CN103103347A - 一种全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法，将全部钒钛磁铁精矿按30%～75%∶70%～25%的质量百分比分成两部分，将其中一部分钒钛磁铁精矿制成粒度为3mm～7.5mm的球形物料后，再外滚占球形物料质量百分数为0.1%～0.5%的消石灰，得碱度为0.29～0.38、粒度小于8mm的低碱度球形料；将另一部分钒钛磁铁精矿与固体燃料、熔剂和返矿进行配料，混合，制粒，获得碱度为3.3～5.0的高碱度混合料；再将低碱度球形料与高碱度混合料混匀后，布于带式烧结机上，点火，烧结，获得成品烧结矿。本发明能显著降低固体燃耗，提高烧结产质量指标。易于大规模工业生产。

Description

一种全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法

技术领域

本发明涉及一种制备高炉炼铁炉料的方法，特别是涉及一种以全钒钛磁铁精矿为原料制备优质高炉炼铁炉料的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种以铁、钒、钛为主，伴生多种有价元素(如铬、钴、镍、铜、钪、镓和铂族元素等)的多元共生铁矿。由于铁、钛紧密共生，钒以类质同象的形式赋存于钛磁铁矿中，通常称为钒钛磁铁矿。我国四川省攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，总储量超过100亿吨。

钒钛磁铁精矿是钒钛磁铁矿选矿获得的两种主要产品之一。高炉法是最早用于处理钒钛磁铁精矿的工业生产方法。该方法是将钒钛磁铁精矿先造块，分别制备成高碱度烧结矿或酸性氧化球团矿，后送高炉冶炼。在高炉冶炼过程中钒大部分被选择性还原进入铁水，含钒铁水经转炉吹炼，大部分钒被选择性氧化进入炉渣，含钒炉渣采用传统的水法提钒工艺制取V₂O₅或用于冶炼钒铁合金。脱钒铁水经转炉进一步脱碳而成钢水。钛则进入炉渣，现有技术条件下尚不能有效利用。随着钢铁工业的快速发展，我国钢铁产能逐渐趋于饱和，由于钒钛铁矿特殊冶炼工艺所带来的成本劣势，使得钒钛铁矿冶炼企业在残酷的市场竞争中日渐处于不利地位。提高钒钛磁铁精矿造块的技术经济指标，降低造块和冶炼的成本，是钒钛铁矿冶炼企业的生存、发展的现实需要。

钒钛磁铁精矿制粒性能差、熔点高，导致烧结过程混合料热稳定性差、液相生成量少等问题，烧结矿强度差、生产效率低。在生产实际中需要添加大量的不含钒钛的普通铁矿（配比通常在40%以上），才能生产出合格的烧结矿，从而增加了企业的矿石采购和运输成本，更为重要的是降低了炉料钒品位，进而降低了铁水中钒的含量，限制了钒资源的深度利用。

为克服钒钛磁铁精矿烧结质量差的困难，努力提高烧结原料中钒钛磁铁精矿使用量，大量企业与科研部门开展了广泛的研究。

针对钒钛磁铁精矿制粒性能差、混合料热稳定性差的问题，研究者们提出了采用提高生石灰用量、使用部分活性石灰（桓庶宝，生石灰强化钒钛磁铁精矿烧结的作用；蒋大军，钒钛磁铁精矿的矿物特性与造块强化技术；李媛英，烧结添加活性石灰的实验研究）、添加复合粘结剂（何木光，提高钒钛磁铁精矿烧结矿强度的集成技术应用）、返矿预润湿（范晓慧等，含钛铁精矿高铁低硅烧结技术）、分流制粒（孙艳芹等，钒钛磁铁精矿分流制粒烧结中碱度的影响）等措施强化了钒钛磁铁精矿制粒。也有研究者从降低矿石熔点，提高液相生成量的角度出发，采用提高烧结矿碱度（韩秀丽等，碱度对钒钛烧结矿显微结构的影响；蒋大军等，超高碱度对烧结矿性能与工艺参数的影响）、配加添加剂（傅菊英，添加剂强化烧结过程及其机理）、熔剂二次分加（何木光等，基于钒钛磁铁精矿烧结的熔剂二次分加研究）、燃料二次分加（何木光，提高钒钛磁铁精矿烧结矿强度的集成技术应用）、配加矿化剂（汪智德，烧结配加矿化剂的试验研究）等技术措施，在降低体系熔点、提高烧结强度、降低烧结矿低温还原粉化率、改善烧结矿还原性能方面取得了一定效果。还有研究者针对钒钛磁铁精矿配加量少，需要配加大量普通矿的问题，提出了配加高钒低钛精矿（何木光，白马钒钛磁铁精矿烧结试验研究）、采用强化烧结的集成技术（何木光，提高钒钛磁铁精矿烧结矿强度的集成技术应用），使钒钛磁铁精矿烧结配比有所增加，从55%提高到70%左右。

综上所述，通过一系列的针对性措施，钒钛磁铁精矿造块难烧结产质量指标及冶金性能均能得到一定程度的提高和改善，也使得工业生产中钒钛磁铁精矿烧结配比所增加。其中，高碱度烧结技术是强化钒钛磁铁精矿烧结的有效方法。提高烧结的碱度，使得铁酸钙粘结相增加，硅酸盐和钙钛矿的相对含量减少，提高了烧结矿强度，改善了烧结矿的冶金性能。但是，高碱度烧结时需配入大量碱性熔剂，其一方面降低了烧结矿的全铁品位，更为重要的是为平衡高炉冶炼炉渣的碱度，需要大量配入酸性炉料，而我国酸性炉料严重短缺的现实，使得高碱度烧结技术的推广受到一定限制。

因此，开发一种高效节能、大规模利用钒钛磁铁精矿制备优质高炉炉料的方法具有重要的现实意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种钒钛精矿配比高、烧结产质量高、能耗低的全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法，将全部钒钛磁铁精矿按30%～75%∶70%～25%的质量百分比分成两部分，将其中30%～75%的钒钛磁铁精矿制成粒度为3mm～7.5mm的球形物料后，再外滚占球形物料质量百分数为0.1%～0.5%的消石灰，得碱度为0.29～0.38、粒度小于8mm的低碱度球形料；将剩余70%～25%的钒钛磁铁精矿与固体燃料、熔剂和返矿进行配料，混合，制粒，获得碱度为3.3～5.0的高碱度混合料；再将低碱度球形料与高碱度混合料混匀后，布于带式烧结机上，点火，烧结，获得成品烧结矿。

所述的低碱度球形料与高碱度混合料混匀后的综合料碱度不低于1.4。

采用上述技术方案的全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法，成品烧结矿是由超高碱度烧结矿、低碱度球形料聚合体和超高碱度烧结矿包裹低碱度球形料的中等碱度烧结矿三部分共同组成，完全不同于现有钒钛磁铁矿生产的普通烧结矿以及酸性球团矿。

本发明的优点和积极效果在于：

1）采用本发明，将部分钒钛磁铁精矿造块，制成3.0mm～7.5mm的球形料后，再外滚少量消石灰，显著强化了钒钛磁铁精矿的制粒效果，提高了烧结混合料中+3mm粒级含量和制粒颗粒的热稳定性，为改善烧结料层透气性提供了物质条件。

2）采用本发明，由于烧结过程中料层透气性大幅改善，料层氧位提高，一方面促进磁铁矿大量氧化并放热，提高料层温度，加速液相的生成，另一方面，料层中的固体燃料也得到了充分燃烧，提高了燃料的效率，有利于降低固体燃料的配加量。与现有钒钛磁铁矿烧结相比，固体燃耗最高可降低17%以上，因而也使烧结烟气中CO_x、SO₂、NO_x等污染物的排放量显著降低，可实现钒钛磁铁精矿烧结生产的节能减排。

3）采用本发明，低碱度球形料和高碱度混合料按不同的固结方式成矿，其中低碱度球形料内部未添加熔剂，主要以固相固结为主，烧结过程提供了球形料焙烧所需的高温条件（1300～1400℃），少量硅酸盐液相辅助固结，避免了钙钛矿的大量生成，减小了钙钛矿的形成对烧结矿强度的负面影响；高碱度混合料中CaO含量高，硅酸盐和铁酸盐粘结相发育良好，而粘结相中钙钛矿含量相对减少，生成的钙钛矿被硅酸盐粘结相和铁酸钙粘结相包裹，进一步弱化了钙钛矿对烧结矿强度的不利影响，从而改善了烧结产品强度及其冶金性能。

4）低碱度球形料外滚少量消石灰，有利于高碱度混合料烧结过程中形成的粘结相与低碱度球形料之间发生良好的粘结，使最终烧结产品的强度明显改善，也提高了烧结产质量指标。

5）采用本发明，由于是采用全钒钛磁铁精矿进行烧结，熔剂添加量较现有钒钛磁铁矿烧结要少，因而所获得的产品品位比普通烧结矿要高，而产品碱度低，作为高炉炉料时带入的脉石量要少，有利于高炉炉渣排放量的减少和高炉焦比的降低。

综上所述，本发明是一种钒钛精矿配比高、烧结产质量高、能耗低的全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例采用原料的主要成分及含量列入下表：

对照例1：

以55%钒钛磁铁精矿、23%国内高品位精矿和22%澳矿的混匀矿为含铁原料，焦粉用量4.3%，混合料碱度2.0，外配返矿30%，然后混合、制粒，得混合料，将混合料布于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结矿。获得的垂直烧结速度20.55mm/min、利用系数1.402t·m^-2·h^-1、成品率72.43%、转鼓指数59.37%、固体燃耗58.33kg/t_{烧 结矿}°

对照例2：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量4.2%，混合料碱度2.0，外配返矿30%，然后混合、制粒，得混合料，将混合料布于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结矿。获得的垂直烧结速度19.78mm/min、利用系数1.368t·m^-2·h^-1、成品率64.34%、转鼓指数55.60%、固体燃耗61.78kg/t_烧结矿。

实施例1：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度2.0，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按60%∶40%的质量百分比分成两部分，将其中60%的钒钛磁铁精矿单独造块，制备成粒度为3mm～7.5mm的球形物料后，外滚占球形物料质量百分比为0.1%的消石灰，获得碱度为0.29、粒度小于8mm的低碱度球形料；将剩余40%的钒钛磁铁精矿与所有焦粉、熔剂和返矿混合，制粒，制备成碱度为3.9的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度20.86mm/min、利用系数1.458t·m^-2·h^-1、成品率74.46%、转鼓指数63.37%、固体燃耗53.72kg/t_烧结矿。

实施例2：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度2.2，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按65%∶35%的质量百分比分成两部分，将其中65%的钒钛磁铁精矿单独造块，制备成粒度为4mm～6.5mm的球形物料后，外滚占球形料质量百分比为0.18%的消石灰，获得碱度为0.3、粒度小于8mm的低碱度球形料；将剩余35%的钒钛磁铁精矿与所有焦粉、熔剂和返矿混合，制粒，制备成碱度为4.0的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度20.92mm/min、利用系数1.492t·m^-2·h^-1、成品率75.22%、转鼓指数64.44%、固体燃耗53.11kg/t_烧结矿。

实施例3：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度1.8，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按60%∶40%的质量百分比分成两部分，将其中60%的钒钛磁铁精矿单独制粒制备成粒度为3mm～5mm的球形物料后，外滚占球形料质量百分比为0.5%的消石灰，获得碱度为0.38、粒度小于8mm的低碱度混合料；将剩余40%的钒钛磁铁精矿与所有焦粉、熔剂和返矿混合，制粒，制备成碱度为3.6的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度21.07mm/min、利用系数1.513t·m^-2·h^-1、成品率76.78%、转鼓指数62.96%、固体燃耗53.65kg/t_烧结矿。

实施例4：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度1.4，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按30%∶70%的质量百分比分成两部分，将其中30%的钒钛磁铁精矿造块，制备成粒度为4mm～7mm的球形物料后，外滚占球形料质量百分比为0.35%的消石灰，获得碱度为0.34、粒度小于8mm的低碱度混合料；将剩余70%的钒钛磁铁精矿与所有焦粉、熔剂和返矿混合，制粒，制备成碱度为3.3的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度20.63mm/min、成品率73.23%、转鼓指数62.87%、利用系数1.408t·m^-2·h^-1、固体燃耗54.84kg/t_烧结矿。

实施例5：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度2.0，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按75%∶25%的质量百分比分成两部分，将其中75%的钒钛磁铁精矿单独造块，制备成粒度为3mm～7.5mm的球形物料后，外滚占球形料质量百分比为0.1%的消石灰，获得碱度为0.29、粒度小于8mm的低碱度混合料；将剩余25%的钒钛磁铁精矿与所有焦粉、熔剂和返矿混合，制粒，制备成碱度为5.0的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度20.60mm/min、利用系数1.531t·m^-2·h^-1、成品率78.21%、转鼓指数69.27%、固体燃耗48.37kg/t_烧结矿。

实施例6：

以单一钒钛磁铁精矿为含铁原料，焦粉用量3.9%，综合料碱度2.1，外配返矿30%。将全部钒钛磁铁精矿按55%∶45%的质量百分比分成两部分，将其中55%的钒钛磁铁精矿单独造块，制备成粒度为3mm～5mm的球形物料后，外滚占球形料质量百分比为0.25%的消石灰，获得碱度为0.33、粒度小于8mm的低碱度混合料；将剩余的45%的钒钛磁铁精矿与焦粉、熔剂和返矿混合制粒制备成碱度为4.15的高碱度混合料；再将全部低碱度球形料和超高碱度混合料混匀后，布料于带式烧结机上，点火，烧结，得成品烧结块。获得的垂直烧结速度21.33mm/min、利用系数1.433t·m^-2·h^-1、成品率73.78%、转鼓指数61.44%、固体燃耗52.28kg/t_烧结矿。

与对照例1和对照例2相比，采用本发明获得的烧结产质量指标得到明显改善，固体燃耗显著下降。与对照例1相比，采用本发明的固体燃耗最高降低17.08%。

Claims (2)

1.一种全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法，其特征是：将全部钒钛磁铁精矿按30%～75%∶70%～25%的质量百分比分成两部分，将其中30%～75%的钒钛磁铁精矿制成粒度为3mm～7.5mm的球形物料后，再外滚占球形物料质量百分数为0.1%～0.5%的消石灰，得碱度为0.29～0.38、粒度小于8mm的低碱度球形料；将剩余70%～25%的钒钛磁铁精矿与固体燃料、熔剂和返矿进行配料，混合，制粒，获得碱度为3.3～5.0的高碱度混合料；再将低碱度球形料与高碱度混合料混匀后，布于带式烧结机上，点火，烧结，获得成品烧结矿。

2.根据权利要求1所述的全钒钛磁铁精矿制备高炉炼铁炉料的方法，其特征在于：所述的低碱度球形料与高碱度混合料混匀后的综合料碱度不低于1.4。