CN104878143A

CN104878143A - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法

Info

Publication number: CN104878143A
Application number: CN201510340705.2A
Authority: CN
Inventors: 付卫国
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-06-18
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2015-09-02

Abstract

本发明涉及钒钛磁铁矿高炉炼铁的技术领域，公开了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，该方法包括：在钒钛磁铁矿高炉冶炼的过程中，向高炉炉料内配加萤石粉，其中，所述高炉炉料含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和任选的普通赤铁块矿，所述钒钛烧结矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到，所述钒钛球团矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和任选的普通铁精矿焙烧得到。本发明提供的方法能够改善炉渣的性质，实现渣铁的更好分离，从而实现降低渣中铁含量、降低燃料比的目的。

Description

一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法

技术领域

本发明涉及一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

背景技术

目前，钒钛磁铁矿高炉冶炼方法通常主要包括：将钒钛铁精矿和普通粉矿进行烧结生产出烧结矿，用钒钛铁精矿和普通铁精矿造球生产出球团矿，再把烧结矿、球团矿及少量块矿按一定的比例，与焦炭一起加入到高炉内，同时通过高炉风口喷吹煤粉和鼓入空气，使焦炭和喷吹的煤粉发生燃烧，生成还原气体(主要是CO和H₂)，还原气体在炉内上升的过程中除去钒钛磁铁矿中的氧，还原得到铁，然后溶化滴落到炉缸实现渣、铁分离，从而完成冶炼过程。

然而，钒钛磁铁矿中的钛含量较高，使得炉渣中TiO₂含量较高，而TiO₂过还原会生成高熔点的低价钛(如TiC、TiN和TiCN)。这些低价钛吸附于小铁珠上，使小铁珠的表面张力增加，从而难以聚合长大，致使炉渣中存在大量弥散的小铁珠。而且，炉渣中所述低价钛的含量越高，相应的高熔点矿物也越多，致使炉渣熔化性温度上升，炉渣粘度升高，渣铁分离困难。这些因素导致钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中产生的炉渣中含铁量较高，从而造成大量的铁损失，通常铁的损失量高达6-8重量％。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中高钛型炉渣的熔化性温度高，渣铁分离困难的问题，从而提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

本发明提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，该方法包括：在钒钛磁铁矿高炉冶炼的过程中，向高炉炉料内配加萤石粉，其中，所述高炉炉料含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和任选的普通赤铁块矿，所述钒钛烧结矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到，所述钒钛球团矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和任选的普通铁精矿焙烧得到。

本发明提供的方法能够改善炉渣的性质，实现渣铁的更好分离，从而实现降低渣中铁含量、降低燃料比的目的。

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。

根据本发明，所述萤石粉中CaF₂的含量通常可以为75-90重量％。发明人发现，在所述高炉炉料中配加萤石粉(即，将高炉炉料和萤石粉通过高炉炉顶加入)后，在冶炼过程中，所述萤石粉能够直接与炉渣的成分相互作用，改善炉渣的流动性，实现渣铁的更好分离。

为了更好的实现本发明的目的，优选情况下，所述高炉炉料和萤石粉的重量比为1：(0.005-0.05)，所述萤石粉的粒度为10-60mm。

进一步优选，所述高炉炉料和萤石粉的重量比为1：(0.01-0.04)，所述萤石粉的粒度为20-40mm。在本发明中，萤石粉的粒度用通过筛分得到萤石粉颗粒的筛网的网孔尺寸表示。所述筛分的方法为本领域所熟知。

根据本发明，所述海砂钒钛磁铁精矿可以源自印尼及其周边含量丰富的的海砂矿。优选所述海砂钒钛磁铁精矿的主要化学成分包括：55重量％以上的TFe、20-30重量％的FeO和5-12重量％的TiO₂。

本发明中，所述钒钛烧结矿是由含有海砂钒钛磁铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到的烧结矿。可以参照本领域常规的制备方法获得所述钒钛烧结矿，例如，将海砂钒钛铁精矿和普通铁精矿与燃料(炭、焦粉)和熔剂(生石灰和/或石灰石)混合制粒，然后将得到的混合料进行布料、压料并烧结。所述烧结的温度一般可以为1280-1380℃，烧结时间可以为10-40min。

根据本发明，制备所述钒钛烧结矿时，所述海砂钒钛磁铁精矿的用量可以为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的50-60重量％，普通铁精矿的用量可以为形成钒钛烧结矿所用原料总重量的20-30重量％。在本发明中，所述普通铁精矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的铁精矿，例如其主要含有55-65重量％的TFe、8-25重量％的FeO和10-20重量％的SiO₂。

优选地，所述钒钛烧结矿中TFe的含量为49-56重量％，FeO的含量为7-8重量％，TiO₂的含量为6-10重量％。

根据本发明，所述钒钛烧结矿的颗粒直径可以为5-60mm。为了在冶炼过程中使所述钒钛烧结矿具有较高的还原性并保持其透气性，优选所述钒钛烧结矿的颗粒直径为10-40mm。

本发明中，所述钒钛球团矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和任选的普通铁精矿焙烧得到球团矿。所述钒钛球团矿也可以参照本领域常规的方法制得，例如，将100重量份的海砂钒钛磁铁精矿或者100重量份的混合铁精矿(海砂钒钛铁精矿和普通铁精矿)与1.5-2.5重量份的粘结剂(如膨润土等)混匀、润磨、干燥、氧化焙烧。干燥的方法优选为抽风干燥，风速可以为1-1.5米/秒，干燥的初始温度为可以为20-50℃，预热温度可以为400-1000℃，预热后球团的氧化焙烧温度可以为1200-1250℃，焙烧的时间可以为25-35分钟。

根据本发明，制备所述钒钛球团矿的原料中，所述海砂钒钛铁精矿的含量可以为90-100重量％，普通铁精矿的含量可以为0-10重量％。

优选地，所述钒钛球团矿中TFe的含量为53-58重量％，FeO的含量为1-2重量％，TiO₂的含量为8-12重量％。

本发明中，所述钒钛球团矿的颗粒直径可以为5-20mm，优选为8-16mm。

根据本发明，所述普通赤铁块矿是指不含钒和钛元素或者仅含有微量的钒、钛元素的铁精矿，其主要组成可以包括：45-55重量％的TFe、5-15重量％的FeO和10-20重量％的SiO₂。

在本发明中，所述普通赤铁块矿的颗粒直径可以为10-60mm，优选为20-40mm。

根据本发明的一种实施方式，所述高炉炉料中钒钛烧结矿的含量可以为60-80重量％，钒钛球团矿的含量可以为10-30重量％，普通赤铁块矿的含量可以为0-10重量％。

优选地，所述高炉炉料中，钒钛烧结矿的含量为65-76重量％，钒钛球团矿的含量为20-30重量％，块矿的含量为4-10重量％，这样可以进一步降低炉渣的粘度并降低渣中的铁含量。

本领域熟知的是，高炉冶炼的生产是连续进行的，且对高炉炉料的冶炼可以在焦炭存在下进行。本发明的高炉冶炼的过程可以包括：将高炉炉料和焦炭不断地从高炉炉顶装入，从高炉下部的风口吹进热风并喷入燃料。在高温条件下，所述燃料和焦炭中的碳以及碳燃烧生成的一氧化碳与所述高炉炉料进行氧化还原反应，制得铁水。

在本发明的所述方法中，所述燃料可以根据实际生产情况进行选择。例如可以为天然气、重油、煤粉等。优选情况下，所述燃料为煤粉。所述煤粉的颗粒直径可以为50-120微米，优选为60-100微米，更优选为70-80微米。所述煤粉的煤种没有特别的要求，例如可以由无烟煤、瘦煤、烟煤和褐煤中的至少一种制成。

在本发明中，所述焦炭中固定碳的含量可以为80-82重量％，灰分(A)的含量可以为12.5-13.5重量％，机械强度指标(CSR)可以为58-60重量％。其中，“固定碳”是指是所述焦炭除去水分、灰分和挥发分后的残留物。

在本发明的所述方法中，所述燃料的喷吹量可以为100-160kg/吨铁。燃料的喷吹量是指高炉每出铁1吨，需要向高炉内喷吹的燃料质量。

在本发明的所述方法中，喷吹燃料所用的载气可以根据实际生产情况进行选择。例如，所述载气可以为压缩空气。优选情况下，所述压缩空气的温度为10-25℃，压力为800-1200kPa。在本发明中，压力是指绝对压力。

在本发明的所述方法中，对所述高炉冶炼的条件没有严格的要求，可以在常规的高炉冶炼方法中适当地选择。优选情况下，所述高炉冶炼的条件包括：风口温度为1200-1250℃，炉顶压力为120-200kPa。

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。

以下制备例、实施例和对比例中，海砂钒钛磁铁精矿(TFe：55重量％，FeO：25重量％，TiO₂：11重量％)来自印度尼西亚；

普通铁精矿(TFe：60重量％，FeO：8重量％，SiO₂：15重量％)来自澳大利亚；

生灰石中氧化钙含量为88重量％；膨润土的吸蓝量为33.5g/100g，胶质价为99％，膨胀容为12.5mL/g；

焦炭和焦粉(固定碳：82重量％，A：12.5重量％，CSR：60重量％)来自于攀钢焦化厂；

普通赤铁块矿(TFe：50重量％，FeO：10重量％，SiO₂：15重量％)来自于会理县；

无烟煤、瘦煤来自于攀枝花市矿务局。

实施例和对比例得到的炉渣中Fe含量的测定方法根据TiCl₃还原重铬酸钾滴定法测得；

实施例和对比例的总燃料比根据以下计算式计算得到：

总燃料比(kg/吨铁)＝煤粉的喷吹量(kg/吨铁)+焦炭的加入量(kg/吨铁)。

制备例1

本制备例用于说明以下实施例和对比例中使用的钒钛烧结矿的制备方法。

将55重量份的海砂钒钛磁铁精矿、25重量份的普通铁精矿、4.5重量份的焦粉及8重量份的生石灰与水混合均匀并制粒，得到颗粒直径为3mm的混合料。将混合料布料、压料，然后在1300℃下在烧结机中进行烧结30min，得到颗粒直径为25mm的钒钛烧结矿(TFe：50重量％、FeO：7.5重量％，TiO₂：7重量％)。

制备例2

本制备例用于说明以下实施例和对比例中使用的钒钛球团矿的制备方法。

将98重量份的海砂钒钛磁铁精矿和2重量份的膨润土进行混匀，然后润磨，利用圆盘造球机造球，在链箅机上抽风干燥，风速为1.5m/s，干燥初始温度为50℃，预热温度为600℃，在回转窑内焙烧，焙烧温度为1250℃，焙烧30min，得到颗粒直径为12mm的钒钛球团矿(TFe：55重量％，FeO：2重量％，TiO₂：11重量％)。

实施例1

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将72重量份钒钛烧结矿、6重量份普通赤铁块矿、22重量份钒钛球团矿、1重量份的萤石粉和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将颗粒直径约为74微米的煤粉(60重量％无烟煤+40重量％瘦煤)通过高炉风口喷吹到高炉内，喷吹所用的载气为压缩空气，压缩空气的温度为15℃，压力为900kPa。

煤粉的喷吹量约为120kg/吨铁。高炉风口温度(也即风温)控制为1220℃，将炉顶压力控制为137kPa。

由上述冶炼过程产生的炉渣中的铁含量和总燃料比如下表1所示。

实施例2

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将74重量份钒钛烧结矿、6重量份普通赤铁矿块矿、20重量份钒钛球团矿、1.5重量份的萤石粉和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将颗粒直径约为74微米的煤粉(60重量％无烟煤+40重量％瘦煤)通过高炉风口喷吹到高炉内，喷吹所用的载气为压缩空气，压缩空气的温度为15℃，压力为900kPa。

煤粉的喷吹量约为125kg/吨铁。高炉风口温度(也即风温)控制为1220℃，将炉顶压力控制为137kPa。

实施例3

本实施例用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

将76重量份钒钛烧结矿、6重量份普通赤铁矿块矿、18重量份钒钛球团矿、2重量份的萤石粉和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将颗粒直径约为74微米的煤粉(60重量％无烟煤+40重量％瘦煤)通过高炉风口喷吹到高炉内，喷吹所用的载气为压缩空气，压缩空气的温度为15℃，压力为900kPa。

煤粉的喷吹量约为130kg/吨铁。高炉风口温度(也即风温)控制为1250℃，将炉顶压力控制为125Pa。

实施例4-5

实施例4-5用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

采用与实施例1相同的方法对钒钛磁铁矿进行高炉冶炼，所不同的是，加入到高炉中的萤石粉粒度与实施例1的不同，实施例4-5所使用的萤石粉粒度如表1所示。

实施例6

实施例6用于说明本发明的钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。

采用与实施例1相同的方法对钒钛磁铁矿进行高炉冶炼，所不同的是，加入到高炉中的萤石粉用量与实施例1的不同，实施例6的萤石粉用量如表1所示。

实施例7

本实施例用于说明本发明的所述海砂钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。

将79重量份钒钛烧结矿、6重量份普通赤铁矿块矿、15重量份钒钛球团矿、5重量份的萤石粉和焦炭加到1200m³的高炉中进行冶炼；同时，将颗粒直径约为74微米(60重量％无烟煤+40重量％瘦煤)的煤粉通过高炉风口喷吹到高炉内，喷吹所用的载气为压缩空气，压缩空气的温度为15℃，压力为900kPa。

煤粉的喷吹量约为140kg/吨铁。高炉风口温度(也即风温)控制为1220℃，将炉顶压力控制为137kPa。

对比例1

采用与实施例1相同的方法对炉料进行冶炼，所不同的是，不向高炉内加入萤石粉。

对比例2

采用与实施例1相同的方法对炉料进行冶炼，所不同的是，用8重量份的25mm块矿(主要组成：TFe：50重量％，FeO：5重量％，SiO₂：18重量％)代替实施例1中的萤石粉。

表1

*：加入的为块矿。

从表1可以看出，与不加入萤石粉的对比例1相比，本发明的高炉冶炼方法能够明显降低渣中的铁含量和总燃料比。而且，将实施例与对比例2相比可知，本发明的效果与之相当，因此可使用萤石粉代替部分块矿进行高炉冶炼，降低原料成本。

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

1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，其特征在于，该方法包括：在钒钛磁铁矿高炉冶炼的过程中，向高炉炉料内配加萤石粉，其中，所述高炉炉料含有钒钛烧结矿、钒钛球团矿和任选的普通赤铁块矿，所述钒钛烧结矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和普通铁精矿的混合物烧结得到，所述钒钛球团矿由含有海砂钒钛磁铁精矿和任选的普通铁精矿焙烧得到。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高炉炉料和萤石粉的重量比为1：(0.005-0.05)，所述萤石粉的粒度为10-60mm。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述高炉炉料和萤石粉的重量比为1：(0.01-0.04)，所述萤石粉的粒度为20-40mm。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述海砂钒钛磁铁精矿的化学成分包括：55重量％以上的TFe、20-30重量％的FeO和5-12重量％的TiO₂。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高炉炉料中，钒钛烧结矿的含量为60-80重量％，钒钛球团矿的含量为10-30重量％，普通赤铁块矿的含量为0-10重量％。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述高炉炉料中，钒钛烧结矿的含量为65-76重量％，钒钛球团矿的含量为20-30重量％，普通赤铁块矿的含量为4-10重量％。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钒钛烧结矿的颗粒直径为5-60mm，优选为10-40mm；所述钒钛球团矿的颗粒直径为5-20mm，优选为8-16mm；所述块矿的颗粒直径为10-60mm，优选为20-40mm。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高炉冶炼的过程包括：向高炉风口喷吹燃料，所述燃料的喷吹量为100-160kg/吨铁。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，所述高炉冶炼的条件包括：风口温度为1200-1250℃，炉顶压力为120-200kPa。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述普通铁精矿含有55-65重量％的TFe、8-25重量％的FeO和10-20重量％的SiO₂。