CN102776359B

CN102776359B - 一种烧结混合料和钒钛烧结矿及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN102776359B
Application number: CN 201110122073
Authority: CN
Inventors: 甘勤; 何木光; 蒋大军; 何群; 张义贤; 文永才; 康斌
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2011-05-12
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-05-12
Also published as: CN102776359A

Abstract

本发明提供一种烧结混合料，该烧结混合料含有钒钛铁精矿、普通铁矿、石灰石、高镁石灰和燃料；其中所述石灰石的粒度为0.25-3mm，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为35-70重量％，所述普通铁矿的含量为15-50重量％、所述石灰石的含量为2-8重量％，所述高镁石灰的含量为0.5-5重量％，所述燃料的含量为2-8重量％。本发明还提供一种钒钛烧结矿的制备方法，该方法包括将一种烧结混合料进行点火烧结，其中，所述烧结混合料为上述的烧结混合料。通过在烧结混合料中使用粒度在0.25-3mm的石灰石，并且配以一定比例的高镁石灰，显著地降低了烧结矿的RDI，同时提高了烧结矿的质量。

Description

一种烧结混合料和钒钛烧结矿及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种烧结混合料和钒钛烧结矿及其制备方法和应用。

背景技术

烧结矿的低温还原粉化率(RDI)是指烧结矿在低温(400-600℃)还原过程中产生的粉化率(用粒度小于3.15mm的烧结矿重量占烧结矿总重量的百分数表示)，是衡量烧结矿质量的一个重要指标。现有的烧结矿基本上由铁精矿、燃料和熔剂混合后点火烧结制得，熔剂一般为使用前经过简单破碎的石灰石，粒径大小不一，有的大于3mm，有的小于0.25mm，且粒度大于3mm的石灰石和粒度小于0.25mm的石灰石含量均大于10重量％。这种烧结矿的RDI高，使其在高炉内块状带易粉化，从而导致炉料的透气性变差、炉尘吹出量增大，不利于高炉冶炼。因此，高炉冶炼中要求烧结矿的RDI越低越好。

研究表明，烧结矿发生低温还原粉化的原因，主要是在赤铁矿(尤其是骸晶状赤铁矿，Fe₂O₃)还原到磁铁矿(Fe₃O₄)的过程中发生了晶形转变，造成体积膨胀而碎裂粉化。攀钢的钒钛烧结矿中含有较高的TiO₂含量(7.5％-8％)和Al₂O₃，由于钛赤铁矿、钛磁铁矿、硅酸盐相均固溶了较多的TiO₂、Al₂O₃等，它们的晶系不同、固溶元素及含量不同、膨胀系数不同，还原时产生的应力大小、方向不同，使烧结矿产生很多还原裂纹而碎裂粉化；并且由于攀钢的钒钛烧结矿在烧结过程中生成了较多普通烧结矿中没有的脆性钙钛矿(CaO·TiO₂)、钛榴石等含钛矿物，铁酸钙等优质粘结相含量低，烧结矿强度差，也使烧结矿在低温还原过程中抵御应力变化和裂纹扩展的能力差而易产生粉化。因此，攀钢钒钛烧结矿的低温还原粉化率很高(RDI＞60％)，一直是困扰攀钢炼铁生产的一大难题。

目前有研究采用在烧结矿上喷洒CaCl₂溶液的技术方法，降低了烧结矿在高炉冶炼中的RDI。但是，在烧结矿上喷洒CaCl₂溶液对烧结矿的还原性产生了不利的影响。并且，Cl^-对高炉设备有腐蚀性；更为重要的是，根据国家环保政策的要求，目前烧结系统均采用了脱硫装置，由于含有CaCl₂溶液的沟下返矿循环至烧结工序，导致烧结生产现场的Cl^-富集，影响烧结工序脱硫系统的稳定运行，加剧了整个生产设备的损坏。因此，迫切需要研究更好的降低烧结矿的RDI的方法。

发明内容

本发明针对上述问题，提供了一种质量高、低RDI的钒钛烧结矿及其制备方法和应用。

首先，本发明提供一种烧结混合料，该烧结混合料含有钒钛铁精矿、普通铁矿、石灰石、高镁石灰和燃料；其中所述石灰石的粒度为0.25-3mm，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为35-70重量％，所述普通铁矿的含量为15-50重量％、所述石灰石的含量为2-8重量％，所述高镁石灰的含量为0.5-5重量％，所述燃料的含量为2-8重量％。

本发明还提供一种钒钛烧结矿的制备方法，该方法包括将一种烧结混合料进行点火烧结，其中，所述烧结混合料为上述的烧结混合料。

本发明还提供了由上述方法制备的钒钛烧结矿。

本发明还提供了上述的钒钛烧结矿在降低烧结矿的低温还原粉化率中的应用。

根据本发明提供的钒钛烧结矿，通过使用粒度在0.25-3mm的石灰石，并且在烧结混合料中配以一定比例的高镁石灰，显著地降低了烧结矿的RDI，使烧结矿的RDI从65.2％降低到49.7％；同时提高了烧结矿的质量，烧结矿的转鼓强度提高了3.45-4.30％。

具体实施方式

本发明提供一种烧结混合料，该烧结混合料含有钒钛铁精矿、普通铁矿、石灰石、高镁石灰和燃料；其中所述石灰石的粒度为0.25-3mm，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为35-70重量％，所述普通铁矿的含量为15-50重量％、所述石灰石的含量为2-8重量％，所述高镁石灰的含量为0.5-5重量％，所述燃料的含量为2-8重量％。为了获得质量更高、RDI更低的钒钛烧结矿，优选地，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为45-65重量％，所述普通铁矿的含量为20-40重量％，所述石灰石的含量为3-6重量％，所述高镁石灰的含量为1-3重量％，所述燃料的含量为4-6重量％。

本发明的发明人通过研究发现，石灰石的粒度对烧结矿品质有很大影响。目前现有技术中烧结所用石灰石的粒度均含有大于3mm和小于0.25mm的粒级，例如现在攀钢钒钛烧结矿所用的石灰石中，粒度大于3mm的石灰石含量约为13.6重量％，粒度小于0.25mm的石灰石含量约为28.4重量％，过粗、极细粒级的石灰石含量较多。当石灰石的粒度大于3mm时，因其在烧结过程中不能完全矿化会导致液相生成量不足，矿物中铁酸钙含量减少、赤铁矿含量增加，使烧结矿强度下降、RDI上升；而当石灰石的粒度小于0.25mm又会使生成的液相平均碱度降低而促使渣的生成，且矿物中铁酸钙数量减少、赤铁矿和磁铁矿含量增加，同样会使烧结矿强度下降、RDI上升。因此，本发明使用粒度为0.25-3mm的石灰石，同时在烧结混合料中配以0.5-5重量％的高镁石灰，使得烧结矿的质量得以提高，烧结矿的RDI得以降低。究其原因，可能是高镁石灰中的MgO固溶于β-2CaO·SiO₂(由石灰石分解产生的氧化钙、钒钛铁精矿和普通铁矿中的二氧化硅，在烧结过程中形成)中，防止β-2CaO·SiO₂相变、增强液相结晶能力、减少玻璃相的生成、抑制磁铁矿在冷却过程中再氧化生成赤铁矿，从而提高烧结矿的质量、降低烧结矿的RDI。所述石灰石与所述高镁石灰的重量比可以为1.5-3.7∶1，优选为1.8-3.6∶1。

根据本发明的烧结混合料，尽管只要使烧结混合料中的石灰石在粒度为0.25-3mm的范围内即可实现本发明的目的，但优选情况下，以石灰石的总重量为基准，粒度为0.25-1mm的石灰石占10-90％，粒度大于1mm至小于等于3mm的石灰石占10-90％。而且本发明的发明人还发现，使烧结混合料中的石灰石在粒度为0.25-3mm的范围内粗粒化，可以使其分解反应变慢，从而缩短液相烧结时间，改善烧结矿矿物组成和结构，减少骸晶状赤铁矿的生成，促进针状铁酸钙增多。此外，石灰石在粒度为0.25-3mm的范围内尽量粗粒化，还可以使烧结过程中的液相量增加、流动性增强，使烧结矿中的气孔形状由凸凹的不规则状转变为球状，提高烧结矿的转鼓强度并降低RDI。因此，在更优选的情况下，以石灰石的总重量为基准，粒度为0.25-1mm的石灰石占10-50％，粒度大于1mm至小于等于3mm的石灰石占50-90％。可以通过筛分来获得上述粒度的石灰石，筛分方法为本领域所公知。

由于本发明主要涉及对石灰石的粒级以及石灰石和高镁石灰的配比的改进，而对石灰石的成分和高镁石灰的成分没有特别限定，可以是本领域通常使用的各种成分石灰石和高镁石灰。通常情况下，石灰石的主要成分为碳酸钙，一般还含有少量铁、镁、铝、硅等的氧化物。高镁石灰一般指MgO含量为25-40重量％的生石灰，高镁石灰的粒径优选为0.01-3mm。

本发明中，所述钒钛铁精矿是指含有钒和钛元素的各种铁精矿。通常情况下，钒钛铁精矿的主要成分为TFe：53-55重量％，FeO：30-35重量％，V₂O₅：0.1-1重量％，TiO₂：10-13重量％。

所述普通铁矿一般为不含钒元素和钛元素的铁矿，主要成分为TFe：47-63重量％，FeO：15-22重量％。

为了便于后续点火烧结成为烧结矿，优选情况下，该烧结混合料为直径为1-8mm的球状颗粒。可以通过将形成烧结混合料的固体成分加水造球制成球状颗粒的烧结混合料。以所述烧结混合料的总重量为基准，水的加入量为7.0-7.6重量％。

燃料可以为本领域公知的制备钒钛烧结矿的烧结混合料中添加的用于点火烧结的各种燃料，优选地，燃料为焦粉。

本发明提供的钒钛烧结矿的制备方法，该方法包括将上述的烧结混合料进行点火烧结。

根据本发明的钒钛烧结矿的制备方法，除了控制石灰石的粒度在上述范围内及在烧结混合料中配入0.5-5重量％的高镁石灰外，钒钛烧结矿的制备可以按照本领域常规的方法进行，例如，将钒钛铁精矿、普通铁矿、石灰石、高镁石灰、燃料等混合、烧结。关于石灰石、高镁石灰、钒钛铁精矿、普通铁矿、燃料，已在上文中进行了描述，在此为避免重复省略说明，主要对与制备方法相关的特征进行重点说明。

烧结的温度可以在较大范围内变化，一般为1200-1400℃，优选地，烧结的温度为1300-1400℃。烧结的时间同样可以在较大范围内选取，一般为10-50min，优选地，烧结的时间为25-35min。在本发明优选的烧结的温度、烧结的时间条件下，能够使得到的钒钛烧结矿的转鼓强度提高。

在优选的情况下，本发明的钒钛烧结矿的制备方法包括以下步骤：(1)破碎、筛分得到粒度为0.25-3mm的石灰石，并装入配料矿槽；(2)按本发明所给的加入配比，混合钒钛铁精矿、普通铁矿、燃料、0.25-3mm的石灰石和高镁石灰(高镁石灰可以直接以固体形式使用；或者可以进行加水消化后使用，消化时水的加入量可以为高镁石灰的100-200重量％)，并且将上述烧结混合料进行加水造球，优选得到直径为1-8mm的球状颗粒的烧结混合料；(3)将上述造球得到的优选直径为1-8mm的球状颗粒的烧结混合料经过布料器送入台车，进行抽风点火烧结，烧结的温度和烧结的时间已在上文中进行了描述，在此不做赘述。

以下结合实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不仅限于下述实施例。

以下实施例和对比例中，取样测定钒钛铁精矿的主要成分为TFe(矿石中铁元素的总量)：54重量％，FeO：32.55重量％，SiO₂：3.5重量％，V₂O₅：0.55重量％，TiO₂：12.78重量％；取样测定普通铁矿的主要成分为TFe：60重量％，FeO：21.5重量％，SiO₂含量为3.80重量％；焦粉的碳含量为84.6重量％，挥发分为2.12重量％、灰分为13.16重量％，攀钢煤化工公司出品；石灰石中氧化钙含量为53.96重量％，攀钢石灰石矿出品；高镁石灰中氧化镁的含量为37.25重量％，氧化钙的含量为52.91重量％，攀钢石灰石矿出品。

实施例1

本实施例用于说明本发明提供的烧结混合料、钒钛烧结矿及其制备方法。

将经破碎、筛分得到的粒度为0.25-1mm的石灰石与粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石按重量比3∶7的比例与钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰混合后加水造球，得到直径为1-8mm的烧结混合料。以烧结混合料的总量为基准，钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰和水的用量分别为53.5重量％、28重量％、4.8重量％、4.6重量％、1.8重量％和7.3重量％。将该烧结混合料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后1350℃下进行烧结30min，烧结机速为2.12m/min、垂直烧结速度为19.21mm/min，得到钒钛烧结矿，钒钛烧结矿的碱度(CaO/SiO₂摩尔比)为2.25。测试数据详见表1。

对比例1

按照实施例1的方法得到烧结混合料及制备钒钛烧结矿，不同的是所述石灰石含有占石灰石总量20重量％的粒度小于0.25mm和10重量％的粒度大于3mm的石灰石，测试数据详见表1。

对比例2

按照实施例1的方法得到烧结混合料及制备钒钛烧结矿，不同的是不加入高镁石灰，钒钛烧结矿的碱度为2.25。测试数据详见表1。

实施例2

将经破碎、筛分得到的粒度为0.25-1mm的石灰石与粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石按重量比2∶8的比例与钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰混合后加水造球，得到直径为1-8mm的烧结混合料。以烧结混合料的总量为基准，钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰和水的用量分别为45重量％、36重量％、5.1重量％、5.0重量％、1.4重量％和7.5重量％。将该烧结混合料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后1400℃下进行烧结20min，烧结机速为2.52m/min、垂直烧结速度为21.50mm/min，得到钒钛烧结矿，钒钛烧结矿的碱度为2.25。测试数据详见表1。

实施例3

将经破碎、筛分得到的粒度为0.25-1mm的石灰石与粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石按重量比4∶6的比例与钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰混合后加水造球，得到直径为1-8mm的烧结混合料。以烧结混合料的总量为基准，钒钛铁精矿、普通铁矿、焦粉、石灰石、高镁石灰和水的用量分别为60重量％、22.5重量％、4.6重量％、3.8重量％、2.1重量％和7.0重量％。将该烧结混合料经磁辊布料器上进行布料并加到台车上，然后1280℃下进行烧结40min，烧结机速为1.84m/min、垂直烧结速度为17.65mm/min，得到钒钛烧结矿，钒钛烧结矿的碱度为2.25。测试数据详见表1。

实施例4

按照实施例1的方法得到烧结混合料及制备钒钛烧结矿，不同的是以烧结混合料的总量为基准，石灰石为5.4重量％，高镁石灰为0.8重量％。得到的钒钛烧结矿的碱度为2.25。测试数据详见表1。

实施例5

按照实施例1的方法得到烧结混合料及制备钒钛烧结矿，不同的是破碎、筛分得到的粒度为0.25-1mm的石灰石与粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石的重量比为6∶4。得到的钒钛烧结矿的碱度为2.25。测试数据详见表1。

测试例

钒钛烧结矿的转鼓强度根据GB13242定义的ISO转鼓强度，指取7.5公斤40-10mm烧结矿在ISO转鼓机(SQZG-4型；鹤壁市冶金机械设备有限公司)中转动200转后，烧结矿中大于6.3mm粒级烧结矿占整个烧结矿重量的百分比。

烧结矿低温还原粉化率(RDI)是指取500g粒度为10-12.5mm的烧结矿在500℃下通过还原气体(20体积％CO+20体积％CO₂+60体积％N₂)还原60分钟后，装入转鼓机内转动10分钟之后，烧结矿中＜3.15mm粒级占整个烧结矿重量的百分比。该指标越低，说明烧结矿在高炉内产生的粉化率越小，则高炉的透气性越好。

表1

实施例编号	RDI％	转鼓强度％
			实施例1	49.7	74.25
对比例1	64.78	70.56
			对比例2	65.20	70.23
实施例2	49.81	74.16
			实施例3	49.20	74.53
实施例4	51.81	73.74
			实施例5	52.07	73.68

通过上述表1的数据可以看出，与对比例1和对比例2相比，采用本发明的烧结混合料可以明显提高烧结矿的烧结强度，降低烧结矿的RDI。通过实施例1与实施例4的数据对比可以看出，石灰石与高镁石灰的添加比例在本发明优选范围内可以进一步提高烧结矿的烧结强度，降低烧结矿的RDI；通过实施例1与实施例5的数据对比可以看出，石灰石的粒度分布在本发明优选范围内也可以进一步提高烧结矿的烧结强度，降低烧结矿的RDI。

Claims

1.一种烧结混合料，该烧结混合料含有钒钛铁精矿、普通铁矿、石灰石、高镁石灰和燃料；其中所述石灰石的粒度为0.25-3mm，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为35-70重量%，所述普通铁矿的含量为15-50重量%、所述石灰石的含量为2-8重量%，所述高镁石灰的含量为0.5-5重量%，所述燃料的含量为2-8重量%，所述石灰石与所述高镁石灰的重量比为1.5-3.7：1。

2.根据权利要求1所述的烧结混合料，其中，以烧结混合料的总重量为基准，所述钒钛铁精矿的含量为45-65重量%，所述普通铁矿的含量为20-40重量%，所述石灰石的含量为3-6重量%，所述高镁石灰的含量为1-3重量%，所述燃料的含量为4-6重量%。

3.根据权利要求1所述的烧结混合料，其中，以石灰石的总重量为基准，粒度为0.25-1mm的石灰石占10-90%，粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石占10-90%。

4.根据权利要求1所述的烧结混合料，其中，以石灰石的总重量为基准，粒度为0.25-1mm的石灰石占10-50%，粒度为大于1mm至小于等于3mm的石灰石占50-90%。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的烧结混合料，其中，该烧结混合料为直径为1-8mm的球状颗粒。

6.一种钒钛烧结矿的制备方法，该方法包括将一种烧结混合料进行点火烧结，其特征在于，所述烧结混合料为权利要求1-5中任意一项所述的烧结混合料。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述烧结的温度为1200-1400℃，所述烧结的时间为10-50min。

8.一种由权利要求6-7中任意一项所述的方法制备的钒钛烧结矿。

9.权利要求8所述的钒钛烧结矿在降低烧结矿的低温还原粉化率中的应用。