CN103898317B - 用于钛精矿造球的结合剂组合物和钛精矿球团的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于钛精矿造球的结合剂组合物，其特征在于，所述结合剂组合物含有纤维素基聚合物和木质素磺酸钙，优选地，所述结合剂组合物还含有淀粉和/或糖钙，更优选地，所述结合剂组合物还含有淀粉和糖钙。本发明还公开了一种钛精矿球团的制备方法，该方法包括将钛精矿、结合剂组合物和水混合并造球，其特征在于，所述结合剂组合物为本发明提供的结合剂组合物。采用本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物进行造球，提高了球团强度和最终所得钛渣的品味。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程技术领域，具体地，涉及一种用于钛精矿造球的结合剂组合物，以及一种钛精矿球团的制备方法。
背景技术
目前生产钛渣的工艺中，通常采用大型钛渣电炉对微细粒级钛精矿进行冶炼，但由于微细粒级钛精矿颗粒尺寸过小以及透气性差，在冶炼过程中会产生严重的泡沫渣，不仅会导致能量的损失，还会造成严重的安全事故，致使冶炼过程难以进行。因此，在冶炼前需要将微细粒级钛精矿进行造球处理。
目前将微细粒级钛精矿进行造球处理的工艺主要为：先将膨润土和有机结合剂（例如，聚丙烯酰胺、聚乙烯醇）混合制备结合剂组合物，然后再将制备的结合剂组合物与微细粒级钛精矿混合并进行造球处理。
但采用现有技术的结合剂组合物制备的钛精矿球团的强度较低，且含有大量的Al2O3和SiO2等无机物，当将这种钛精矿球团用于钛渣的冶炼时，Al2O3和SiO2等无机物会以杂质的形式残存在钛渣中，致使最终产物钛渣的品位降低。
发明内容
本发明的目的是克服采用现有技术的结合剂组合物制备的钛精矿球团的强度较低，且采用如此制备的钛精矿球团生产的钛渣的品味较低的缺点，提供一种可提高钛精矿球团的强度和钛渣的品味的结合剂组合物以及采用该结合剂组合物制备钛精矿球团的方法。
为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种用于钛精矿造球的结合剂组合物，其中，所述结合剂组合物含有纤维素基聚合物和木质素磺酸钙。
优选地，所述结合剂组合物还含有淀粉和/或糖钙。
更优选地，所述结合剂组合物还含有淀粉和糖钙。
另一方面，本发明还提供了一种钛精矿球团的制备方法，该方法包括将钛精矿、结合剂组合物和水混合并造球，其中，所述结合剂组合物为本发明提供的结合剂组合物。
在制备钛精矿球团的过程中，采用本发明提供的结合剂组合物能够提高最终制备的钛精矿球团的强度，并且当采用这种方法制备的钛精矿球团进行钛渣的冶炼时，由于没有无机物的存在，钛精矿球团中钙元素的含量很低，并且结合剂组合物中的有机成分会转变为水和二氧化碳，不会对最终产物钛渣的品味造成影响，因此提高了钛渣的品味。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一方面，本发明提供了一种用于钛精矿造球的结合剂组合物，其中，所述结合剂组合物含有纤维素基聚合物和木质素磺酸钙。
在本发明所述的用于钛精矿造球的结合剂组合物中，通过将纤维素基聚合物和木质素磺酸钙配合使用，使得所述结合剂组合物与钛精矿具有较高的粘结力，因而能够显著提高采用所述结合剂组合物制备的钛精矿球团的强度；而且，纤维素基聚合物和木质素磺酸钙均为有机物，当采用这种结合剂组合物制备的钛精矿球团进行钛渣的冶炼时，由于没有无机物的存在，钛精矿球团中的钙元素的含量较低，而且结合剂组合物中的有机成分会转变为水和二氧化碳，不会对最终产物钛渣的品味造成影响。
所述结合剂组合物中纤维素基聚合物和木质素磺酸钙的含量没有特别的限定。优选情况下，为了在采用本发明的所述结合剂组合物制备钛精矿球团的过程中能够进一步提高钛精矿球团的强度，以100重量份的纤维素基聚合物为基准，所述木质素磺酸钙的含量为10-70重量份，优选为20-60重量份。
所述纤维素基聚合物可以为常规的各种纤维素基聚合物。优选地，所述纤维素基聚合物选自羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和交联羧甲基纤维素中的一种或多种，更优选为羧甲基纤维素。
优选情况下，为了更进一步提高所述结合剂组合物与钛精矿的粘结力从而提高采用该结合剂组合物制备的钛精矿球团的强度，所述结合剂组合物还含有淀粉和/或糖钙。其中，所述结合剂组合物中淀粉和/或糖钙的含量的可选范围也较宽，优选情况下，以100重量份纤维素基聚合物为基准，淀粉的含量为0-70重量份，优选为0-60重量份；糖钙的含量为0-50重量份，优选为0-40重量份；淀粉和糖钙的总含量为1-120重量份，优选为10-80重量份。
在本发明一种更优选的实施方式中，所述结合剂组合物还含有淀粉和糖钙，以100重量份纤维素基聚合物为基准，淀粉的含量为10-60重量份，糖钙的含量为10-40重量份。
其中，所述淀粉优选为变性淀粉。根据处理方式，所述变性淀粉可以选自物理变性淀粉、化学变性淀粉、酶法变性淀粉和复合变性淀粉中的一种或多种。
所述物理变性淀粉包括预糊化(α-化)淀粉、γ射线、超高频辐射处理淀粉、机械研磨处理淀粉、湿热处理淀粉等。
所述化学变性淀粉包括用各种化学试剂处理得到的变性淀粉。其中有两大类：一类是使淀粉分子量下降，如酸解淀粉、氧化淀粉、焙烤糊精等；另一类是使淀粉分子量增加，如交联淀粉、酯化淀粉、醚化淀粉、接枝淀粉等。
酶法变性淀粉包括α、β、γ-环状糊精、麦芽糊精、直链淀粉等。
复合变性淀粉为采用两种以上处理方法得到的变性淀粉。如氧化交联淀粉、交联酯化淀粉等。采用复合变性得到的变性淀粉具有两种变性淀粉的各自优点。
优选地，本发明中的变性淀粉为物理变性淀粉。
另一方面，本发明提供了一种钛精矿球团的制备方法，该方法包括将钛精矿、结合剂组合物和水混合并造球，其中，所述结合剂组合物为本发明提供的结合剂组合物。
本发明中，所述混合可以为各种方式的混合，优选为了使各物质充分混合均匀，采用搅拌的方式进行混合。另外，用于钛精矿造球的各物质的加入顺序和方式也没有特别的限制，对其性能不会产生影响，可以分步加入，也可以同时加入。
由于本发明的发明点在于对钛精矿造球用的结合剂组合物，因此，所述造球的方法可以为本领域常规的造球的方法，例如，所述造球的方法可以为将钛精矿、结合剂组合物和水混合所得的混合物成型并干燥。
根据本发明，所述钛精矿、结合剂组合物以及水的用量没有特别的限制，只要可保证对钛精矿造球的过程中所述结合剂组合物可对钛精矿有效的粘结并保证最终制备的钛精矿球团的强度即可。综合考虑钛精矿球团的抗压强度、成球效果以及成本，优选地，以100重量份的所述钛精矿为基准，所述结合剂组合物的用量为2-3重量份；所述水的用量为1-3重量份。
所述钛精矿的颗粒尺寸可以为本领域常规的钛精矿的颗粒尺寸，为了使制备的球团成球率高且抗压强度好，并且特别对于颗粒尺寸小于100微米，进一步优选颗粒尺寸小于74微米的钛精矿来说，采用本发明的结合剂组合物能够更好地使其成球，并可以改善粉末状钛精矿冶炼过程中透气性不好，容易发生翻料及塌料等不利的状况；并能通过使用本发明的所述结合剂组合物够使得到的钛精矿球团的强度得到显著的改善，且采用该钛精矿球团进行钛渣的冶炼，最终产物钛渣的品味可得到显著的提高。其中，所述颗粒尺寸是指通过筛分得到该颗粒的筛网的网孔尺寸。
本发明中的钛精矿可以为本领域常规的各种钛精矿，例如，可以为通过浮选工艺，由钛铁矿制备的微细粒级钛精矿。
所述浮选工艺是指：由颚式破碎机、球磨机、分级机、磁选机、浮选机、浓缩机和烘干机等主要设备，配合给矿机、提升机、传送机可组成完整的选矿生产线。该生产线具有高效、低能、处理量高、经济合理等优点。开采的矿石先由选矿设备中主要的颚式破碎机进行初步破碎，在破碎至合理细度后经由提升机、给矿机均匀送入球磨机，由选矿设备球磨机对矿石进行粉碎、研磨。经过球磨机研磨的矿石细料进入下一道工序：分级。螺旋分级机借助固体颗粒的比重不同而在液体中沉淀的速度不同的原理，对矿石混合物进行洗净和分级。经过洗净和分级的矿物混合料在经过磁选机时，由于各种矿物的比磁化系数不同，经由磁力和机械力将混合料中的磁性物质分离开来。经过磁选机初步分离后的矿物颗粒在被送入浮选机，根据不同的矿物特性加入不同的药物，使得所要的矿物质与其他物质分离开。在所要的矿物质被分离出来后，因其含有大量水分，须经浓缩机的初步浓缩，再经烘干机烘干，即可得到干燥的微细粒级钛精矿。
所述造球的条件可以为本领域常规的造球条的条件，为了使制备的球团成球率高且抗压强度好，优选地，所述造球的条件包括：成型压力为6-12MPa，干燥温度为150-250℃，干燥时间为20-40min；进一步优选，所述造球的条件包括：成型压力为8-12MPa，干燥温度为200-250℃，干燥时间为30-40min。
此外，本发明的结合剂由于含有羧甲基纤维素和木质素磺酸钙和/或糖钙和/或变性淀粉，从而有利于低温干燥，同时混合物料时加水量低，因此干燥生球团所用的温度低，干燥时间短，与现有技术的高温干燥或焙烧相比大大节省了能源。其中，所述生球团是指将钛精矿、结合剂组合物和水混合所得的混合物成型后且干燥前的钛精矿球团。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例和对比例中，抗压强度参数通过GB/T5072-2008方法测得；羧甲基纤维素、糖钙、变性淀粉（包括预糊化(α-化)淀粉、超高频辐射处理淀粉、湿热处理淀粉和氧化淀粉）和木质素磺酸钙均购自攀枝花市鑫扬天商贸公司，为工业纯；搅拌机购自江苏江加机械有限公司，型号为GW350；混碾机购自河南远大机械制造公司，型号XLH-1200型；中压压球机购自葫芦岛威力机械制造有限公司，型号为YYQD560*216型；微细粒级钛精矿来自攀钢集团钛业公司。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
（1）用于钛精矿造球的结合剂组合物的制备
在搅拌机中加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、预糊化(α-化)淀粉和糖钙，其中，以100重量份的羧甲基纤维素为基准，所述木质素磺酸钙的加入量为20重量份，变性淀粉的加入量为60重量份，糖钙的加入量为18重量份。全部加入后于搅拌机中混合4分钟，即得到用于微细粒级钛精矿造球的结合剂组合物。
（2）钛精矿球团的制备方法
在混碾机中加入20kg微细粒级钛精矿（颗粒尺寸为60-74微米）、400g步骤（1）中得到的结合剂组合物以及220g水，混合8分钟；然后将该混合物料在中压压球机上连续压球，压球机压力为10MPa，得到生球团；将生球团送入烘干机中进行干燥，干燥温度为200℃，干燥时间为35分钟，得到干燥球团。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为8次，通过GB/T5072-2008方法测得干燥球团抗压强度为4180N。
（3）钛渣的冶炼
将由100重量份的上述钒钛精矿球团和30重量份的冶金焦送入高炉中，并在高炉内鼓入富氧气体（氧气含量为25体积%）、煤粉的喷吹量约为120kg/吨钛精矿球团、高炉风口温度（也即风温）为1200℃以及将炉顶压力为137kPa的条件下进行钛渣的高炉冶炼。冶炼结束后收集通过出渣口流入渣槽中的钛渣，待钛渣经冷却后按照YS/T514.1-2009的方法检测钛渣的品味，钛渣的品味为74.6重量%。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
（1）用于钛精矿造球的结合剂组合物的制备
在搅拌机中加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、超高频辐射处理淀粉和糖钙，其中以100重量份的羧甲基纤维素为基准，所述木质素磺酸钙的加入量为40重量份，变性淀粉的加入量为30重量份，糖钙的加入量为40重量份。全部加入后于搅拌机中混合4分钟，即得到用于微细粒级钛精矿造球的结合剂组合物。
（2）钛精矿球团的制备方法
在混碾机中加入20kg微细粒级钛精矿（颗粒尺寸为74-100微米）、500g步骤（1）中得到的结合剂组合物以及600g水，混合8分钟；然后将该混合物料在中压压球机上连续压球，压球机压力为12MPa，得到生球团；将生球团送入烘干机中进行干燥，干燥温度为250℃，干燥时间为30分钟，得到干燥球团。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为7次，通过GB/T5072-2008方法测得干燥球团抗压强度为3840N。
（3）钛渣的冶炼
将由100重量份的上述钒钛精矿球团和30重量份的冶金焦送入高炉中，并在高炉内鼓入富氧气体（氧气含量为25体积%）、煤粉的喷吹量约为120kg/吨钛精矿球团、高炉风口温度（也即风温）为1200℃以及将炉顶压力为137kPa的条件下进行钛渣的高炉冶炼。冶炼结束后收集通过出渣口流入渣槽中的钛渣，待钛渣经冷却后按照YS/T514.1-2009的方法检测钛渣的品味，钛渣的品味为74.5重量%。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
（1）用于钛精矿造球的结合剂组合物的制备
在搅拌机中加入羧甲基纤维素、木质素磺酸钙、湿热处理淀粉和糖钙，其中以100重量份的羧甲基纤维素为基准，所述木质素磺酸钙的加入量为60重量份，变性淀粉的加入量为10重量份，糖钙的加入量为10重量份。全部加入后于搅拌机中混合4分钟，即得到用于微细粒级钛精矿造球的结合剂组合物。
（2）钛精矿球团的制备方法
在混碾机中加入20kg微细粒级钛精矿（颗粒尺寸为1-30微米）、600g步骤（1）中得到的结合剂组合物以及300g水，混合8分钟；然后将该混合物料在中压压球机上连续压球，压球机压力为8MPa，得到生球团；将生球团送入烘干机中进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为40分钟，得到干燥球团。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为7次，通过GB/T5072-2008方法测得干燥球团抗压强度为3840N。
（3）钛渣的冶炼
将由100重量份的上述钒钛精矿球团和30重量份的冶金焦送入高炉中，并在高炉内鼓入富氧气体（氧气含量为25体积%）、煤粉的喷吹量约为120kg/吨钛精矿球团、高炉风口温度（也即风温）为1200℃以及将炉顶压力为137kPa的条件下进行钛渣的高炉冶炼。冶炼结束后收集通过出渣口流入渣槽中的钛渣，待钛渣经冷却后按照YS/T514.1-2009的方法检测钛渣的品味，钛渣的品味为74.8重量%。
实施例4
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
按照实施例1的方法进行钛精矿造球的结合剂组合物、钛精矿球团的制备以及钛渣的冶炼，不同的是，所述结合剂组合物由100重量份的羟丙基甲基纤维素、50重量份的木质素磺酸钙和17重量份的氧化淀粉制备而成；所述钛精矿的粒径为80-100微米。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为5次，干燥球团抗压强度为2650N。将干燥后的钛精矿球团进行钛渣的冶炼，最终得到的钛渣的品味为74.6重量%。
实施例5
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
按照实施例1的方法进行钛精矿造球的结合剂组合物、钛精矿球团的制备以及钛渣的冶炼，不同的是，所述结合剂组合物由100重量份的交联羧甲基纤维、32重量份的木质素磺酸钙和11重量份的糖钙制备而成；该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为4次，干燥球团抗压强度为3420N。将干燥后的钛精矿球团进行钛渣的冶炼，最终得到的钛渣的品味为74.7重量%。
实施例6
本实施例用于说明本发明提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
按照实施例1的方法进行钛精矿造球的结合剂组合物、钛精矿球团的制备以及钛渣的冶炼，不同的是，所述结合剂组合物由100重量份的羧甲基纤维素和43重量份的木质素磺酸钙制备而成。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为4次，干燥球团抗压强度为2170N。将干燥后的钛精矿球团进行钛渣的冶炼，最终得到的钛渣的品味为74.6重量%。
对比例1
本对比例用于说明现有技术提供的用于钛精矿造球的结合剂组合物及钛精矿球团的制备方法
按照实施例1的方法进行钛精矿造球的结合剂组合物、钛精矿球团的制备以及钛渣的冶炼，不同的是，所述结合剂组合物由100重量份的膨润土和10重量份的聚丙烯酰胺制备而成。该球团生球团850mm自由摔落抗裂次数为1次，干燥球团抗压强度为800N。将干燥后的钛精矿球团进行钛渣的冶炼，最终得到的钛渣的品味为72.9重量%。
由以上实施例和对比例可以看出，采用本发明的结合剂组合物制备钛精矿球团，生球团的强度和干燥球团的强度相对于传统技术都有明显提高。例如，在8-12MPa条件下压制出的钛精矿生球团在850mm高度落至平整水泥地板的抗碎次数为4-8次，而对比例中的钛精矿生球团的抗碎次数为1次；在150-250℃下干燥20-40min之后，球团抗压强度大于2000N，而对比例的抗压强度为800N，而且最终经高炉冶炼后所得钛渣的品味也得到了显著提高。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (14)
1.一种用于钛精矿造球的结合剂组合物，其特征在于，该结合剂组合物含有纤维素基聚合物、木质素磺酸钙和糖钙；
其中，以100重量份的纤维素基聚合物为基准，所述木质素磺酸钙的含量为10-70重量份；所述糖钙的含量为10-50重量份。
2.根据权利要求1所述的结合剂组合物，其中，以100重量份的纤维素基聚合物为基准，所述木质素磺酸钙的含量为20-60重量份。
3.根据权利要求1或2所述的结合剂组合物，其中，所述纤维素基聚合物选自羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和交联羧甲基纤维素中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的结合剂组合物，其中，所述纤维素基聚合物为羧甲基纤维素。
5.根据权利要求1所述的结合剂组合物，其中，所述结合剂组合物还含有淀粉，以100重量份纤维素基聚合物为基准，淀粉和糖钙的总含量为20-120重量份。
6.根据权利要求5所述的结合剂组合物，其中，所述结合剂组合物还含有淀粉，以100重量份纤维素基聚合物为基准，淀粉和糖钙的总含量为20-80重量份。
7.根据权利要求5所述的结合剂组合物，其中，以100重量份纤维素基聚合物为基准，淀粉的含量为10-60重量份，糖钙的含量为10-40重量份。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的结合剂组合物，其中，所述淀粉为物理变性淀粉、化学变性淀粉、酶法变性淀粉和复合变性淀粉中的一种或多种。
9.根据权利要求8所述的结合剂组合物，其中，所述淀粉为物理变性淀粉。
10.一种钛精矿球团的制备方法，该方法包括将钛精矿、结合剂组合物和水混合并造球，其特征在于，所述结合剂组合物为权利要求1-9中任意一项所述的结合剂组合物。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以100重量份所述钛精矿为基准，所述结合剂组合物的用量为2-3重量份，所述水的用量为1-3重量份。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述钛精矿的颗粒尺寸小于100微米。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述钛精矿的颗粒尺寸小于74微米。
14.根据权利要求10或11所述的方法，其中，所述造球的方法包括：将钛精矿、结合剂组合物和水混合所得的混合物成型并干燥，成型压力为6-12MPa，干燥温度为150-250℃，干燥时间为20-40分钟。
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2012
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