CN103834802A - 一种炼高钛渣用钛球团矿及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金领域,具体涉及一种炼高钛渣用钛球团矿及其制备方法。本发明炼高钛渣用钛球团矿,其主要成分为TiO2 41%~49%,TFe 31%~34%;FeO 0.3%~2%,Fe2O3 42%~47%;粒度为5mm~20mm的钛球团矿质量百分数大于90%;主要原料为钛精矿及占其总质量0.5%~1.0%的由聚丙烯酰胺和氧化钙混合而成的有机成型添加剂。本发明还提供了炼高钛渣用钛球团矿的制备方法,包括以下步骤:配料,烘干,细磨混匀,滚动成型,氧化焙烧,冷却。本发明方法所制备的钛球团矿用于冶炼高钛渣。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域,具体涉及一种炼高钛渣用钛球团矿及其制备方法。
背景技术
高品位富钛料是钛白和钛材产业的主要原料,而攀枝花所产钛矿为铁钛共生岩矿,TiO2含量低,成分复杂,现有选矿技术只能获得TiO2含量仅为47%左右的钛精矿,因而不能直接满足氯化法钛白及海锦钛工业对高品位富钛料的要求,需要先对TiO2进行富集。
富集TiO2是获得生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品优质原料——高钛渣的首要步骤,其主要方式是将TiO2含量47%左右的钛精矿经电炉冶炼,达到钛精矿中铁、钛分离的目的。目前电炉冶炼高钛渣,加入的钛精矿有两种形态:粉末形态或压制、冷固成型形态。
其中,钛精矿以粉末形态直接加入电炉,其缺点是:炉尘排量大,污染严重,操作环境恶劣,TiO2收率低。且产品高钛渣中硫含量高达1%,副产品半钢硫含量也超过1%,增加了半钢和高钛渣进一步深加工的难度;另一种,钛精矿经压制、冷固成型后加入电炉,其缺点是:冷固成型炉料块在炉内产生爆裂,造成炉况不稳,TiO2收率仅为83%~88%,且同样存在产品高钛渣和副产品半钢中硫含量高的问题。
炼铁用铁球团矿制备工艺使用了成型,氧化焙烧的方法,但该生产工艺用于炼高钛渣用钛球团矿制备有以下障碍:
1.成型添加剂的选择
普通铁精矿氧化球团矿是炼铁原料,成型添加剂(常用的是膨润土)在后续冶炼时进入炉渣对产品质量影响不大。钛球团矿是冶炼高钛渣的原料,在后续冶炼时成型添加剂进入高钛渣对产品质量影响很大。
2.氧化焙烧参数的选择
普通铁球团矿中铁含量高达60%,氧化焙烧工艺中采用的是温度从200℃~300℃逐渐升高到1000℃,Fe2O3的含量随之增加,使得铁球团矿强度较高。而钛精矿中铁含量仅有30%~34%,导致氧化焙烧过程中Fe2O3总量较低,使炼高钛渣用钛球团矿的强度难以达到要求。
发明内容
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种炼高钛渣用钛球团矿。该炼高钛渣用钛球团矿,主要成分为TiO241%~49%,TFe31%~34%;FeO0.3%~2%,Fe2O342%~47%。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,粒度为5mm~20mm的钛球团矿质量百分数大于90%。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,由下述原料制备:钛精矿及占其总质量0.5%~1.0%的有机成型添加剂;所述的有机成型添加剂由聚丙烯酰胺70%~98%和氧化钙2%~30%混合而成。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,所述的钛精矿主要成分为TiO245%~49%,TFe30%~35%;FeO30%~38%,Fe2O36%~12%。
本发明要解决的第二个技术问题是提供上述炼高钛渣用钛球团矿的制备方法。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,制备方法包括以下步骤:配料,烘干,细磨混匀,滚动成型,氧化焙烧,冷却。
具体的,上述制备方法中所述的烘干温度为500℃~700℃,烘干后钛精矿的含水量为5%~7%。
具体的,上述制备方法中所述的细磨混匀是指将有机成型添加剂加入钛精矿中并细磨至粒度<0.075mm的钛精矿质量百分数大于80%。
具体的,上述制备方法中所述的氧化焙烧是指将滚动成型的生球随炉升温至1150℃~1250℃,在焙烧炉中过剩氧含量9~14%的氧化气氛中焙烧固结,均热时间为60~120min。
本发明炼高钛渣用钛球团矿主要技术指标如下:TiO241%~49%(通过钛精矿配料调整),TFe31%~34%,FeO0.3%~2%,Fe2O342%~47%,其余成分为SiO2、Al2O3、CaO、MgO及微量杂质,其中S含量<0.05%。炼高钛渣用钛球团矿粒度为5mm~20mm的质量百分数大于90%,抗压强度为500~1000N/个。
本发明方法步骤简单,易于工业化控制,氧化焙烧脱硫效果好,脱硫率能达到95%,高钛渣硫含量低,质量得以提高;其制得的炼高钛渣用钛球团矿具有500~1000N/个的抗压强度,能适应电炉冶炼强度;电炉冶炼中该钛球团矿还原性好,钛、铁较易分离,TiO2收率>90%;经过造球成型,炼高钛渣用钛球团矿粒度均匀,冶炼时的透气性和还原速度稳定,同时减少了冶炼中粉尘造成的污染。本发明方法所制备的炼高钛渣用钛球团矿用于冶炼高钛渣具有强度适宜,高二氧化钛收率及低硫的特点。
具体实施方式
一种炼高钛渣用钛球团矿,主要成分为TiO241%~49%,TFe31%~34%;FeO0.3%~2%,Fe2O342%~47%。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,粒度为5mm~20mm的钛球团矿质量百分数大于90%。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,由下述原料制备:钛精矿及占其总质量0.5%~1.0%的有机成型添加剂;所述的有机成型添加剂由聚丙烯酰胺70%~98%和氧化钙2%~30%混合而成。
具体的,上述炼高钛渣用钛球团矿,所述的钛精矿主要成分为TiO245%~49%,TFe30%~35%;FeO30%~38%,Fe2O36%~12%。
上述炼高钛渣用钛球团矿的制备方法包括以下步骤:配料,烘干,细磨混匀,滚动成型,氧化焙烧,冷却。
具体的,上述制备方法中所述的烘干温度为500℃~700℃,烘干后钛精矿的含水量为5%~7%。
具体的,上述制备方法中所述的细磨混匀是指将有机成型添加剂加入钛精矿中并细磨至粒度<0.075mm的钛精矿质量百分数大于80%。
具体的,上述制备方法中所述的氧化焙烧是指将滚动成型的生球随炉升温至1150℃~1250℃,在焙烧炉中过剩氧含量9~14%的氧化气氛中焙烧固结,均热时间为60~120min。
本发明炼高钛渣用钛球团矿的有机成型剂的添加量仅占钛精矿总质量的0.5%~1.0%,其中,聚丙烯酰胺能增加物料的粘性,有利于滚动成型,其用量占有机成型添加剂的70%~98%,用量过少不利于成型,过多则增加成本;占有机成型剂2%~30%氧化钙的加入能中和浮选钛精矿表面的残留酸,起到调节原料pH值的作用,使聚丙烯酰胺更好的发挥效果,发明人发现不论氧化钙用量过少或过多都会增加聚丙烯酰胺的用量。有机成型添加剂在焙烧工序中基本上被烧掉,只有极少部分进入炼高钛渣用钛球团矿中,不会对高钛渣的品质造成影响。
本发明制备方法烘干步骤中,钛精矿烘干后含水量为5%~7%是为了更好的调节物料的水分,含水量过高成球困难,甚至不能成球,含水量过低会浪费烘干能源且成球速度慢,含水量的合理控制及有机成型剂的添加使滚动成型获得的生球有一定的强度。
本发明制备方法细磨步骤中,将钛精矿细磨至粒度<0.075mm的钛精矿质量百分数大于80%是为了利于成球,粒度过大滚动成球困难,粒度过小则增加成本。
本发明制备方法氧化焙烧步骤中,焙烧温度为1150℃~1250℃,发明人发现1100℃时低价铁氧化物几乎全部氧化成Fe2O3,球团矿强度大幅提高,而1300℃以上时,Fe2O3开始分解,固结作用下降,并且还增加粘炉的风险;焙烧炉中过剩氧含量为9%~14%,从而保证焙烧过程在强氧化气氛中进行,最大限度地把钛精矿中的低价铁氧化成Fe2O3,过剩氧含量较低会降低氧化反应速度,较高会增加成本,焙烧后Fe2O3含量由原来的6%~12%上升到42%~47%,同时高温下能氧化脱除部分有害物质S;炼高钛渣用钛球团矿均热时间为60min~120min,使得Fe2O3再结晶连接充分发展,均热可以使Fe2O3晶格完整,进一步提高钛球团矿强度,均热时间越长,钛球团矿强度越高,但均热时间过长会导致生产率下降,均热时间长短需综合产量与强度进行权衡,不宜过长。Fe2O3含量、焙烧温度、均热时间等因素共同影响钛球团矿的强度,钛球团矿中的Fe2O3在冶炼高钛渣中还原效果好,易与TiO2分离,TiO2收率得以提高,能耗降低。
焙烧后制得粒度为5mm~20mm的钛球团矿质量百分数大于90%是因为粒度过小透气性不好,粒度过大则还原速度慢。
本发明方法和产品中,未作特殊说明的,比例、含量、成分等均表示质量百分比。
实施例
用钛精矿1、2、3和4作为原料制备炼高钛渣用钛球团矿,其主要化学成分如表1所示。
表1钛精矿主要化学成分
将各种钛精矿按表2的比例进行配料。
表2各实施例配料比例
实施例1
将钛精矿1(主要化学成分见表1)送入烘干机中在600℃温度下烘干,烘干时间为30min,烘干后钛精矿的含水量为6%,在烘干后的钛精矿中加入占其总质量0.6%的有机成型添加剂(其中,有机成型添加剂由聚丙烯酰胺95%和氧化钙5%组成),并置于磨机中细磨至粒度小于0.075mm的钛精矿质量百分数达到86%,在细磨的同时,将钛精矿颗粒和有机成型添加剂充分混匀,将混匀后的物料送入圆盘造球机中成型,滚动成型的生球送入焙烧炉中进行氧化焙烧,焙烧温度随炉升温至1200℃,焙烧炉中过剩氧含量为10%~12%,均热时间100min,焙烧结束后,制得粒度为5mm~20mm的炼高钛渣用钛球团矿质量百分数为91%,然后将其用鼓风冷却机冷却至150℃以下,即得炼高钛渣用钛球团矿。将所制钛球团矿在电炉中进行冶炼,钛球团矿中的铁氧化物被还原为铁,TiO2进入炉渣,熔化分离后,得到产品高钛渣与副产品半钢,TiO2收率为90.52%。
实施例2
将钛精矿2(主要化学成分见表1))送入烘干机中在600℃温度下烘干,烘干时间为30min,烘干后钛精矿的含水量为6%,在烘干后的钛精矿中加入占其总质量0.6%的有机成型添加剂(其中,有机成型添加剂由聚丙烯酰胺90%和氧化钙10%组成),并置于磨机中细磨至粒度小于0.075mm的钛精矿质量百分数达到85%,在细磨的同时,将钛精矿颗粒和有机成型添加剂充分混匀,将混匀后的物料送入圆盘造球机中成型,滚动成型的生球送入焙烧炉中进行氧化焙烧,焙烧温度随炉升温至1250℃,焙烧炉中过剩氧含量为11%~13%,均热时间90min,焙烧结束后,制得粒度为5mm~20mm的炼高钛渣用钛球团矿质量百分数为90.5%,然后将其用鼓风冷却机冷却至150℃以下,即得炼高钛渣用钛球团矿。将所制钛球团矿在电炉中进行冶炼,钛球团矿中的铁氧化物被还原为铁,TiO2进入炉渣,熔化分离后,得到产品高钛渣与副产品半钢,TiO2收率为91.08%。
实施例3
将钛精矿1、2(主要化学成分见表1)按3:2的比例进行配料,将混合物料送入烘干机中在600℃温度下烘干,烘干时间为30min,烘干后钛精矿的含水量为6.2%,在烘干后的钛精矿中加入占其总质量0.65%的有机成型添加剂(其中,有机成型添加剂由聚丙烯酰胺80%和氧化钙20%组成),并置于磨机中细磨至粒度小于0.075mm的钛精矿质量百分数达到85%,在细磨的同时,将钛精矿颗粒和有机成型添加剂充分混匀,将混匀后的物料送入圆盘造球机中成型,滚动成型的生球送入焙烧炉中进行氧化焙烧,焙烧温度随炉升温至1250℃,焙烧炉中过剩氧含量为11%~12%,均热时间90min,焙烧结束后,制得粒度为5mm~20mm的炼高钛渣用钛球团矿质量百分数为91.8%,然后将其用鼓风冷却机冷却至150℃以下,即得炼高钛渣用钛球团矿。将所制钛球团矿在电炉中进行冶炼,钛球团矿中的铁氧化物被还原为铁,TiO2进入炉渣,熔化分离后,得到产品高钛渣与副产品半钢,TiO2收率为90.67%。
实施例4
将钛精矿3(主要化学成分见表1)送入烘干机中在510℃温度下烘干,烘干时间为40min,烘干后钛精矿的含水量为6.9%,在烘干后的钛精矿中加入占其总质量0.95%的有机成型添加剂(其中,有机成型添加剂由聚丙烯酰胺70%和氧化钙30%组成),并置于磨机中细磨至粒度小于0.075mm的钛精矿质量百分数达到89%,在细磨的同时,将钛精矿颗粒和有机成型添加剂充分混匀,将混匀后的物料送入圆盘造球机中成型,滚动成型的生球送入焙烧炉中进行氧化焙烧,焙烧温度随炉升温至1250℃,焙烧炉中过剩氧含量为12%~14%,均热时间120min,焙烧结束后,制得粒度为5mm~20mm的炼高钛渣用钛球团矿质量百分数为93.6%,然后将其用鼓风冷却机冷却至150℃以下,即得炼高钛渣用钛球团矿。将所制钛球团矿在电炉中进行冶炼,钛球团矿中的铁氧化物被还原为铁,TiO2进入炉渣,熔化分离后,得到产品高钛渣与副产品半钢,TiO2收率为90.05%。
实施例5
将钛精矿4(主要化学成分见表1)送入烘干机中在680℃温度下烘干,烘干时间为25min,烘干后钛精矿的含水量为5.3%,在烘干后的钛精矿中加入占其总质量0.5%的有机成型添加剂(其中,有机成型添加剂由聚丙烯酰胺98%和氧化钙2%组成),并置于磨机中细磨至粒度小于0.075mm的钛精矿质量百分数达到81%,在细磨的同时,将钛精矿颗粒和有机成型添加剂充分混匀,将混匀后的物料送入圆盘造球机中成型,滚动成型的生球送入焙烧炉中进行氧化焙烧,焙烧温度随炉升温至1150℃,焙烧炉中过剩氧含量为9%~11%,均热时间70min,焙烧结束后,制得粒度为5mm~20mm的炼高钛渣用钛球团矿质量百分数为93.2%,然后将其用鼓风冷却机冷却至150℃以下,即得炼高钛渣用钛球团矿。将所制钛球团矿在电炉中进行冶炼,钛球团矿中的铁氧化物被还原为铁,TiO2进入炉渣,熔化分离后,得到产品高钛渣与副产品半钢,TiO2收率为91.58%。
用上述方法制备的炼高钛渣用钛球团矿的化学成分及性能见表3:
表3钛球团矿的化学成分及性能
采用本发明提供的方法制备钛球团矿,使用的有机成型添加剂在焙烧工序中基本上被烧掉,只有极少部分进入炼高钛渣用钛球团矿中,提高了高钛渣的品质;氧化焙烧所得钛球团矿中Fe2O3含量达到42%~47%,在增加钛球团矿抗压强度的同时有利于后续冶炼的还原及铁、钛的分离。
Claims (8)
1.炼高钛渣用钛球团矿,其特征在于:主要成分为TiO241%~49%,TFe31%~34%;FeO0.3%~2%,Fe2O342%~47%。
2.根据权利要求1所述的炼高钛渣用钛球团矿,其特征在于:粒度为5mm~20mm的钛球团矿质量百分数大于90%。
3.根据权利要求1或2所述的炼高钛渣用钛球团矿,其特征在于:由下述原料制备:钛精矿及占其总质量0.5%~1.0%的有机成型添加剂;所述的有机成型添加剂由聚丙烯酰胺70%~98%和氧化钙2%~30%混合而成。
4.根据权利要求3所述的炼高钛渣用钛球团矿,其特征在于:所述的钛精矿主要成分为TiO245%~49%,TFe30%~35%;FeO30%~38%,Fe2O36%~12%。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的炼高钛渣用钛球团矿的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:配料,烘干,细磨混匀,滚动成型,氧化焙烧,冷却。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述的烘干温度为500℃~700℃,烘干后钛精矿的含水量为5%~7%。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述的细磨混匀是指将有机成型添加剂加入钛精矿中并细磨至粒度<0.075mm的钛精矿质量百分数大于80%。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述的氧化焙烧是指将滚动成型的生球随炉升温至1150℃~1250℃,在焙烧炉中过剩氧含量9~14%的氧化气氛中焙烧固结,均热时间为60~120min。
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