CN102242255A - 高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，所述方法包括的步骤有配料、混合、布料和点火烧结，烧结原料以钒钛磁铁精矿为主，再配合褐铁矿与普通富矿粉、熔剂、燃料，外配返矿，所述方法的特征在于：在配料步骤中，钒钛磁铁精矿的配比为30-44wt％，褐铁矿的配比为1-7wt％，混合料含炭量为2.8-3.3wt％。根据本发明的烧结方法，配加褐铁矿后烧结矿的产量、质量与不配加褐铁矿比较影响不大，甚至有改善。

Description

高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法

技术领域

本发明涉及冶金领域的烧结技术，更具体地讲，本发明涉及一种添加褐铁矿的高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法。

背景技术

随着世界铁矿资源的变化，高品位铁矿石储量及供应量减少，而褐铁矿开采及供应增加，烧结必将加大褐铁矿的用量。褐铁矿属于难烧矿石，在各钢铁厂均未加以有效利用。由于褐铁矿(Fe₂O₃.nH₂O)含有结晶水，烧结性能较差，在烧结过程中，结晶水分解发生爆裂，矿石产生大气孔，烧结矿结构疏松。国内外实践表明，褐铁矿烧结强度差，成品率低，固体燃耗高，料层收缩率大，产率低，但褐铁矿烧损后品位上升，将有利于提高烧结矿品位且价格相对便宜，因此使用部份褐铁矿有利于缓解资源紧缺状况和降低原料成本，但是必须采取强化措施弥补褐铁矿烧结性能的不足。

褐铁矿为含结晶水的赤铁矿，粒度较粗，堆比重小，疏松多孔，还原性好，熔化温度低，易同化。用于烧结会降低烧结矿成品率、利用系数、冷强度，恶化低温还原粉化性，增加燃耗，但有利于提高烧结矿还原性。

中国专利申请号CN201010212028.3公开了加褐铁矿的高钛型钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，该方法公开了配比及水分、负压、点火温度等参数的控制，特别是该方法中将褐铁矿破碎至1mm以下，其中，粒度小于0.074mm的褐铁矿占总重量的10％～50％将从实际上会减小混合料粒度，不利于厚料层烧结，同时使流程复杂化，难于实施。

在攀枝花钒钛磁铁精矿中，TiO₂达到13wt％以上，Al₂O₃达到4.5wt％以上，因此，其熔点高达1400℃以上，产生的液相量少，比普通矿烧结液相量少10％～20％；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，烧结矿产量和质量低。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)，当烧结温度低于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。而当烧结温度高于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碳过高，在1350℃以上的高温还原性气氛条件下形成的。钙钛矿(CaO·TiO₂)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，因此，钙钛矿对烧结矿强度起破坏作用，配加褐铁矿后其影响更大。

随着资源的短缺，褐铁矿将作为烧结矿原料而被逐渐加以利用，但钒钛磁铁矿的烧结机理与烧结难度比普通矿复杂得多，烧结具有特殊性，因此，目前需要一种钒钛矿配加褐铁矿的烧结技术，确保钒钛矿配加褐铁矿后产量、质量、能耗指标不受到影响或影响不大，从而发挥褐铁矿价格低的优势，降低成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以高钛型钒钛磁铁精矿为原料，配加部分褐铁矿制备高钛型高碱度烧结矿的制备方法。

为了实现本发明的目的，提供了一种高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，所述方法包括的步骤有配料、混合、布料、点火烧结，烧结原料以钒钛磁铁精矿为主，再配合褐铁矿与普通富矿粉、熔剂、燃料，外配返矿，所述方法的特征在于：在配料步骤中，钒钛磁铁精矿的配比为30-44wt％，褐铁矿的配比为1-7wt％，燃料含量为2.8-3.3wt％。

在本发明的实施例中，所述钒钛磁铁精矿的TFe含量为52-55wt％，并且所述钒钛磁铁精矿的成分含量以重量计含有：FeO 29-32％、Fe₂O₃ 40-43％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO 2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂ 13-15％、S 0.4-0.6％。

可选地，褐铁矿的配比可为3-7wt％。

在本发明的实施例中，返矿配比可为30-40wt％。燃料可为焦粉、无烟煤。熔剂可为石灰石、生石灰或它们的混合物。

在本发明的实施例中，在混合步骤，混合料水分可为7.5-8.0wt％；在布料步骤，料层厚度可为650-700mm。

在本发明的实施例中，在点火、烧结步骤，点火温度可为1100-1150℃，主管废气温度可为100-130℃，烧结终点温度可为300-350℃，烧结负压可为15000-16000Pa，机速可为1.50-2.5m/min，烧结矿碱度可为Ro≥2.0。

具体实施方式

在下文中，将详细描述根据本发明的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法。

根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法包括以下步骤：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，混合步骤B可包括两次混合，筛分步骤H可包括烧结筛分和沟下筛分。

在根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法中，烧结原料以钒钛磁铁精矿为主，再配合褐铁矿与其它普通富矿粉、熔剂、燃料，外配返矿等进行烧结。

具体地讲，在配料步骤A，钒钛磁铁精矿为30-44wt％，褐铁矿为1-7wt％，其它原料配比根据需要而定。钒钛磁铁精矿的TFe含量为52-55wt％，具体地讲，钒钛磁铁精矿的成分含量(以重量计)含有：FeO 29-32％、Fe₂O₃ 40-43％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO 2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂ 13-15％、S 0.4-0.6％，，并且所述钒钛磁铁精矿的粒度粗，小于200目粒级的含量仅为40-50wt％，从而导致成球性能差，影响烧结料透气性。所述钒钛磁铁精矿具有低品位高钛高杂质的特点，属于难烧矿石。优选地，褐铁矿配比控制在3-7wt％，更优选地，褐铁矿配比为5wt％。

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。返矿配比控制在30-40wt％。

燃料可采用焦粉或无烟煤。具体地讲，在根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法中，烧结矿FeO控制范围为7.5-8.5wt％，因此配加褐铁矿必须适当提高燃料配比及烧结矿中FeO的含量。由于烧结矿中的FeO含量与燃料配比基本呈直线上升关系，提高燃料配比就能提高FeO，同时褐铁矿含有结晶水，烧结过程中消耗的热量更多，因此要增加燃料配比才能保证烧结矿产质量不下降。褐铁矿含结晶水10wt％左右，这部份结晶水在405-500℃分解，需要消耗一部份热量。褐铁矿烧结过程中，由于结晶水分解和部分褐铁矿氧位升高转化为磁铁矿，需吸收大量热量，所以烧结时需适当提高燃料配比，使烧结矿中FeO含量＞7.5wt％。

熔剂可用石灰石、生石灰或它们的混合物。为了提高碱度，可增加熔剂如石灰石(含52.5wt％的CaO)配加量，以提高烧结矿的CaO，可使烧结矿碱度提高到2.0以上。

在本发明的实施例中，混合料的含量以重量百分比计为：钒钛磁铁精矿30-44％，褐铁矿1-7％，进口矿粉8-15％，国内高粉10-25％，国内中粉0-5％，石灰石7-10％，生石灰6-8％，焦粉5-6％或无烟煤6-7％，返矿30-40％。

此外，为综合回收利用废料，烧结原料还可包括2wt％的钢渣和1-4wt％的瓦斯灰。

在混合步骤B，混合料水分为7.5-8.0wt％，优选地，混合料水分为7.5-7.7wt％，以克服褐铁矿吸水性强的特点。为了控制混合料水分，需要对褐铁矿预先湿润。褐铁矿孔隙多，吸水性强，如果混合料水份过低，被褐铁矿大量吸收后用于制粒造球的水份减少，将影响料层透气性，因此必须加大水分。由于褐铁矿亲水性强，大颗粒褐铁矿能够吸附小颗粒褐铁矿，因此，为保证褐铁矿制粒效果，在进入混合机前必须使褐铁矿充分润湿，方法是通过在配料圆盘下料点喷水的方式，实现对褐铁矿粉的预润湿。

在布料步骤C，提高料层厚度，实行厚铺慢转，并适当压料。使料层厚度≥650mm，对料层压料10-20mm。褐铁矿烧结过程中，结晶水份解后产生爆裂并且料层收缩，从而降低烧结矿的强度并且降低了生产率。全褐铁矿烧结时，料层收缩率可达30％以上，因此在褐铁矿烧结中，要推行厚料层烧结，一是可减少收缩，增加产量；二是延长结晶时间，弥补孔隙率强度降低的缺陷。压料可以提高堆密度，降低垂直烧结速度，提高烧结矿的强度。因此，在布料步骤C，料层厚度可为650-700mm，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。

在点火、烧结步骤D，控制点火温度为1100-1150℃，以满足料层上部褐铁矿结晶水分解所需的热量；控制主管废气温度为100-130℃，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；控制烧结终点温度为300-350℃，属于最佳控制范围，烧结终点温度(烧结过程完成时对应风箱内的废气温度)在这个范围既能保证烧透又不会过烧，提高烧结矿产质量；控制烧结负压为15000-16000Pa，属于高负压烧结，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；控制机速为1.50-2.5m/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。

由于钒钛磁铁精矿烧结透气性差，所以需要高负压烧结。配加褐铁矿后，由于料层提高与压料后，料层阻力增加，所以需要高负压强化烧结，即，负压≥15000Pa。

控制混合料固定炭(燃料的固定炭含量一般在70-85％，通过燃料配比可以计算或化验出混合料的固定炭)的含量为2.8-3.3wt％，所述固定炭来源可为焦粉、无烟煤。钒钛磁铁精矿含有30wt％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配加褐铁矿的烧结时，固定炭可以不控制在此范围仍能正常生产，而高钛型钒钛磁铁精矿烧结必须这样控制方能正常生产，否则烧结矿产质量指标会下降，无法达到高炉冶炼所需的质量条件。

此外，在根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法中，还应该控制适宜的MgO含量，即，烧结矿中MgO＜3.0wt％。烧结矿中含有一定量的MgO，对烧结矿强度与对高炉炉渣流动性的改善有利。适宜的MgO有利于降低低温还原粉化率，但对冷强度(烧结矿冷却后未进入高炉前检测的强度，冷强度越高则抗机械破碎的能力更强，烧结矿质量更好)有一定影响。此外，由于褐铁矿烧结时结晶水分解产生较多的孔隙率，降低了强度与成品率，所以MgO含量不能太高，即，烧结矿中MgO＜3.0wt％。因此，可通过调节白云石用量或矿石品种搭配来调整烧结矿中的MgO含量，同时适应高炉炉渣流动性的需要。

另外，在根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法中，烧结矿碱度应控制为Ro≥2.0。钒钛磁铁精矿烧结本身产生的液相量少，使用褐铁矿后烧结过程的成矿能力下降，通过提高烧结矿的碱度和SiO₂的含量，可增加液相生成量，从而改善褐铁矿的烧结性能，提高强度与成品率。成品率提高后的有益作用之一是降低固体燃耗。

实施例

根据本发明的高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，所使用的烧结机条件为174m²：长62m×宽2.8m，但其它规格的烧结机也可实施。按照以上发明方法，钒钛磁铁精矿配加褐铁矿制造了6批烧结矿，配料比见表1，工艺参数控制见表2，技术经济指标见表3。

表1 铁料、熔剂、燃料配料比(wt％)

表2 烧结工艺参数

表3 技术经济指标

众所周知，烧结使用褐铁矿后，随着褐铁矿配比的增加，烧结矿主要技术进行指标会变差，特别是钒钛烧结矿，产量下降，强度变差，固体燃耗上升。但是，根据本发明的实施例，将褐铁矿配比控制在1-7wt％，通过合理控制工艺参数与烧结矿成分，烧结矿产质量能耗指标不但未变差，而且有改善。当褐铁矿配比由5.4wt％提高到6.4wt％时，转鼓指数开始下降，由73.05％下降到72.88％，因此褐铁矿配比不宜超过7.0wt％，以5.0wt％为最优。

从上面的描述可以看出，根据本发明实施例的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法无需对设备进行改进，操作简便，配加褐铁矿后烧结矿的产量、质量与不配加褐铁矿比较影响不大，甚至有改善。此外，对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。

尽管已经结合本发明的实施例描述了本发明，但是本发明不限于此。正如本领域技术人员将理解的，在不脱离权利要求及其等同物限定的范围或精神的情况下，可以对实施例做出各种修改和变型。

Claims (10)

1.一种高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，所述方法包括的步骤有配料、混合、布料、点火烧结，烧结原料以钒钛磁铁精矿为主，再配合褐铁矿与普通富矿粉、熔剂、燃料，外配返矿，所述方法的特征在于：在配料步骤中，钒钛磁铁精矿的配比为30-44wt％，褐铁矿的配比为1-7wt％，混合料含炭量为2.8-3.3wt％。

2.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于所述钒钛磁铁精矿的TFe含量为52-55wt％，并且所述钒钛磁铁精矿的成分含量以重量计含有：FeO 29-32％、Fe₂O₃ 40-43％、SiO₂ 3-4％、CaO 1.5-2.0％、MgO 2.0-2.5％、Al₂O₃ 3.0-4.5％、V₂O₅ 0.5-0.6％、TiO₂ 13-15％、S 0.4-0.6％。

3.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于褐铁矿的配比为3-7wt％，且在进入混合机前的配料圆盘下料处打水预湿润。

4.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于返矿配比为30-40wt％。

5.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于燃料为焦粉或无烟煤。

6.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于熔剂为石灰石、生石灰或它们的混合物。

7.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于在混合步骤，混合料水分为7.5-8.0wt％。

8.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于在布料步骤，料层厚度为650-700mm。

9.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于在点火、烧结步骤，点火温度为1100-1150℃，主管废气温度为100-130℃，烧结终点温度为300-350℃，烧结负压为15000-16000Pa，机速为1.50-2.5m/min。

10.根据权利要求1所述的高钛型钒钛磁铁精矿配加褐铁矿的烧结方法，其特征在于烧结矿碱度控制为Ro≥2.0。