CN104862472A - 一种钒钛球团矿及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及高炉冶炼领域，公开了一种钒钛球团矿及其制备方法。该方法包括：将海砂钒钛铁精矿与膨润土混合，得到混合料，然后将所述混合料依次进行润磨、造球、干燥、预热和氧化焙烧，所述海砂钒钛铁精矿的化学组成包括：52-65重量％的TFe、10-14重量％的TiO₂、0.4-0.7重量％的V₂O₅和0.5-3.0重量％的SiO₂；所述氧化焙烧的温度为1150-1280℃，时间为15-25min。该方法能够实现以全海砂钒钛精矿制备球团矿，避免了价格较高的普通铁矿的使用，因此具有成本较低的特点。而且，由该方法制备的钒钛球团矿的抗压强度在2100N/个以上，完全符合高炉冶炼的要求。

Description

一种钒钛球团矿及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种钒钛球团矿的制备方法，以及由该方法制备的球团矿。

背景技术

高炉冶炼钒钛磁铁矿目前采用的球团矿为非海砂全钒钛铁精矿与不同比例普通铁精矿配制后(例如70％的非海砂全钒钛铁精矿配加30％的普通铁精矿粉)或全部用普通铁精矿焙烧制成，这样的球团矿由于焙烧工艺较简单，应用很广。然而由于普通铁矿资源日益减少，成本持续高涨，使钒钛球团矿的原料成本对市场依赖增加。

海砂矿是由冲刷作用形成的天然含铁矿物，其储量非常丰富、价格低廉且来源稳定，例如新西兰近海滩的海砂矿。然而由于组分限制，单独以该海砂矿制备的全钒钛球团矿成球性能差，属于难烧矿物，而且抗压强度低，不适合作为高炉冶炼的炉料使用。

因此在目前钒钛球团矿的制备中，海砂矿还只是作为提高普通铁矿中部分元素(如，钒)的含铁辅料使用，由于其相对用量较普通铁矿小很多，钒钛球团矿的制造成本依然很高，也使资源丰富的海砂矿不能得到充分利用。至今也未见报道能够工业化生产的符合高炉冶炼的全钒钛球团矿。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，从而提供一种钒钛球团矿的制备方法，以及由该方法制备的球团矿。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种钒钛球团矿的制备方法，该方法包括：将海砂钒钛铁精矿与膨润土混合，得到混合料，然后将所述混合料依次进行润磨、造球、干燥、预热和氧化焙烧，其中，所述海砂钒钛铁精矿的化学组成包括：52-65重量％的TFe、10-14重量％的TiO₂、0.4-0.7重量％的V₂O₅和0.5-3.0重量％的SiO₂；所述氧化焙烧的温度为1150-1280℃，时间为15-25min。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了由上述方法制备的钒钛球团矿。

采用本发明的方法能够实现以全海砂钒钛精矿制备球团矿，该方法避免了价格较高的普通铁矿的使用，因此具有成本较低的特点。而且，由该方法制备的钒钛球团矿的抗压强度在2100N/个以上，完全符合高炉冶炼的要求。

本发明的其它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。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种钒钛球团矿的制备方法，该方法包括：将海砂钒钛铁精矿与膨润土混合，得到混合料，然后将所述混合料依次进行润磨、造球、干燥、预热和氧化焙烧，其中，所述海砂钒钛铁精矿的化学组成包括：52-65重量％的TFe、10-14重量％的TiO₂、0.4-0.7重量％的V₂O₅和0.5-3.0重量％的SiO₂；所述氧化焙烧的温度为1150-1280℃，时间为15-25min。

本发明的方法能够仅通过以膨润土为粘结剂实现全海砂钒钛铁精矿球团矿的制备。

在本发明中，所述海砂钒钛铁精矿可以源自含量丰富的印尼及其周边的海砂矿，通常地，除了以上组分外，所述海砂钒钛铁精矿的其他化学组成可以包括：0.1-1.0重量％的CaO、0.5-3.4重量％的Al₂O₃、0.5-3.0重量％的MgO、0.5重量％以下的P和0.4重量％以下的S，且FeO的含量为20-35重量％。

在本发明的制备方法中，对所述海砂钒钛铁精矿的粒度没有特别地限定，可以参照现有制备球团矿的矿粉粒度。通常所述海砂钒钛铁精矿中200目以下的颗粒含量可以在50重量％以上。为了使所述海砂钒钛磁铁精矿粒子间具有更多的接触点，以进一步提高所述钒钛球团矿的强度，所述海砂钒钛铁精矿中200目以下的颗粒含量优选在60重量％以上，更优选为70重量％以上。

根据本发明，所述膨润土可以选自钙基膨润土和钠基膨润土。所述膨润土一方面能够提高生球的下落强度，另一方面能提高生球干燥时的爆裂温度，从而促进球团的成型。一般地，所述膨润土中粒度在0.074mm以下的含量在90重量％以上，所述膨润土吸蓝量≥35g/(100g),膨胀容≥53mL/g，胶质价≥60mL/(g)，水分≤10％。

根据本发明，所述混合可以在混料机上或润磨机上进行，以使所述海砂钒钛铁精矿和膨润土混合均匀，得到混合料。相对于100重量份的所述海砂钒钛铁精矿，所述膨润土的用量为1-3重量份。为了在保证球团矿的抗压强度的同时提高成球率，优选情况下，相对于100重量份的所述海砂钒钛铁精矿，所述膨润土的用量为2-3重量份。

在本发明中，对所述混合料的润磨能够进一步降低各组分的粒度，提高组分间的相互作用。所述润磨通常可以在球磨机上进行，球磨机的转速可以为15-45r/min，润磨时间可以为30-70min。

本发明中，对润磨后的混合料的造球可以在圆盘造球机中进行，所述混合料在盘内滚动经加水成球。所述圆盘造球机大小为Ф800×165mm(边高)，转速为15-25r/min(工业上球盘大，转速可以为5-10r/min)，倾角可以为46°。为了提高所述混合料的成球性并使得到的生球的粒度分布更均匀，优选情况下，所述造球的条件包括：造球水分为7.5-10重量％；更优选造球水分为8.5-9.5重量％。所述造球的时间可以为5-10min。本发明中，所述造球水分指的是造球过程中水的重量占全部造球物料(包括海砂钒钛铁精矿、膨润土与水)的重量百分比，一般情况下，当所述海砂钒钛铁精矿与膨润土混合得到的混合料含水量小于所述造球水分的要求时，通过补充水来满足造球水分的要求，对此，本领域技术人员熟知，在此不再详细描述。本发明中，通过所述造球得到的生球的粒度在8-16mm。

根据本发明的制备方法，所述生球在预热之前需要进行干燥处理，以使所述生球能够承受随后预热阶段的温度应力和抗摔能力，以避免球团结构造成破坏。为了提高所述生球的热稳定性并降低干燥的时间，优选所述干燥为鼓风干燥，所述鼓风干燥的风速为0.6-1.0m/s，初始温度为190-210℃；所述鼓风干燥的条件包括：以3-4℃/min的速度将所述初始温度升温至430-470℃，然后恒温保持3-5min。

在本发明中，为了使干燥后的生球能够安全承受氧化焙烧阶段的温度应力，需要对生球进行预热。所述预热的温度可以为800-1000℃，预热时间可以为10-15min。为了在降低能耗的同时保证预热球团的强度，优选所述预热的温度为900-980℃，时间为10-12min。在预热过程中，所述海砂钒钛铁精矿的磁铁矿氧化为赤铁矿，硫化物分解和氧化。

根据本发明的制备方法，所述氧化焙烧能够促使预热中未完全的反应充分进行，并使铁氧化物结晶并再结晶，促使晶粒生长。本发明中，所述氧化焙烧的温度为1150-1280℃，时间为15-25min。优选情况下，所述焙烧的温度为1200-1250℃，时间为15-20min，这样可以使钒钛球团矿具有更高的强度，同时避免球团之前的相互粘结。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了由以上方法制备的钒钛球团矿。所述钒钛球团矿中TiO₂的含量在10-13.5重量％，V₂O₅的含量在0.4-0.65重量％，优选粒度在8-16mm的占80重量％以上；且所述钒钛球团矿的抗压强度在2100N/个以上。因此，本发明的钒钛球团矿适用于高炉冶炼，并且也能够作为冶炼高炉的护炉产品。

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明的范围并不仅限于以下实施例。

以下实施例和对比例中，海砂钒钛磁铁精矿来自印度尼西亚，主要化学组成为：TFe 58.22重量％，TiO₂ 12.64重量％，V₂O₅ 0.574重量％，SiO₂ 0.76重量％，CaO 0.14重量％，其粒度为200目以下的占70重量％。

膨润土为钙基膨润土，吸蓝量为37g/(100g)，胶质价为60mL/(g)，膨胀容为53mL/g；粒度在0.074mm以下的含量为98重量％。

圆盘造球机的大小为Ф800×165mm(边高)。

采用GB-T14201-1993(铁矿石球团抗压强度测定方法)钒钛球团矿的抗压强度。

实施例1

本实施例用于说明本发明的钒钛球团矿及其制备方法。

将海砂钒钛铁精矿10kg、膨润土0.2kg装入混料机内混合均匀，得到混合料。将该混合料装入卧式球磨机内润磨60min，然后利用圆盘造球机(转速23r/min，倾角46°)造球，造球时间为5min，得到水含量为9.0重量％的生球，成球率为81.7％。然后将该生球在电热箱式鼓风干燥箱中进行干燥，干燥箱的风速为1.0m/s，干燥的初始温度200℃，以3℃/min的速度将干燥箱的温度升至450℃并保持5min。随后使得到的球团在马弗炉内于900℃温度下预热12min，随即于空气流通的管式炉内焙烧20min，焙烧温度为1200℃，得到钒钛球团矿。该球团矿的主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的钒钛球团矿及其制备方法。

将海砂钒钛铁精矿10kg、膨润土0.25kg装入混料机内混合均匀，得到混合料。将该混合料装入卧式球磨机内润磨60min，然后利用圆盘造球机(转速23r/min，倾角46°)造球，造球时间为5min，得到水含量为9.0重量％的生球，成球率85.1％。然后将该生球在电热箱式鼓风干燥箱中进行干燥，干燥箱的风速为1.0m/s，干燥的初始温度200℃，并以3℃/min的速度将干燥箱的温度升至450℃并保持3min。随后使得到的球团在马弗炉内于950℃温度下预热10min，随即于空气流通的管式炉内焙烧20min，焙烧温度为1250℃，得到钒钛球团矿。该球团矿的主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

实施例3

本实施例用于说明本发明的钒钛球团矿及其制备方法。

将海砂钒钛铁精矿10kg、膨润土0.15kg装入混料机内混合均匀，得到混合料。将该混合料装入卧式球磨机内润磨60min，然后利用圆盘造球机(转速23r/min，倾角46°)造球，造球时间为5min，得到水含量为9.0重量％的生球，成球率75.6％。然后将该生球在电热箱式鼓风干燥箱中进行干燥，干燥箱的风速为1.0m/s，干燥的初始温度200℃，以3℃/min的速度将干燥箱的温度升至450℃并保持4min。随后使得到的球团在马弗炉内于850℃的温度下预热15min，随即于空气流通的管式炉内焙烧20min，焙烧温度为1150℃，得到钒钛球团矿。该球团矿的主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

实施例4-5

本实施例用于说明本发明的钒钛球团矿及其制备方法。

采用与实施例1相同的方法制备钒钛球团矿，所不同的是预热和/或焙烧条件与实施例1不同，具体如表1所示，从而制得钒钛球团矿。球团矿的成球率和主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

实施例6-7

本实施例用于说明本发明的钒钛球团矿及其制备方法。

采用与实施例1相同的方法制备钒钛球团矿，所不同的是，实施例6-7中膨润土的用量分别为0.1kg和0.3kg。从而制得钒钛球团矿。球团矿的成球率和主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

对比例1-3

采用与实施例1相同的方法制备钒钛球团矿，所不同的是预热和/或焙烧条件与实施例1不同，具体如表1所示，从而制得钒钛球团矿。球团矿的成球率和主要化学组成及其抗压强度如表2所示。

表1

表2

*成球率：造球后，通过筛分得到的粒度8-16mm的生球占总物料(海砂钒钛铁精矿和膨润土的总重量)的百分比。

结合表2，将实施例与对比例比较可知，在本发明预热和焙烧温度条件下，制备的海砂钒钛球团矿的抗压强度达到2100N/个以上，完全能够满足高炉冶炼的要求。将实施例1-3和实施例6-7进行比较，当膨润土与海砂钒钛铁精矿配比在2-3：100的范围内时，所得到的球团矿同时具有较高的成球率和较高的抗压强度。而且，本发明生产的球团矿也能够作为冶炼高炉的护炉产品。

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。

Claims (10)

1.一种钒钛球团矿的制备方法，该方法包括：将海砂钒钛铁精矿与膨润土混合，得到混合料，然后将所述混合料依次进行润磨、造球、干燥、预热和氧化焙烧，其中，所述海砂钒钛铁精矿的化学组成包括：52-65重量％的TFe、10-14重量％的TiO₂、0.4-0.7重量％的V₂O₅和0.5-3.0重量％的SiO₂；所述氧化焙烧的温度为1150-1280℃，时间为15-25min。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于100重量份的所述海砂钒钛铁精矿，所述膨润土的用量为1-3重量份。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，相对于100重量份的所述海砂钒钛铁精矿，所述膨润土的用量为2-3重量份。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述海砂钒钛铁精矿中200目以下的颗粒含量在60重量％以上，优选为70重量％以上。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述造球的条件包括：造球水分为7.5-10重量％，优选为8.5-9.5重量％。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述干燥为鼓风干燥，所述鼓风干燥的风速为0.6-1.0m/s，初始温度为190-210℃；所述鼓风干燥的条件包括：以3-4℃/min的速度将所述初始温度升温至430-470℃，然后恒温保持3-5min。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预热的温度为800-1000℃，预热时间为10-15min。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述预热的温度为900-980℃，预热时间为10-12min。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧化焙烧的温度为1200-1250℃，时间为15-20min。

10.权利要求1-9中任意一项所述的方法制备的钒钛球团矿。