度；焦粉或煤粉含量过低则难以产生足够的高温与液相量同样影响烧结矿强度。焦粉与钒钛磁铁精矿的重量比优选为4～5∶50～58，煤粉与钒钛磁铁精矿的重量比为6～8∶50～58。
上述高钛型低硅烧结矿的制备方法，混合料布料采用磁辊布料器布料，以改善混合料粒度与固定炭的合理分布，使整个矿层的质量均匀，可弥补因低硅而使产量和质量下降的不足。为了减轻SiO2降低后液相量减少、烧结矿强度变差的影响，上述高钛型低硅烧结矿的制备方法，布料后的料层厚度控制在500～700mm，这样可以发挥厚料层烧结高温保持时间延长，矿物结晶充分的优点，弥补SiO2降低后烧结矿强度下降的缺陷。
为了减轻SiO2降低后烧结矿低温还原粉化性恶化的影响，需要控制烧结矿适宜的MgO含量。烧结矿中MgO含量过低，会影响烧结矿的低温还原粉化性以及烧结矿进入高炉冶炼后的炉渣流动性；烧结矿中MgO含量过高将降低烧结矿强度，且粒度细化，同时增加高炉冶炼的渣量。烧结过程中，优选控制MgO含量为2.5～3.0wt％。当烧结矿MgO含量过低达不到要求时，可以通过加入适量的高镁石灰石(白云石)提高烧结矿MgO；当烧结矿MgO含量过高时，需要进行优化配矿，使用镁含量较低的铁矿石。
进一步的，上述高钛型低硅烧结矿的制备方法，在烧结后还于烧结矿表面喷洒卤化盐溶液。卤化盐溶液的喷洒量以降低烧结矿低温还原粉化率至适宜水平与高炉对氯元素量的限制为准。喷洒卤化盐溶液可以浸润和覆盖烧结矿形成一层盐膜，从而减缓冶炼时烧结矿在450～500℃的还原，阻止在500～600℃区间(Fe2O3→Fe3O4)的还原粉化。卤化盐溶液的浓度过大则会对高炉设备产生腐蚀作用，过小则效果不佳，卤化盐溶液的质量浓度优选为1～3％。为了节约成本，卤化盐溶液优选CaCl2溶液。
本发明高钛型低硅烧结矿的制备方法的有益效果为：1、为高钛型铁矿制备烧结矿提供了一种新的方法；2、本发明方法简单易行，便于实施；3、本发明方法制备的烧结矿强度高，质量好，减轻了后续冶炼的负担；4、本发明方法制备的高钛型低硅烧结矿在高炉冶炼时，渣量明显下降，增铁节焦效果明显；5、有利于国内高钛铁精矿资源的综合利用，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
1、原料条件
低硅烧结使用的主要铁矿石成份见表1。
表1 低硅烧结使用的铁矿石成份(％)
| 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 |
| 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 |
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12.90％，粒度＜200目的占50％。
熔剂生石灰w(CaO)85-88％；石灰石w(CaO)50-53％，＜3.0mm粒级88-92％。焦粉固定炭80-85％，灰分12-16％，＜3.0mm粒级82-90％；无烟煤固定炭70-78％，灰分16-20％，挥发分0.5-1％，＜3.0mm粒级75-80％。
以重量百分比计，石灰石配比7-8％，生石灰配比7％，焦粉配比5％(或无烟煤配比7％)。返矿外配，配比为35-40％。
2、工艺流程：备料→配料→一次混合→二次混合→布料→点火、抽风、烧结→热破碎→热筛分→冷却→烧结筛分→沟下筛分→高炉冶炼
3、工艺参数控制
料层厚度500-550mm，烧结机机速1.60-2.0m/min，烧结负压12000-12800Pa，点火温度1050-1150℃，主管废气温度100-115℃，烧结终点温度250-300℃。混合料水分7.0-7.40％，固定炭2.5-3.1％。
4、低硅烧结与低硅冶炼技术效果
按本发明方法制造了10批不同SiO2的烧结矿，见表2、表3。在烧结矿配比高达70-95％条件下高炉入炉料SiO2发生相应变化，冶炼效果见表4。
表2 铁矿石配比(重量份)
表3 不同SiO2钒钛烧结成分与强度、利用系数
| 批号 | TFe％ | SiO2％ | CaO％ | Ro倍 | ISO转鼓指数＞6.3mm％ | 烧结机利用系数t·m-2·h-1 |
| 1 | 45.96 | 6.24 | 10.56 | 1.69 | 69.21 | 1.200 |
| 2 | 47.32 | 5.91 | 10.14 | 1.72 | 68.67 | 1.275 |
| 3 | 47.86 | 5.72 | 10.07 | 1.76 | 66.97 | 1.282 |
| 4 | 48.38 | 5.48 | 9.90 | 1.81 | 67.47 | 1.291 |
| 5 | 48.83 | 5.39 | 9.87 | 1.83 | 67.35 | 1.309 |
| 6 | 48.96 | 5.34 | 10.13 | 1.90 | 68.07 | 1.332 |
| 7 | 48.99 | 5.24 | 10.46 | 1.95 | 68.84 | 1.346 |
| 8 | 49.23 | 5.20 | 11.25 | 2.16 | 71.32 | 1.385 |
| 9 | 48.66 | 5.15 | 12.36 | 2.40 | 71.72 | 1.404 |
| 10 | 48.64 | 5.10 | 12.24 | 2.40 | 71.71 | 1.408 |
注：Ro倍为碱度(即CaO与SiO2的质量比)。
表4 入炉铁矿石中降低SiO2后高炉冶炼技术经济指标效果
| 批号 | 入炉矿SiO2％ | 入炉品位％ | 利用系数t·m-3·d-1 | 焦比kg·t-1 | 煤比kg·t-1 | 综台焦比kg·t-1 | 渣量kg·t-1 |
| 1 | 7.17 | 45.68 | 1.680 | 597 | 25 | 617 | 883 |
| 2 | 7.03 | 47.38 | 2.149 | 505 | 114 | 596 | 717 |
| 3 | 6.96 | 47.97 | 2.242 | 477 | 140 | 589 | 685 |
| 4 | 6.94 | 48.53 | 2.263 | 477 | 137 | 586 | 663 |
| 5 | 6.84 | 49.00 | 2.335 | 471 | 135 | 579 | 656 |
| 6 | 6.73 | 49.30 | 2.377 | 473 | 129 | 576 | 653 |
| 7 | 6.65 | 49.39 | 2.383 | 472 | 127 | 574 | 649 |
| 8 | 6.33 | 50.49 | 2.395 | 475 | 116 | 569 | 645 |
| 9 | 6.16 | 50.65 | 2.402 | 478 | 108 | 565 | 643 |
| 10 | 6.10 | 50.53 | 2.406 | 473 | 115 | 565 | 630 |
由表3、4可见，钒钛磁铁精矿采用本发明方法制备低硅烧结矿，烧结矿SiO2降低后，烧结矿强度不但没有下降，反而逐步提高，烧结矿品位上升。高炉使用该低硅烧结矿后，渣量明显下降，增铁节焦效果明显。
实施例2
烧结矿不喷洒与喷洒质量浓度为2％的CaCl2溶液后高炉冶炼对比试验，结果见表5。
表5 烧结矿不喷洒与喷洒CaCl2溶液冶炼效果对比
由表5可见，烧结矿喷洒质量浓度为2％的CaCl2溶液后，与不喷洒对比，烧结矿的低温还原粉化率(＜3.15mm％)由59.01％降低到54.68％，还原度由86.32％上升到88.75％，说明喷洒CaCl2溶液后烧结矿低温还原粉化率降低，还原性改善。高炉使用喷洒CaCl2溶液的烧结矿冶炼，提高了利用系数，降低了综合焦比。
Claims (9)
1.高钛型低硅烧结矿的制备方法，包括铁精矿、富矿、熔剂和燃料进行原料配料，各原料混合得到混合料，混合料布料、烧结，其特征在于：铁精矿与富矿的重量配比为：钒钛磁铁精矿50～58份、富矿A 10～14份、富矿B 9～13份、富矿C 2～6份；其中，所述的钒钛磁铁精矿的TiO2含量为12～13.5wt％，含铁量为52～54wt％，SiO2含量为3.1～3.6wt％；所述的富矿A的含铁量为60～66wt％，SiO2含量为3.5～4.8wt％；所述的富矿B的含铁量为57～60wt％，SiO2含量为6.0～8.0wt％；所述的富矿C的含铁量为45～50wt％，SiO2含量为15～22wt％；其中，烧结矿制备过程中控制CaO与SiO2的重量比为2.40～2.55。
2.根据权利要求1所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：以重量计，铁精矿的配比为：钒钛磁铁精矿54份、富矿A 12份、富矿B 11份、富矿C 3份
3.根据权利要求1所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：所述的燃料为焦粉、煤粉中至少一种，其中，焦粉与钒钛磁铁精矿的重量比为4～5∶50～58，煤粉与钒钛磁铁精矿的重量比为6～8∶50～58。
4.根据权利要求1所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：混合料布料采用磁辊布料器布料。
5.根据权利要求4所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：布料后料层厚度为500～700mm。
6.根据权利要求1所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：烧结矿制备过程中控制MgO含量为2.5～3.0wt％。
7.根据权利要求1所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：烧结后还于烧结矿上喷洒卤化盐溶液。
8.根据权利要求7所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：所述的卤化盐溶液的质量浓度为1～3％。
9.根据权利要求8所述的高钛型低硅烧结矿的制备方法，其特征在于：所述的卤化盐溶液为CaCl2溶液。
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Owner name: PANGANG GROUP STEEL VANADIUM + TITANIUM CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: PANZHIHUA NEW STEEL + VANADIUM CO., LTD. |
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Address after: Panzhihua City, Sichuan province 617067 Xiangyang Village East Patentee after: PANGANG GROUP STEEL VANADIUM & TITANIUM Co.,Ltd. Address before: Panzhihua City, Sichuan province 617067 Xiangyang Village East Patentee before: Panzhihua New Steel & Vanadium Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20100818 |
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