CN104357654A - 一种wld-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂及其制备方法 - Google Patents

一种wld-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂及其制备方法，其特征在于由过期玉米淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)、过氧化钙(CaO2)、二氧化锰、过硼酸钙、硼酸(H3BO3)和铁酸钙组成，本发明中，采用过期玉米淀粉，属于废弃资源综合利用，极大的降低了强化剂的成本，有利于企业降本增效。

Description

一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂及其制备方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种多金属元素的复合共生矿，除铁以外还含有钛、钒、镍、铬、铜等30多种有用元素。其中以铁为主，其余元素以钛和钒较多。近年来，随着钒钛资源的综合利用和钢铁冶炼技术的进步，对钒钛磁铁矿的开发利用更为广泛。钒钛磁铁矿要用于冶炼优质钢铁材料和后续提钒、提钛工艺，首先要经过烧结成矿这一工序。但是由于钒钛磁铁矿具有“三高””“三低””的成分特点而且其物化性的特殊性，给烧结过程带来了困难，严重影响了烧结成品矿的技术指标。
攀西钒钛磁铁矿多数属于高钛、高硫的钒钛磁铁共生矿，由于其特殊的连晶、聚磁作用恶化了原矿的选别性能，因而所选精矿全铁品位长期处于51.2～52.5％的低水平，近期也只能达到54.1％～58.6％，且TiO2含量大都高达12～13％，只有少部分处于10～12％；此外，这种特殊的钒钛磁铁精矿还具有Al2O3高、SiO2低及粒度粗(-0.074mm粒级仅占50％左右)、组成不合理、亲水性差、煅烧过程增重等特点。攀钢烧结试验及生产实践表明，这种矿具有许多特殊的烧结特性，总体上属于特别难烧结的矿种。表现在①混合料成球性差、熔点高、透气性不好，②烧结过程中会生成许多脆性较大的钙钛矿(CaO·TiO2)、钛榴石等含钛矿物，成矿后钛赤(磁)铁矿的含量高达60～70％，远高于普通烧结矿中赤(磁)铁矿含量，因而强度差、成品率低、粉化率高的问题比较突出。
钒钛烧结矿的化学成分比较复杂，钒钛烧结矿除TiO2和V2O5外，其他化学成分和普通烧结矿相比也有较大的差异，根据TiO2含量高低，钒钛烧结矿可分为高钛型(攀钢)、中钛型(承钢)和低钛型(马钢)。与普通烧结矿的化学成分相比，钒钛烧结矿具有“三低”、“三高”的特点。三低即烧结矿含铁低、FeO和SiO2含量低，三高则是TiO2、MgO、Al2O3含量高。
钒钛烧结矿的转鼓强度一般低于普通烧结矿。主要原因是：(1)烧结矿中的SiO2含量较低，从而硅酸盐的粘结相量少；(2)烧结过程中较高的TiO2含量与CaO易反应成脆性的钙铁矿；(3)烧结的液相量少，粘结的能力差。另外钒钛烧结矿的物化性导致烧结矿耐磨不耐摔。
①钒钛烧结矿的还原性能
钒钛烧结矿的还原性能高于普通烧结矿。主要影响因数有碱度、FeO含量、TiO2含量。
(1)碱度的影响。大体上与碱度对普通烧结矿的影响规律相似，随烧结矿碱度升高而上升。
(2)FeO含量的影响。钒钛烧结矿中的FeO主要存在形式为钛磁铁矿和钙铁橄榄石，其还原性能较差，但比普通烧结矿较好。钒钛烧结矿的还原度随着FeO含量的增加呈直线下降，因此，钒钛磁铁矿烧结时，在保证钒钛烧结矿强度条件下，控制适宜的FeO含量使之具有良好的还原性。
(3)TiO2含量的影响。在钒钛烧结矿中，TiO2含量的增加会使烧结矿的还原能力下降。一般认为，TiO2含量的增加，致使烧结矿中的含铁物相量减少，脉石矿物量增加，而过多的脉石矿物阻碍了还原气体的扩散。
②钒钛烧结矿的低温还原粉化性能
一般情况下，烧结矿低温(400-500℃)还原粉化的产生的原因是晶形转变(赤铁矿还原为磁铁矿)。钛赤铁矿具有多种晶型，比如粒状、斑状、树枝状集合体、叶片状、骸晶状等。晶型的不同，会导致还原粉化性能不同，其中以骸晶状的菱形钛赤铁矿的还原粉化现象最为严重。钒钛烧结矿的低温还原粉化率高于普通烧结矿。目前某钢铁厂的烧结矿还原粉化率一般大于55％-60％，如果普通烧结矿中存在钒钛物料，也会导致还原粉化率上升。
③钒钛烧结矿的软熔滴落性能
钒钛烧结矿的软熔滴落性能是由其矿物组成所决定的，钒钛烧结矿中含有大量的高熔点矿物，导致其软化温度高，高熔点矿物之间的熔点相差大，使其熔滴温度区间宽，且滴落的过程中渣铁之间分离差，渣中带有大量的铁。烧结矿的碱度、TiO2含量等因素将影响钒钛烧结矿软熔滴落性能。
·钒钛磁铁精矿烧结的难点
(1)成球性差，球粒热强度较低，料层透气性不好。影响精矿成球性的因素：亲水性、粒度粗细、粗细粒级比例、颗粒表面粗糙度、孔隙率等。
如攀枝花钒钛磁铁矿润湿热值较大，表明其亲水性较好，但大部分粒度较粗，精矿粒度小于0.074mm的含量在35％左右，比表面积是491.1723cm2/g，孔隙率低，在不添加任何粘结剂的条件下，精矿成球性指数最小，所以成球性最差。而且如果在不添加任何粘结剂的情况下，已制粒混合料中的准颗粒强度极差。烧结过程中烧结带、燃烧带、预热带和过湿带的阻力损失分别为1166Pa、3352Pa、4352Pa、1930Pa，其中预热带最薄，但是阻力损失最大，说明烧结矿在受热和挤压时，准颗粒粉化现象严重，必然致使整个料层的透气性变差。
(2)烧结矿强度差、成品率低。钒钛磁铁精矿的化学成分中TiO2和Al2O3含量较高，TFe和SiO2含量较低，致使烧结过程中形成的普通硅酸盐粘结相量少，一部分为钙铁矿相，钙铁矿本身的抗压强度低，而且钙铁矿的熔点高至1970℃，具有很强的结晶能力，是结晶物相中最早的，充填于硅酸盐、钛磁铁矿和钛赤铁矿晶粒之间，致使烧结矿的孔隙率变大，矿物间的粘连能力变弱，所以烧结矿的强度差，成品率低。
现有技术方案的烧结强化剂，基本上都是应用于普通矿石烧结生产的，还没有一种专门应用于钒钛磁铁矿高配加比例条件下(>40％)的专用复合强化剂。现在市场上的强化剂主要是从配加燃烧催化剂和硼添加类物质，用来改善燃料燃烧，加快燃烧速度以加快垂直烧结速度，提高生产率的目的。还有添加硼类物质主要是应用硼类物质的低熔点，以及离子置换性降低烧结矿粉化率。但是在添加过程中没有客观分析钒钛烧结的特殊性，对钒钛磁铁矿烧结难点没有针对性措施，只是泛泛的从烧结反应和成矿机理上进行合理补偿。在这个过程中，有些也带来了有害元素，比如一些碱金属和硫、磷等，此外强化剂普遍价位较高，会造成烧结矿成本上升，对烧结企业有成本压力。
本发明主要试用于钒钛磁铁矿高配加比例条件下(>40％)的烧结生产，针对钒钛烧结特点：成分“三高三低”、混合料成球性差、球粒热强度较低、料层透气性不好、烧结矿强度差、成品率低，钙钛矿生成量大和低温还原粉化率高等，进行集中改善。在本发明中采用过期玉米淀粉，属于废弃物循环利用，羧甲基纤维素钠和过期玉米淀粉将决定性的改变钒钛磁铁矿粉在大比例配加条件下的混合料制粒效果不好所带来的垂直烧结速度过慢，生产效率不高等问题。二氧化锰将会是一种比较理想的助燃剂，可帮助配加燃料的充分燃烧，助燃效果良好也不带入有害元素。过氧化钙和过硼酸钙为理想增氧剂，在烧结过程中既能增强烧结料层中氧化性气氛，也能起到助燃效果。过硼酸钙和硼酸的分解过程中，硼离子可充分参与反应，改善钒钛烧结矿冶金性能，降低低温还原粉化率。铁酸钙为现行烧结理论中较为理想的烧结矿矿相组织，在较低温度下能快速融为液相，并且改善烧结矿还原性，增强钒钛烧结矿强度。
发明内容
本发明专利的目的在于提供
一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂，由过期玉米淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)、过氧化钙(CaO2)、二氧化锰、过硼酸钙、硼酸(H3BO3)和铁酸钙组成，具体配比如下：
添加该强化剂进行烧结实验的转鼓强度达到58.67％，成品率达到81.98％，利用系数为2.11t/(㎡·h)，烧成率为95.28％，返矿率为16.43％。
添加该强化剂进行烧结实验的试验烧结矿的低温粉化指数分别是RDI+6.3,为72.2％，RDI+3.15,为88.8％，RDI-0.5,为3.70％，RDI,为88.8％。
如前所述的配方进行配比，采用强力混合机将其混合后分带包装，所述强化剂配方的粒径均小于200目。
有益效果：
本发明采用WLD-2型钒钛磁铁矿专用复合强化剂，重点改善钒钛磁铁矿高配加比例(＞40％)条件下，垂直烧结速度变慢、烧结矿转鼓强度不高、烧结矿小粒级偏多、烧结矿低温还原粉化率高等缺陷。加入本专用复合强化剂后，钒钛烧结矿质量明显改善，生产效率跟同类工艺比较，生产效率较高，垂直烧结速度明显加快，返矿率降低。烧结矿抗低温还原粉化性能明显增强。并且本发明中，采用过期玉米淀粉，属于废弃资源综合利用，极大的降低了强化剂的成本，有利于企业降本增效。
具体实施方式
一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂，由玉米淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)、过氧化钙(CaO2)、二氧化锰、过硼酸钙、硼酸(H3BO3)和铁酸钙组成，具体配比如下：
如前所述的配方进行配比，采用强力混合机将其混合后分带包装，所述强化剂配方的粒径均小于200目。
本发明WLD-2型钒钛磁铁矿专用复合强化剂在实验室条件下进行了烧结杯对比试验，烧结杯规格为为300*700mm，在同等点火温度、点火负压、烧结负压、配料结构和混合料水分条件下，对比添加物有硼泥、硼酸、一般强化剂和WLD-2型专用强化剂，其配料方式采取控制相同目标(R2＝2.4，MgO＝2.5-3.0％)，按照R2＝2.4±0.1、FeO＝8.5±1％、MgO＝2.5～3.0％、钒钛比例60％，返矿外配比例35％进行二次配料计算，为适应烧结杯的装料量，每杯混合料配置干重在85kg，由于添加物剂量很小，采用外加方式加入，未计入配料结构
表1配料结构，％
表2烧结生产主要经济技术指标
表3试验烧结矿的低温粉化指数
通过以上数据可以看出来，通过在实验室条件下的对比试验，添加了0.5％的WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂的方案5，无论在生产指标垂直烧结速度、利用系数和成品率上均占优势，烧结矿的质量指标转鼓强度、平均粒径和冶金性能均有所改善，此次试验配加比例为0.5％，在生产现场此比例仍有下调空间。
WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂为淡黄色粉状物料，有一定刺激性气味，防潮袋包装。使用时，按企业钒钛磁铁矿烧结配加比例，选取一定比例的强化剂比例，进行配料加入，要求和混合料一起进入混料制粒圆筒。配加比例如钒钛比例在40％左右，建议配给比例在0.3％，钒钛比例上升可酌情增加。
本发明强化剂将在混合料制粒以及烧结生产过程中发挥其作用，显著改善钒钛烧结的生产技术难点。
应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂，其特征在于，由玉米淀粉、羧甲基纤维素钠(CMC)、过氧化钙(CaO2)、二氧化锰、过硼酸钙、硼酸(H3BO3)和铁酸钙组成，具体配比如下：
2.如权利要求1所述的一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂，其特征在于，添加该强化剂进行烧结实验的转鼓强度达到58.67％，成品率达到81.98％，利用系数为2.11t/(m2·h)，烧成率为95.28％，返矿率为16.43％。
3.如权利要求1所述的一种WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂，其特征在于，添加该强化剂进行烧结实验的试验烧结矿的低温粉化指数分别是RDI+6.3,为72.2％，RDI+3.15,为88.8％，RDI-0.5,为3.70％，RDI,为88.8％。
4.一种制备如权利要求1-3所述的WLD-2型钒钛磁铁矿烧结专用复合强化剂的制备方法，其特征在于，按权利要求1所述的配方进行配比，采用强力混合机将其混合后分带包装，所述强化剂配方的粒径均小于200目。
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