CN103924066B - 钒钛磁铁矿热压块的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒钛磁铁矿热压块的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)将钒钛磁铁矿、煤粉、熔剂进行破碎筛分；(b)将破碎筛分后的钒钛磁铁矿粉、煤粉以及熔剂分别按照60wt％～80wt％、20wt％～40wt％以及0wt％～10wt％的比例进行计算配料，并将配好的原料充分混合均匀，以制得第一物料；(c)对第一物料进行加热升温，使其温度达到100℃～300℃，并使用热压装置将其压制成尺寸为(20～40)mm×(15～30)mm×(10～20)mm的椭球形颗粒的第二物料；(d)将第二物料装入中性或还原性气氛的隧道窑或煤基竖炉内进行干馏热处理，干馏热处理温度为800℃～1100℃，时间为5h～7h。根据本发明的钒钛磁铁矿热压块的制备方法，具有原料适应性强，生产效率高、能耗低、成本低等特点，有助于提高我国钒钛磁铁矿的冶炼水平，以及具有良好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于冶金资源综合利用技术领域，具体为一种钒钛磁铁矿热压块的制备方法。
背景技术
钒、钛是世界公认的重要战略资源，是国民经济发展和国家安全的重要物质保障，其广泛运用于冶金化工、航空航天、国防军事等领域，而钒钛磁铁矿则是钒钛资源最重要的载体，广泛分布于我国的攀西、承德、汉中、襄阳等地，其储量丰富，仅在攀枝花地区就超过100亿吨。然而，针对现有的加工利用工业流程对所需原料的品位的要求，这些钒钛磁铁矿都属于低品位矿，且有价矿物种类繁多、赋存尺度十分微细且相互间紧密共生。与普通铁矿资源相比，这些钒钛磁铁矿的加工和利用的难度大，容易降低铁、钒、钛资源的综合利用率。因此，加强对钒钛磁铁矿的高效利用，对我国钢铁行业的健康发展具有重要的意义。
现有技术的对钒钛磁铁矿资源的利用的方法主要分为高炉法和非高炉法两种。高炉法，即为烧结、球团、焦化-高炉冶炼-含钒铁水-转炉提钒-半钢炼钢。非高炉法，包括以下两种工艺流程：钒钛磁铁矿钠化焙烧-水浸提钒-直接还原-电炉熔分、炼钢—钛渣提钛，使铁钒钛高效分离；采用先提铁后提钒的工艺流程，即钒钛磁铁矿造球-竖炉直接还原-电炉熔分-铁水炼钢、熔渣提钒、提钛。对于上述任一种冶炼工艺流程，作为入炉原料的钒钛磁铁矿主要存在三种形式，分别为钒钛烧结矿、钒钛矿氧化球团以及钒钛冷固结含碳球团，这三种形式的入炉使用在一定程度上改善了钒钛磁铁矿的冶炼工艺，但从现场的生产实践来看，仍然存在着诸多不足。
钒钛矿烧结必须配矿烧结，即在钒钛烧结过程中必须配加一定量的富块矿，这种方法增加了烧结成本，同时在烧结过程中烧结温度高，使得钒钛矿难烧结且污染严重。此外，钒钛烧结矿在进入高炉冶炼时，由于其内部存在较多硬而脆的钙钛矿，致使进入高炉的钒钛烧结矿粉化严重，不利于高炉透气性的改善。此外，钒钛烧结矿具有的还原难度大以及高炉渣粘稠等特点大大增加了高炉的负荷，不利于高炉冶炼过程中的节能降焦。钒钛氧化球团入炉冶炼时，虽然其常温强度高，但在高温条件下其存在着还原膨胀粉化的问题，致使钒钛氧化球团在炉内的破碎程度较大，同样恶化了高炉的透气性，不利于高炉生产能耗的降低。钒钛冷固结含碳球团普遍应用于转底炉冶炼过程中，但其在制备过程中由于加入了大量的粘结剂，这样不仅不利于后期的电炉熔分，而且其生产成本也随之大大增加。同时，钒钛冷固结球团高温失粘也不利于转底炉冶炼。因此，有必要开发一种新型的钒钛磁铁矿炼铁原料，以改善现有的钒钛磁铁矿的冶炼工艺。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种钒钛磁铁矿热压块的制备方法。
根据本发明的钒钛磁铁矿热压块的制备方法包括以下步骤：(a)将钒钛磁铁矿、煤粉、熔剂进行破碎筛分，其中，钒钛磁铁矿中的全铁含量不低于40wt％；煤粉是普通烟煤煤粉或者其中配加10wt％～30wt％的弱粘结性煤粉中的至少一种，煤粉中固定碳的含量不低于50wt％，灰分含量不高于15wt％，挥发分含量不超过35wt％，胶质层指数不低于8；熔剂为有效熔剂性不低于70wt％的冶金石灰或轻烧菱镁石中的至少一种；破碎筛分后的钒钛磁铁矿粉、煤粉以及熔剂的粒度均不大于0.15mm；(b)将破碎筛分后的钒钛磁铁矿粉、煤粉以及熔剂分别按照60wt％～80wt％、20wt％～40wt％以及0wt％～10wt％的比例进行计算配料，并将配好的原料充分混合均匀，以制得第一物料；(c)对第一物料进行加热升温，使其温度达到100℃～300℃，并使用热压装置将其压制成尺寸为(20～40)mm×(15～30)mm×(10～20)mm的椭球形颗粒的第二物料；(d)将第二物料装入中性或还原性气氛的隧道窑或煤基竖炉内进行干馏热处理，干馏热处理温度为800℃～1100℃，时间为5h～7h。
根据本发明的示例性实施例，步骤(c)中的热压装置可以为对辊压球机，其线压力可以不小于3.0t/cm。
根据本发明的钒钛磁铁矿热压块的制备方法具有以下的优点中的至少一个：
(1)本发明的钒钛磁铁矿热压块无需配加其他富块矿或者富铁矿粉，可以实现全钒钛造块，并且可以处理任何粒级的钒钛磁铁矿；
(2)本发明采用煤粉作为粘结剂，不使用其它的任何粘结剂，原料适应性强，生产成本低；
(3)本发明的热压温度在100℃～300℃，远低于烧结/球团的1300℃的热压温度，具有较低的能耗；
(4)与钒钛烧结矿和钒钛氧化球团矿相比，本发明的热处理钒钛磁铁矿热压块的还原粉化低、高温强度高、还原快、膨胀小以及软熔滴落性能优良等特点大大降低了高炉冶炼的负荷，有利于高炉冶炼的顺行；
(5)与冷固结钒钛含碳球团相比，本发明的钒钛磁铁矿热压块不使用添加剂，生产成本低，高温强度高，还原速度快，有利用转底炉或者竖炉冶炼的顺行，降低冶炼成本。
综上所述，根据本发明钒钛磁铁矿热压块的制备方法，具有原料适应性强、生产效率高、能耗低以及成本低等特点，有助于提高我国钒钛磁铁矿的冶炼水平，对于降低钒钛磁铁矿的冶炼成本有重要的现实意义，因此具有良好的市场应用前景。
具体实施方式
下面将结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点会在描述中更为清楚，但这些实施例近似范例性质，并不对本发明的范围构成任何限制。
实施例1
首先，将钒钛磁铁矿、烟煤、冶金石灰进行破碎筛分，然后按配碳比为(FC/O)为0.8，即，钒钛磁铁矿为80.24wt％，烟煤为18.06wt％，冶金石灰为1.70wt％的比例进行配料后混匀。本实施例的钒钛磁铁矿的成分如表1所示，其中，钒钛磁铁矿的粒度小于0.15mm，且粒度小于0.074mm的钒钛磁铁矿按体积百分比计占总钒钛磁铁矿的40.86％。本实施例的烟煤的成分如表2所示，其中，烟煤的胶质层指数为11，烟煤的粒度小于0.15mm，且粒度小于0.074mm的烟煤按体积百分比计占总烟煤的70.34％。冶金石灰含有86.2wt％的CaO和3.8wt％的SiO2，其有效熔剂性为82.02wt％，冶金石灰的粒度小于0.15mm，且粒度小于0.074mm的冶金石灰按体积百分比计占总体积的50.87％。
其次，对混合均匀的物料进行加热，以使加热后的混合均匀的物料温度为100℃。之后，对加热后的物料进行热压，以将物料压制成尺寸为30mm×24mm×19mm的椭球形钒钛磁铁矿热压块。其中，对辊压球机的线压力为4.5t/cm。压制后得到的钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分如表3所示，其中，钒钛磁铁矿热压块的碱度为0.33。
然后，对钒钛磁铁矿热压块进行强度检测。检测结果显示，钒钛热压块的抗压强度为522.6N/个，落下强度为3.2次/个，还原膨胀率RSI为1.46％，因此，该热压块满足转底炉冶炼和竖炉冶炼的要求。
最后，将钒钛热压块置于900℃的隧道窑中以干馏方式热处理5h，经处理后的钒钛磁铁矿热压块的抗压强度为2036.5N/个，落下强度为15.3次/个，还原率为70.5％，还原粉化指数RDI+3.15为76.46％，还原膨胀率为10.23％，滴落温度为1372℃，比普通钒钛烧结矿/球团矿低约80℃，满足高炉优质炼铁原料的入炉要求。
实施例2
首先，将钒钛磁铁矿、烟煤、冶金石灰进行破碎筛分，然后按配碳比为(FC/O)为1.2，即，钒钛磁铁矿为72.24wt％，煤粉为23.63wt％，冶金石灰为4.13wt％的比例进行配料后混匀，以得到混合均匀的物料。其中，混合均匀的物料中的各组分的成分含量及其粒度组成与实施例1相同。
其次，对混合均匀的物料进行加热，以使加热后的混合均匀的物料温度为200℃。之后，对加热后的物料进行热压，以将物料压制成尺寸为21mm×19mm×13mm的椭球形钒钛磁铁矿热压块。其中，对辊压球机的线压力为6.0t/cm。压制后得到的钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分如表4所示，其中，钒钛磁铁矿热压块的碱度为1.07。
然后，对钒钛磁铁矿热压块进行强度检测。检测结果显示，热压块的抗压强度为680.3N/个，落下强度为5.1次/个，还原膨胀率RSI为1.68％，因此，该钒钛磁铁矿热压块满足转底炉冶炼和竖炉冶炼的要求；
最后，将钒钛磁铁矿热压块置于1000℃的隧道窑中以干馏方式热处理6h，经处理后的钒钛磁铁矿热压块的抗压强度为680.3N/个，落下强度为22.4次/个，还原率为75.3％，还原粉化指数RDI+3.15为80.24％，还原膨胀率为8.78％，滴落温度为1352℃，比普通钒钛烧结矿/球团矿低约100℃，满足高炉优质炼铁原料的入炉要求。
实施例3
首先，将钒钛磁铁矿、烟煤、冶金石灰进行破碎筛分，然后按配碳比为(FC/O)为1.4，即，钒钛磁铁矿为70.22wt％，煤粉为28.15wt％，冶金石灰为1.63wt％的比例进行配料后混匀，以得到混合均匀的物料。其中，混合均匀的物料中的各组分的成分含量及其粒度组成与实施例1相同。
其次，对混合均匀的物料进行加热，以使加热后的混合均匀的物料温度为280℃。之后，对加热后的物料进行热压，以将物料压制成尺寸为38mm×30mm×173mm的椭球形钒钛磁铁矿热压块。其中，对辊压球机的线压力为6.0t/cm。压制后得到的钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分如表5所示，其中，该钒钛磁铁矿热压块的碱度为0.35。
然后，对钒钛磁铁矿热压块进行强度检测。检测结果显示，钒钛磁铁矿热压块的抗压强度为1020.9N/个，落下强度为7.3次/个，还原膨胀率RSI为1.03％，该钒钛磁铁矿热压块满足转底炉冶炼和竖炉冶炼的要求。
最后，将钒钛磁铁矿热压块置于1100℃的隧道窑中以干馏方式热处理7h，经处理后的钒钛磁铁矿热压块的抗压强度为2808.3N/个，落下强度为28.5次/个，还原率为79.6％，还原粉化指数RDI+3.15为82.02％，还原膨胀率为6.19％，滴落温度为1382℃，比普通钒钛烧结矿/球团矿低约70℃，满足高炉优质炼铁原料的入炉要求。
表1钒钛磁铁矿的主要化学成分/wt％
表2烟煤的化学成分/wt％
表3钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分/wt％
表4钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分/wt％
表5钒钛磁铁矿热压块的主要化学成分/wt％
Claims (1)
1.一种钒钛磁铁矿热压块的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(a)将钒钛磁铁矿、煤粉、熔剂进行破碎筛分，其中，钒钛磁铁矿中的全铁含量不低于40wt％；煤粉是普通烟煤煤粉或者其中配加10wt％～30wt％的弱粘结性煤粉中的至少一种，煤粉中固定碳的含量不低于50wt％，灰分含量不高于15wt％，挥发分含量不超过35wt％，胶质层指数不低于8；熔剂为有效熔剂性不低于70％的冶金石灰或轻烧菱镁石中的至少一种；破碎筛分后的钒钛磁铁矿粉、煤粉以及熔剂的粒度均不大于0.15mm；
(b)将破碎筛分后的钒钛磁铁矿粉、煤粉以及熔剂分别按照60wt％～80wt％、20wt％～40wt％以及0wt％～10wt％的比例进行计算配料，并将配好的原料充分混合均匀，以制得第一物料；
(c)对第一物料进行加热升温，使其温度达到100℃～300℃，并使用热压装置将其压制成尺寸为(20～40)mm×(15～30)mm×(10～20)mm的椭球形颗粒的第二物料；
(d)将第二物料装入中性或还原性气氛的隧道窑或煤基竖炉内进行干馏热处理，干馏热处理温度为800℃～1100℃，时间为5h～7h，
其中，步骤(c)中的热压装置为对辊压球机，其线压力不小于3.0t/cm。
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- 2014-04-29 CN CN201410182338.3A patent/CN103924066B/zh not_active Expired - Fee Related
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