CN105177279A - 一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法，属于钢铁冶金技术领域。所述方法主要是将烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿矿粉、硼铁精矿粉、冶金石灰、菱镁石、焦粉等烧结原料分别按一定的比例进行二次雾化喷吹混匀、润湿、制粒；然后进行布料、点火、烧结；最后进行整粒筛分，得到冶金性能优良的高铬型钒钛烧结矿。本发明具有工艺简单、原料适应性强，生产效率高、成本低等特点。可显著提高高铬型钒钛烧结矿的质量和烧结生产效率，对于高铬型钒钛矿的开发利用有重要的现实意义，具有广阔的应用前景。

Description

一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是以铁、钒、钛元素为主，并伴有其它有价元素的多元共生铁矿，具有很高的综合利用价值。全球钒钛磁铁矿资源储量较为丰富，主要分布在俄罗斯、美国、中国和南非等少数几个国家。近年来，随着经济的飞速发展，我国对铁、钒和钛等矿产品的需求量不断增加。因此，提高钒钛磁铁矿资源的综合利用技术水平，能够为我国经济的可持续性发展提供重要的资源保证，具有极其重要的意义。

钒钛磁铁矿中按照Cr₂O₃含量不同可将其分为：基本不含Cr₂O₃的普通钒钛磁铁矿和高铬型钒钛磁铁矿两种类型。普通钒钛磁铁矿冶炼流程一般为高炉-转炉提钒-半钢炼钢流程，其工业化的广泛应用对缓解我国金属钒、钛的需求做出了极大的贡献。

高铬型钒钛磁铁矿作为一种有价元素种类更广的矿种，其开发利用前景更为广阔。目前，高炉炼铁过程中，高铬型钒钛磁铁矿主要是以烧结矿的形式入炉进行利用的，但由于其矿物组成与原料特性复杂，同化性差，软熔温度高，在烧结过程中液相生成少，铁酸钙较少，导致烧结矿强度差，成品率低，低温还原粉化严重，影响高炉的顺行和炼铁成本的降低。

为了改善高铬型钒钛烧结矿的冶金性能，一些学者从配料、工艺条件以及添加剂等方面做了一些研究。

如在专利CN100529120C名称为高铬型钒钛烧结矿的烧结方法中，在高铬型钒钛磁铁矿烧结混合料里配入0.5％～1.0％的B₂O₃和2.8％～3.7％MgO进行烧结，烧结混合料熔点降低50℃以上，烧结矿中铁酸钙含量增加5％以上，烧结矿转鼓强度提高1.09％～1.56％，成品率提高1.27％～3.18％，产量提高4.2％～5.0％。然而，该方法在混合料中添加昂贵的纯化学试剂B₂O₃和MgO，生产成本较高，同时烧结矿质量提升较为有限。

如在专利CN104630449A名称为一种用高铬型钒钛混合料制备烧结矿的方法中，提出了一种用高铬型钒钛混合料制备烧结矿的方法，主要包括：准备高铬型钒钛磁铁精矿、铁矿粉和返矿作为原料，筛出粒度<0.106mm的部分，作为细料，其余部分作为粗料；称取细料的20～80％的部分作为小球团原料，与生石灰和焦粉混合制备成小球团料；将其余的细料与全部粗料作为混合料原料，与生石灰、石灰石、菱镁矿石和焦粉混合制成混合料；制成高铬型钒钛混合料；在烧结机中布料，料层厚度为600～800mm，点火抽风烧结；破碎筛分出。该方法仅仅是对铁矿粉的粒度进行筛分分级，如铁矿粉粒度均小于0.106mm或者均大于0.106mm，该方法并不适用，且所制备的高铬型钒钛烧结矿质量并不优良。

综上所述，目前国内对高铬型钒钛磁铁矿烧结技术的研究开发较少，理论研究以及生产实际仍需极大地提升。

发明内容

针对现有高铬型钒钛磁铁矿烧结工艺存在的不足，本发明提出了一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法。该方法不仅可以为高炉冶炼提供优质原料，而且对现代化大高炉生产条件下烧结用钒钛磁铁矿的有效利用提供了技术支持。同时，本发明的方法使高铬型钒钛磁铁矿能够大规模应用于工业生产，为高铬型钒钛磁铁矿的应用提供一定的借鉴，并在一定程度上缓和我国“缺钒，缺铬”的现状。而且该方法具有通过显著改变烧结矿的矿物组成和结构，具有操作简单、生产成本低，烧结矿质量提升显著的特点。对于促进高铬型钒钛矿的综合利用开发提高具有重要的现实意义

本发明的方法采用的烧结原料主要由烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉、硼铁精矿粉、冶金石灰、菱镁石、焦粉组成，其方法具体包括以下步骤：

(1)将一定比例的烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿矿粉、硼铁精矿粉进行配料，然后进行雾化喷水一次混匀，制得一次烧结原料；其中，烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉、硼铁精矿粉分别占一次烧结原料的质量分数为10％～15％、10％～20％、45％～55％、2.0％～6.0％；雾化喷水质量为一次烧结原料质量的3.0％～4.0％；高铬型钒钛精矿粉中Cr₂O₃质量分数不低于0.30％，TFe质量分数不低于50％，TiO₂质量分数不高于12.0％，V₂O₅质量分数不低于0.50％；硼铁精矿粉中B₂O₃质量分数不低于3.0％，MgO质量分数不低于5.0％，TFe质量分数不低于40％；普通铁精矿矿粉中TFe质量分数不低于55％；烧结返矿的粒度不大于5.0mm；

(2)将经第一次混匀后的一次烧结原料再与焦粉、冶金石灰粉、菱镁石粉进行雾化喷水二次混匀，混匀后烧结物料静置润湿40～60min，得到充分润湿的二次烧结原料；其中，焦粉、冶金石灰粉、菱镁石粉分别占一次烧结原料的质量分数为4.0％～6.0％，10.0％～15.0％，2.0％～5.0％；雾化喷水质量为一次烧结原料质量的3.0％～5.0％；焦粉粒度小于3.0mm，焦粉固定碳质量分数不低于80％；冶金石灰粒度小于0.5mm，有效熔剂性不低于45％；菱镁石粒度小于3.0mm，MgO含量不低于35％；

(3)将充分润湿后的二次烧结原料逐步加入到圆盘制粒机内进行雾化喷水制粒，从而形成小球核心；其中，制粒时间为10min，外加雾化喷水质量为二次烧结原料质量的2.0％～3.0％，形成的小球粒度大于3.0mm的比例占二次烧结原料总质量的70％以上，从而制得了烧结混合料；

(4)在烧结机底层平铺厚度为30～40mm、粒度为10～20mm的垫底料烧结矿后，将经造粒制得的烧结混合料均匀布入烧结机内，垫底料之上的料层高度为500～700mm；

(5)步骤(4)完成之后，进行点火抽风烧结，点火温度950～1150℃，点火时间1～3min，点火负压4.5～6.0kPa，烧结负压9～11kPa；

(6)待烧结烟气温度降低至200℃以下，且变化很少时，高铬型钒钛矿烧结结束，经过整粒筛分后得到冶金性能优良的高铬型钒钛烧结矿。

与传统高铬型钒钛烧结工艺相比，本发明烧结矿成品率可提高2.8％～4.2％，生产效率提高5.0％～11.0％，转鼓指数可提高1.5％～3.0％，低温还原粉化指数RDI_+3.15提高6.0％～12.0％。

本发明具有如下显著的优点：

(1)烧结原料中适量的硼铁精矿粉，可以显著降低烧结产生的液相粘度，烧结混合料透气性提高，氧化性气氛得到发展，从而提高了燃料燃烧速度及燃烧效率，促进烧结速度加快，提高烧结生产效率；

(2)铁酸钙粘结相增加，烧结矿转鼓指数显著增加；

(3)烧结液相生成温度降低，液相生成量增加，烧结矿强度增加。

(4)配入适量的硼铁精矿粉，在一定程度上抑制了赤铁矿的还原速度，从而降低烧结矿的低温还原粉化率；

(5)加入天然的硼铁精矿粉，生产成本低；

(6)与传统一次烧结原料混匀相比，本发明采用二次雾化喷水混匀，显著提高制粒效果，利于烧结。

综上所述，本发明可显著提高高铬型钒钛烧结矿的质量，得到各项烧结生产指标优良的成品高铬钒钛烧结矿，为高炉冶炼高铬型钒钛矿奠定基础，也为高炉冶炼顺行提供必要的保证。因此，本发明具有原料适应性强，生产效率高、能耗低、成本低等特点，并且将有助于高铬型钒钛矿烧结技术水平的提高，对于高铬型钒钛矿的开发利用有重要的现实意义，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

下面结合具体实施例来进一步的描述本发明，本发明的优点和特点会在描述中更为清楚，但这些实施例属于近似范例的性质，并不对本发明的范围构成任何限制。

实施例1

准备烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉、硼铁精矿粉、冶金石灰、菱镁石、焦粉等烧结原料。烧结原料的一些性能如下：(1)烧结返矿粒度小于5.0mm，冶金石灰粒度小于0.5mm，菱镁石和焦粉的粒度均小于3.0mm；(2)高铬型钒钛精矿粉中Cr₂O₃含量为0.47％，TFe含量为61.15％，TiO₂含量为6.39％，V₂O₅含量为0.95％；(3)普通铁精矿粉中TFe含量为64.50％；(4)硼铁精矿粉中B₂O₃含量为3.86％，MgO含量为7.84％，TFe含量为56.05％；(5)冶金石灰的有效熔剂性为48.90％，菱镁石中MgO含量为42.00％，焦粉的固定碳含量为84.00％。

为了充分说明本发明的优点，本实施例1中的烧结原料不添加硼铁精矿粉。

按上述烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉分别按照烧结原料总质量的14.00％、13.10％、51.85％的比例雾化喷水一次混匀，一次雾化喷水质量为3.5％。

将混好的一次混匀物与一定比例的冶金石灰、菱镁石、焦粉进行二次雾化喷水混匀，冶金石灰、菱镁石、焦粉分别占烧结原料总质量的12.90％、3.15％、5.00％，二次雾化喷水质量为3.50％。

将二次混匀后的物料静置45min，充分润湿后，在圆盘制粒机中进行雾化喷水制粒10min，小球粒度大于3.0mm的比例占烧结原料总质量的72.0％。

然后在烧结机底层铺粒度为8-10mm烧结矿20mm，将上述烧结小球均匀地铺在烧结机上，烧结料层厚度为600mm。

进行点火抽风烧结，点火温度1100℃，点火时间2.5min，点火负压6.0kPa，烧结负压11kPa。

烧结结束后经整粒筛分得到碱度为2.55的高铬型钒钛烧结矿。整个烧结过程成品率为72.18％，垂直烧结速度为26.15mm/min，转鼓指数为58.40％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为74.96％。

实施例2

方法类似于实施例1，不同之处在于：

(1)烧结原料中配加了2.5％的硼铁精矿。烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉和硼铁精矿比例分别为烧结原料总质量的13.65％、12.78％、50.55％和2.50％。

(2)冶金石灰、菱镁石、焦粉分别占烧结原料总质量的12.58％、3.07％、4.87％

(3)进行点火抽风烧结，点火温度1050℃，点火时间2.0min，点火负压5.5kPa，烧结负压10.5kPa。

烧结结束后经整粒筛分得到碱度为2.55的高铬型钒钛烧结矿。整个烧结过程成品率为75.43％，垂直烧结速度为27.57mm/min，转鼓指数为60.68％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为81.14％。

实施例3

方法类似于实施例1，不同之处在于：

(1)烧结原料中配加了5.0％的硼铁精矿。烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿粉和硼铁精矿比例分别为烧结原料总质量的13.32％、12.41％、49.28％和5.00％。

(2)冶金石灰、菱镁石、焦粉分别占烧结原料总质量的12.23％、3.00％、4.76％

(3)进行点火抽风烧结，点火温度1000℃，点火时间1.5min，点火负压5.0kPa，烧结负压10.0kPa。

烧结结束后经整粒筛分得到碱度为2.55的高铬型钒钛烧结矿。整个烧结过程成品率为76.30％，垂直烧结速度为28.84mm/min，转鼓指数为61.27％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为85.72％。

综上所述，从3个实施例可以看出，即使不添加硼铁精矿粉，采用本发明得到的高铬型钒钛烧结矿也较传统烧结操作得到的高铬型钒钛烧结矿冶金性能更为优良。在完全采用本发明配加硼铁精矿条件下，烧结指标得到显著提升，高铬烧结矿质量显著改善，且点火温度、烧结负压等烧结工艺参数显著降低，节能指标明显。

Claims (3)

1.一种提高高铬型钒钛烧结矿质量的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)将烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿矿粉、硼铁精矿粉进行配料，然后进行雾化喷水一次混匀，制得一次烧结原料，其中，烧结返矿、高铬型钒钛精矿粉、普通铁精矿矿粉、硼铁精矿粉分别占一次烧结原料的质量分数为10％～15％、10％～20％、45％～55％和2.0％～6.0％，雾化喷水质量为一次烧结原料质量的3.0％～4.0％；

(2)将经第一次混匀后的一次烧结原料再与焦粉、冶金石灰粉、菱镁石粉进行雾化喷水二次混匀，混匀后的烧结物料静置润湿40～60min，得到充分润湿的二次烧结原料，其中，焦粉、冶金石灰粉、菱镁石粉分别占一次烧结原料的质量分数为4.0％～6.0％、10.0％～15.0％和2.0％～5.0％，雾化喷水质量为一次烧结原料质量的3.0％～5.0％；

(3)将充分润湿后的二次烧结原料逐步加入到圆盘制粒机内，并进行雾化喷水制粒，从而形成小球，其中，制粒时间为10min，外加雾化喷水质量为二次烧结原料质量的2.0％～3.0％，形成的小球的粒度大于3.0mm的比例占二次烧结原料总质量的70％以上，从而制得烧结混合料；

(4)在烧结机底层平铺厚度为30～40mm、粒度为10～20mm的垫底料烧结矿后，将经造粒制得的烧结混合料均匀布入烧结机内，位于垫底料之上的烧结混合料的高度为500～700mm；

(5)点火抽风烧结，其中，点火温度为950～1150℃，点火时间为1～3min，点火负压为4.5～6.0kPa，烧结负压为9～11kPa；

(6)待烧结烟气温度降低至200℃以下，且变化很少时，高铬型钒钛矿烧结结束，经过整粒筛分后得到冶金性能优良的高铬型钒钛烧结矿。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高铬型钒钛精矿粉中Cr₂O₃质量分数不低于0.30％，TFe质量分数不低于50％，TiO₂质量分数不高于12.0％，V₂O₅质量分数不低于0.50％；硼铁精矿粉中B₂O₃质量分数不低于3.0％，MgO质量分数不低于5.0％，TFe质量分数不低于40％；普通铁精矿矿粉中TFe质量分数不低于55％；烧结返矿的粒度不大于5.0mm。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焦粉的粒度小于3.0mm，焦粉的固定碳质量分数不低于80％；冶金石灰粉的粒度小于0.5mm，有效熔剂性不低于45％；菱镁石粉的粒度小于3.0mm，MgO含量不低于35％。