CN102443693A - 高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，所述烧结方法包括以下步骤：1)将由按重量份计65-70份高品位钒钛磁铁精矿、10-15份低品位普通粉矿、6-8份生石灰、5-6份石灰石、0-2份钢渣、4.6-5份焦粉、返矿矿粉形成的混合料装入混料机中并加水进行混合，所述高品位钒钛磁铁精矿和低品位普通粉矿的重量之和占除返矿矿粉外的混合料重量的80％，所述返矿矿粉占除返矿矿粉外的混合料重量的比例加上烧结机的烧结成品率小于或等于1，将混合料装入烧结杯中进行点火抽风烧结，其中，将烧结矿的FeO含量范围控制在7-10wt％，垂直烧结速度控制在17-20mm/min，料层厚度控制在650-750mm，烧结温度控制在1250-1300℃。本发明可以优化烧结原料的配料结构，降低原料采购成本。

Description

高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法

技术领域

本发明涉及一种高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，更具体地讲，本发明涉及一种高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法。

背景技术

我国某公司是目前国内外唯一生产高钛型钒钛烧结矿(烧结矿TiO₂含量高达7.5wt％左右)的企业，其烧结所用含铁原料主要为攀枝花高钛型钒钛磁铁精矿(占含铁料60wt％以上)。由于攀枝花钒钛磁铁精矿具有TFe含量低(TFe＜55wt％)、粒度粗(≤0.074mm约占52％)、低硅(SiO₂约占约3.3％)、高钛(TiO₂在12.7％以上)、成球性和吸水性差的特殊性，因此不易烧结，且在烧结过程中会生成脆性的钙钛矿(CaO·TiO₂)，烧结铁酸盐低温粘结相少且其形态与普通烧结矿铁酸钙不同，导致烧结矿强度差、成品率低、返矿率高，同时由于料层透气性差且产量也低，严重制约了高炉冶炼强度的提高。另外，钒钛磁铁矿的配比越高，烧结的难度越大，导致高钛型烧结矿的产量、质量显著恶化。研究表明，全钒钛烧结矿烧结生产时烧结机的利用系数仅为1.0-1.1t/(m²·h)(该单位表示每小时每平方米面积生产烧结矿吨量)，成品率不到50％，烧结矿的综合转鼓强度(ISO)仅为65％左右。

随着高钛型钒钛磁铁精矿高炉强化冶炼对烧结矿的质量要求，高钛型钒钛磁铁精矿烧结质量的进一步提高的难度加大。为促进资源的综合利用、战略控制和降低成本，同时确保生产的实用性，根据高品位钒钛磁铁精矿的物理、化学指标特点，结合以高钛型钒钛磁铁精矿为主要含铁原料的高炉炼铁企业实际，开展了高配比条件下的高品位钒钛磁铁精矿生产高钛型(TiO₂含量＞5wt％)烧结矿的试验研究。资料调研表明，目前在高配比条件下(干料配比≥60％)的高品位钒钛磁铁精矿生产高钛型烧结矿的试验研究未见报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高配比、高品位钒钛磁铁精矿的烧结方法。

本发明的目的还在于提供一种降低成本并提高烧结矿质量、产量的钒钛磁铁精矿烧结方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，所述烧结方法包括以下步骤：1)将由按重量份计65-70份高品位钒钛磁铁精矿、10-15份低品位普通粉矿、6-8份生石灰、5-6份石灰石、0-2份钢渣、4.6-5份焦粉、返矿矿粉形成的混合料装入混料机中并加水进行混合，所述高品位钒钛磁铁精矿和低品位普通粉矿的重量之和占除返矿矿粉外的混合料重量的80％，所述返矿矿粉占除返矿矿粉外的混合料重量的比例加上烧结机的烧结成品率小于或等于1；2)将混合料装入烧结杯中进行点火抽风烧结，其中，将烧结矿的FeO含量范围控制在7-10wt％，垂直烧结速度控制在17-20mm/min，料层厚度控制在650-750mm，烧结温度控制在1250-1300℃。

其中，高品位钒钛磁铁精矿中TFe的含量大于59.5wt％，SiO₂的含量小于2wt％，FeO的含量大于28wt％，TiO₂的含量大于9wt％。

其中，低品位普通粉矿中TFe的含量为47-49wt％，SiO₂的含量为17-20wt％，Al₂O₃的含量小于4wt％，TiO₂的含量小于0.5wt％。

根据本发明的高品位钒钛磁铁精矿的烧结方法，其中，所述烧结方法还包括在形成混合料之前对所述焦粉、石灰石、返矿矿粉进行粒度控制的步骤。

根据本发明的高品位钒钛磁铁精矿的烧结方法，其中，将焦粉的粒度控制为小于3mm，将石灰石的粒度控制为小于3mm，将返矿矿粉的粒度控制为小于5mm。

根据本发明的高品位钒钛磁铁精矿的烧结方法，其中，在步骤1)中，将混合料中的水分控制在7.4-7.8wt％，混合时间为5-6min。

在步骤2)中，烧结杯中还设有铺底料，所述铺底料的粒度为10-16mm，所述铺底料的厚度为20mm。

在步骤2)中，点火温度为1100℃-1150℃，点火时间为2-2.5min，点火负压为5.5-6kPa，烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m³/min。

根据本发明的高品位钒钛磁铁精矿的烧结方法，其中，所述方法的烧结碱度为2.20-2.75。

本发明与现有技术相比，改善了烧结矿的矿物组成和结构，从而提高烧结矿的质量、产量并且降低了原料成本。

具体实施方式

下面将详细描述根据本发明实施例的高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法。

根据本发明实施例的高品位高钛型钒钛磁铁精矿烧结方法根据含铁原料的岩石特性、烧结基础特性(熔化性、同化性)、脉石种类和数量、矿石结构、粒度缝补、烧结矿的冶金性能，对烧结用原料进行了适当的配比。

表1示出了基准配比方案和根据本发明实施例的四个配比方案的烧结原料配比情况。

表1烧结原料的配比情况(按照重量百分比计)

由表1可知，基准配比方案中的配比具体包括攀枝花钒钛磁铁精矿、澳大利亚粉矿、国内高品位普通粉矿、低品位普通粉矿以及熔剂(钢渣、生石灰、石灰石)、燃料(焦粉)、返矿矿粉等。而在本发明的A、B、C、D、E五个配比方案中，其配比具体包括高品位钒钛磁铁精矿、低品位普通粉矿以及熔剂(钢渣、生石灰、石灰石)、燃料(焦粉)、返矿矿粉等。

在上述原料的配比过程中，返矿矿粉采取外配法，即额外配加。在实际生产中，将高品位钒钛磁铁精矿和低品位普通粉矿的重量之和控制为占除返矿矿粉外的混合料重量的80％，其余物料的比例不固定并且可以根据生产烧结矿成分要求做适当的调整。

上述所用原料的主要物化指标为(各个成分的比例均为重量百分比)：

攀枝花钒钛磁铁精矿：ω(TFe)53.8-54％，ω(SiO₂)＞3.5％，ω(FeO)＞30％，ω(TiO₂)＞12.5％，ω(粒度＜0.074mm)＞60％；

澳大利亚粉矿：ω(TFe)62％-63％，ω(SiO₂)3-4％，ω(Al₂O₃)＜3％，ω(TiO₂)＜0.5％；

国内高品位普通粉矿：ω(TFe)58％-60％，ω(SiO₂)6-9％，ω(Al₂O₃)＜3％，ω(TiO₂)＜0.5％；

高品位高钛型钒钛磁铁精矿：ω(TFe)＞59.5％，ω(SiO₂)＜2％，ω(FeO)＞28％，ω(TiO₂)＞9％，ω(粒度＜0.074mm)＞70％；

低品位普通粉矿：ω(TFe)47-49％，ω(SiO₂)17-20％，ω(Al₂O₃)＜4％，ω(TiO₂)＜0.5％；

钢渣：ω(TFe)25％左右，ω(SiO₂)6-8％，ω(Al₂O₃)＜4％，ω(CaO)＞35％，ω(TiO₂)＜5％；

生石灰：ω(CaO)86-88％；

石灰石：ω(主要成分CaO)50-53％，ω(粒度＜3mm)＝100％；

焦粉：灰分12-15％，ω(粒度＜3mm)＝100％；

返矿矿粉：ω(TFe)50％左右，ω(SiO₂)5-5.2％，ω(CaO)11.5-12％，ω(粒度＜5mm)＝100％。

在确定了各种原料的配比之后，在进行原料混合前，优选地是，对焦粉、石灰石、返矿矿粉等原料进行粒度控制。具体来讲，对焦粉、石灰石、返矿矿粉等原料进行粒度控制可以通过将焦粉的粒度控制为小于3mm，将石灰石的粒度控制为小于3mm，将返矿矿粉的粒度控制为小于5mm来实现。优选地，采用筛分方式加强对原料的过筛处理。由于石灰石粒度较粗，其在烧结过程中不易与铁矿石反应生产CaO·SiO₂粘结相并产生白点，降低烧结矿的强度，因此有必要对石灰石的粒度进行控制；而作为成品矿的返矿矿粉粒度若小于5mm，则有利于减少二次加工燃料消耗并能提高生产效率；同时，焦粉等原料具有较小的粒度可加快燃烧速度，提高烧结速度。

在混合料的配比方案中，钢渣并不是必需的，但作为钢铁企业的废渣处理，一般考虑添加，添加比例为0-2wt％。通常，烧结机都会产生一定量的返矿，返矿和成品烧结矿组成了烧结机烧结所产生的全部烧结矿。在本发明的方法中，混合料中的返矿矿粉占除返矿矿粉外的混合料重量的比例加上烧结机的烧结成品率应小于或等于1。本发明的上述利用返矿的方式，一是可以增加混合料中粒度为1-5mm的粒子比例，其可作为粘附粒度小于0.15mm的微粒子的核心，适当提高混合料透气性，提高烧结速度；二是混合料不可能全部烧结成大于5mm的成品矿，烧结矿的成品率约为70-75wt％，则返矿率为25-30wt％，由于返矿成分大致与成品烧结矿成分相当，因此这部分返矿必须返回重新烧结，以形成返矿量平衡。

接下来，按照表1中示出的多个方案的配比比例，将高品位钒钛磁铁精矿、低品位普通粉矿、生石灰、石灰石、钢渣、焦粉、返矿配入混料仓后在混料机中加水进行混合。在混合过程中，控制混合料中的水分为7.4-7.8wt％，混合时间为5-6min。由于混合料中水分的存在会使粒度较细的铁矿粉粘附于稍大的颗粒上，形成粒度为3mm左右的混合料。若水分越大，则3mm粒级的混合料越多，混合料的透气性越好，烧结速度越快，烧结矿固结、矿化的时间也越短，这将降低烧结矿的质量，但会提高生产效率；反之，则使烧结矿质量上升，但生产效率下降。因此，在钒钛磁铁精矿的配比较高时，需要将混合料中的水分含量控制在一个适当的范围内以协调烧结矿质量和生产效率。

接下来，将混合料装入烧结杯中进行点火抽风烧结。其中，烧结杯的直径为300mm、高度为800mm，烧结杯中还设有铺底料，铺底料的粒度为10-16mm、厚度为20mm，料层厚度为650-750mm(含铺底料厚度)。烧结时，点火温度为1100℃-1150℃，点火时间为2-2.5min，点火负压为5.5-6kPa，烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m³/min，可通过调节烧结抽风负压、抽风流量等参数控制混合料的烧结速度。

高钛型钒钛磁铁精矿烧结成功的条件是使复合铁酸钙代替硅酸盐作粘结相。因此，除高碱度外，低温烧结与氧化性气氛也是保证烧结成功的必要条件。在根据本发明实施例的烧结操作过程中：将FeO含量范围控制在7-10wt％，垂直烧结速度控制在17-20mm/min，料层厚度控制在650-750mm，烧结温度控制在1250-1300℃。这样保证了烧结气氛高氧位，同时抑制钒钛赤铁矿在烧结过程中生成硬度高、强度差的钙钛矿。如上所述，根据本发明实施例的烧结过程操作，采用厚料层烧结可以降低垂直烧结速度，延长高温保持时间，保证矿物充分结晶，对提高烧结矿强度与成品率具有重要作用，弥补了高钛型钒钛磁铁精矿烧结的不足。

其中，烧结温度的控制主要与烧结料层厚度、水分及焦粉比例有关，料层越厚、水分越少且焦粉比例越高，则烧结层的最高温度就高。由于烧结温度无法直接监测和控制，实际生产中一般是通过调节其他参数来控制，将本发明中的烧结温度控制在1250-1300℃之间以利于烧结过程中低温粘结相铁酸钙的生成。

烧结过程中，当烧结杯下端抽风管道的废气温度上升至最高再下降至300℃时，烧结过程结束。将烧结饼倒出并进行初破(破碎机的间距为50mm)，再进行3次落下处理(落下高度为2m)后按40-25mm、25-16mm、16-10mm、10-5mm、＜5mm分别进行筛分，最后计算粒度大于5mm的烧结料所占的比例，并且按照国标GB3209标准测量烧结矿转鼓强度。为了便于对比和了解本发明实施例的技术效果，这里还具体给出了现有常用的基准配比方案烧结实验和结果。

基准例

各物料成分如表1中的基准所示。具体为：攀枝花钒钛磁铁精矿配加48％，澳大利亚粉矿配比为10％，国内高品位普通粉矿配比为20％，国内低品位普通粉矿配比为2％，生石灰配比为7％，石灰石配比为6.2％，焦粉配比为4.8％，钢渣配比为2％，返矿矿粉配比为25％。烧结碱度(烧结矿中的CaO/SiO₂比值)控制为2.10±0.05，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.4±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到55wt％以上，烧结矿转鼓强度为73.3％，烧结成品率为74.0wt％，烧结矿的TFe品位为49.0wt％，SiO₂含量为5.5wt％，TiO₂含量为6.7wt％。

根据本发明的实施例1至实施例5为分别按照表1中的A、B、C、D、E五个方案的原料配比进行的烧结示例。具体的情况如下：

实施例1

方案A

高品位钒钛磁铁精矿配加65％，低品位普通粉矿配比为15％，返矿矿粉配比为25％，生石灰配比为7％，石灰石配比为6.2％，焦粉配比为4.8％，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.5±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到60wt％以上，烧结矿转鼓强度为74％，烧结成品率为75wt％，烧结矿的TFe品位为50.1wt％，SiO₂含量为5.3wt％，TiO₂含量为6.5wt％，烧结碱度为2.25±0.05。

实施例2

方案B

高品位钒钛磁铁精矿配加65％，低品位普通粉矿配比为15％，返矿矿粉配比为25％，生石灰配比为8％，石灰石配比为5.2％，钢渣配比为2％，焦粉配比为4.8％，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.6±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到65wt％以上，烧结矿转鼓强度为75％，烧结成品率为76wt％，烧结矿的TFe品位为50wt％，SiO₂含量为5.2wt％，TiO₂含量为6.5wt％，烧结碱度为2.3±0.05。

实施例3

方案C

高品位钒钛磁铁精矿配加68％，低品位普通粉矿配比为12％，返矿矿粉配比为25％，生石灰配比为7％，石灰石配比为6.2％，钢渣配比为2％，焦粉配比为4.8％，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.6±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到60wt％以上，烧结矿转鼓强度为74％，烧结成品率为74.5wt％，烧结矿的TFe品位为50.4wt％，SiO₂含量为4.8wt％，TiO₂含量为6.8wt％，烧结碱度为2.45±0.05。

实施例4

方案D

高品位钒钛磁铁精矿配加68％，低品位普通粉矿配比为12％，返矿矿粉配比为25％，生石灰配比为8％，石灰石配比为5.2％，钢渣配比为2％，焦粉配比为4.8％，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.7±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到65wt％以上，烧结矿转鼓强度为74.5％，烧结成品率为75wt％，烧结矿的TFe品位为50.2wt％，SiO₂含量为4.8wt％，TiO₂含量为6.8wt％，烧结碱度为2.50±0.05。

实施例5

方案E

高品位钒钛磁铁精矿配加70％，低品位普通粉矿配比为10％，返矿矿粉配比为25％，生石灰配比为7％，石灰石配比为6.2％，钢渣配比为2％，焦粉配比为4.8％，生石灰消化用水比例为2∶1，烧结混合料水分为7.8±0.1wt％。

结果表明，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例达到67wt％以上，烧结矿转鼓强度为73.0％，烧结成品率为72.3wt％，烧结矿的TFe品位为50.5wt％，SiO₂含量为4.3wt％，TiO₂含量为7.0wt％，烧结碱度为2.70±0.05。

因此，从上述实施例可知，实施高碱度烧结、提高生石灰比例、提高混合料水分含量、增加高SiO₂含量的普通粉矿的比例使高品位高钛型钒钛磁铁精矿烧结效果较基准例好，粒度大于3mm的烧结混合料所占比例由55wt％提高到67wt％以上，同时烧结矿的碱度和TFe品位均得到提高，既提高了烧结混合料的透气性，也改善了混合料铁酸钙的生成，烧结矿转鼓强度(ISO)提高了0.7-1.7个百分点，成品率提高0.5-2个百分点，TFe品位提高1-1.4个百分点。

综合比较上述实施例的实验结果认为，根据本发明的实施例，高品位高钛型钒钛磁铁精矿在烧结原料中的比例为65-70wt％并且低品位普通粉矿的比例为12-15wt％时的效果较好，烧结矿的SiO₂含量为5.0±0.2wt％较为适宜。

综上所述，本发明的高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法是在配比大于65wt％的高品位高钛型钒钛磁铁精矿中配加部分低品位普通粉矿(其中不含TiO₂)，通过控制烧结矿中的TiO₂及SiO₂含量、烧结碱度以及烧结参数等措施，提高烧结矿的TFe品位并且改善烧结矿的矿物组成和结构，从而提高烧结矿的质量、产量，可显著降低原料成本。因此，通过采取强化提高生石灰配比、强化制粒烧结措施，在高配比的高品位高钛型钒钛磁铁精矿条件下，使高钛型烧结矿的成品率达到74wt％以上，烧结矿转鼓强度达到74％以上，TFe品位达到50wt％以上，烧结机利用系数达到1.3t/(m²h)以上。本发明对于优化烧结原料的配料结构、控制高品位钒钛磁铁精矿资源、降低原料采购成本具有重要意义。

尽管已经参照本发明的实施例具体描述了高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，但是本领域的技术人员应该知道，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对实施例做出各种形式的改变。

Claims (9)

1.一种高品位高钛型钒钛磁铁精矿的烧结方法，所述烧结方法包括以下步骤：

1)将由按重量份计65-70份高品位钒钛磁铁精矿、10-15份低品位普通粉矿、6-8份生石灰、5-6份石灰石、0-2份钢渣、4.6-5份焦粉、返矿矿粉形成的混合料装入混料机中并加水进行混合，所述高品位钒钛磁铁精矿和低品位普通粉矿的重量之和占除返矿矿粉外的混合料重量的80％，所述返矿矿粉占除返矿矿粉外的混合料重量的比例加上烧结机的烧结成品率小于或等于1；

2)将混合料装入烧结杯中进行点火抽风烧结，

其中，将烧结矿的FeO含量范围控制在7-10wt％，垂直烧结速度控制在17-20mm/min，料层厚度控制在650-750mm，烧结温度控制在1250-1300℃。

2.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述高品位钒钛磁铁精矿中TFe的含量大于59.5wt％，SiO₂的含量小于2wt％，FeO的含量大于28wt％，TiO₂的含量大于9wt％。

3.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述低品位普通粉矿中TFe的含量为47-49wt％，SiO₂的含量为17-20wt％，Al₂O₃的含量小于4wt％，TiO₂的含量小于0.5wt％。

4.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述烧结方法还包括在形成混合料之前对所述焦粉、石灰石、返矿矿粉进行粒度控制的步骤。

5.根据权利要求4所述的烧结方法，其特征在于，将焦粉的粒度控制为小于3mm，将石灰石的粒度控制为小于3mm，将返矿矿粉的粒度控制为小于5mm。

6.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤1)中，将混合料中的水分控制在7.4-7.8wt％，混合时间为5-6min。

7.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤2)中，烧结杯中还设有铺底料，所述铺底料的粒度为10-16mm，所述铺底料的厚度为20mm。

8.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤2)中，点火温度为1100℃-1150℃，点火时间为2-2.5min，点火负压为5.5-6kPa，烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m³/min。

9.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，所述方法的烧结碱度为2.20-2.75。