CN106148731A - 钛精矿氧化球团的制备方法 - Google Patents

钛精矿氧化球团的制备方法 Download PDF

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刘娟
宋兵
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赵青娥
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Abstract

本发明属于钛渣冶炼技术领域，具体涉及一种钛精矿氧化球团的制备方法。针对现有技术钛精矿造球困难等问题，本发明提供一种钛精矿氧化球团的制备方法，包括磨矿、造球和焙烧三个步骤，本发明将钛精矿的粒度限定为200目筛下物重量占70～90wt％，通过对钛精矿粒度、造球时的参数和焙烧参数合理搭配，不添加粘结剂，也得到了转鼓强度和抗压强度强的钛精矿氧化球团，避免了细粒级钛精矿直接进入电炉冶炼钛渣带来长时间泡沫渣、冶炼周期长、冶炼电耗高等问题。

Description

钛精矿氧化球团的制备方法
技术领域
本发明属于钛渣冶炼技术领域，具体涉及一种钛精矿氧化球团的制备方法。
背景技术
铁精矿制备氧化球团应用广泛，尤其在原料特性研究、生球强度形成机理研究、生球长大机理与成球动力学研究，球团氧化机理、球团焙烧固结机理等方面的基础理论研究，以及铁精矿成球性能、球团焙烧性能的影响因素研究可供参考文献较多，而钛精矿制备氧化球团尚无相关文献报道。钛精矿与铁精矿存在下述不同：(1)化学组成不同，铁精矿TFe为55％左右，而钛精矿TFe为35％；(2)结构不同，铁精矿以Fe2O3为主，而钛精矿以FeTiO3为主；(3)选矿工艺不同，钛精矿大多以浮选为主，铁精矿主要以磁选+重选为主。正是由于这些不同点，不能直接将铁精矿制备氧化球团的方法直接用在钛精矿制备氧化球团上。
钛精矿比铁精矿亲水性差，不能直接用于造球，因此工业应用中的钛精矿制团工艺主要以压球工艺为主，但制造成本较高、易损害设备，制成钛精矿球团用于冶炼钛渣在冶炼时间、电耗、冶炼控制在无明显优势，生产成本也很高。
钛精矿成球性能的主要影响因素有原料亲水性、粒度、水分、粘结剂配加量等，现有技术中有在润磨时间、粘结剂和干燥温度对造球的影响等方面作一定研究，但润磨时间不能改变原料的亲水性以及所能满足的物料粒度，同时只考虑到了制备的球团强度影响，而忽略了球团开裂现象，不适宜工业化实施。
发明内容
本发明要解决的技术问题为钛精矿不易成球、造球成本高的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为提供一种钛精矿氧化球团的制备方法，包括以下步骤：
a、磨矿
将钛精矿粉碎至200目筛下物所占比例为70～90％；
b、造球
将粉碎后的钛精矿加入粘结剂，混匀，用圆盘造球机造球，得到直径8～20mm的生球；
c、焙烧
将步骤b所得生球进行焙烧，得到钛精矿氧化球团。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤a中所述粉碎方式为球磨。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，所述球磨为湿磨或干磨中的一种，当所述球磨为湿磨时，在钛精矿中加入水以使钛精矿重量占钛精矿和水总重量的60～80wt％；当所述球磨为干磨时，磨矿时间为40～60min。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤b中所述圆盘造球机倾角45～49°，转速为40～50Hz，进料频率10～15Hz，所述圆盘造球机为直径5～7m的大圆盘造球机。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤b中所述造球时加入占钛精矿与粘结剂总量0～1wt％的水。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤b中所述粘结剂为膨润土和羧甲基纤维素钠的组合，粘结剂加入量为粘结剂和钛精矿总量的1.0～1.5wt％。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧采用竖炉，所述焙烧时间为5～7h。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧分为干燥段、预热段、焙烧段、冷却段，干燥段停留时间为10～20min，预热段停留时间20～40min，焙烧段停留时间为1.5～2h，冷却段停留时间为3～4h。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧温度为900～1100℃，焙烧压力为10～15kPa。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种制备钛精矿氧化球团的新方法,该方法主要分为磨矿、造球、焙烧等三个工序。将钛精矿磨矿至200目筛下物占比70～90wt％，再配加粘结剂混匀后进行造球，得到直径8～20mm生球，然后将生球进行焙烧，最终得到钛精矿氧化球团。本发明方法通过将钛精矿制备成氧化球团，解决了细粒级钛精矿直接进入电炉冶炼钛渣带来长时间泡沫渣、冶炼周期长、冶炼电耗高等问题。
具体实施方式
本发明提供了一种钛精矿氧化球团的制备方法，包括以下步骤：
a、磨矿
将钛精矿粉碎至200目筛下物所占比例为70～90％；
b、造球
将粉碎后的钛精矿加入粘结剂，混匀，用圆盘造球机造球，得到直径8～20mm的生球；
c、焙烧
将步骤b所得生球进行焙烧，得到钛精矿氧化球团。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤a中所述粉碎方式为球磨。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，所述球磨为湿磨或干磨中的至少一种，当所述球磨为湿磨时，在钛精矿中加入水，使钛精矿重量占总重量的60～80wt％；当所述球磨为干磨时，磨矿时间为40～60min。
粒度是造球的首要条件，粒度粗会导致颗粒之间相互嵌入的紧密程度差，粒度过细，毛细管直径愈小，水在颗粒间迁移速率降低，会降低生球的质量，本发明中钛精矿的粒度为200目筛下物占比70～90％时，成球效果最好，得到的钛精矿球团强度高。
圆盘造球机的倾角、转速、进料频率、加水量对所得到生球尺寸起关键作用，而生球尺寸是焙烧前提条件，为了制备得到更好的钛精矿球团，本发明步骤b中所述圆盘造球机倾角45～49°，转速为40～50Hz，进料频率10～15Hz，所述圆盘造球机为直径5～7m的大圆盘造球机。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤b中所述造球时加入钛精矿与粘结剂总量0～1％的水。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤b中所述粘结剂为膨润土和羧甲基纤维素钠的组合，粘结剂加入量为粘结剂和钛精矿总量的1.0～1.5wt％。
生球的尺寸大小会影响到焙烧性能，生球尺寸越大，造球时，劳动强度大，大球容易将小球挤碎，不利于生产控制，而焙烧时氧化和固结慢，球团易开裂，能耗高、产量低、成本高；生球尺寸越小，对造球和焙烧有利，但其与生球强度直接相关，尺寸越小，抗压强度越小，出来的球都是粉状，焙烧时容易粘结，不利于生产，严重时会影响停产，因此，为了平衡两方面的影响，本发明将生球的直径定为8～20mm。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧采用竖炉，所述焙烧时间为5～7h。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧的具体过程为：分为干燥段、预热段、焙烧段、冷却段，干燥段停留时间为10～20min，预热段停留时间20～40min，焙烧段停留时间为1.5～2h，冷却段停留时间为3～4h。
其中，上述钛精矿氧化球团的制备方法中，步骤c中所述焙烧温度为900～1100℃，焙烧压力为10～15kPa。
下面将结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的解释说明，但不将本发明的保护范围限定在实施例所述范围内。
实施例1中钛精矿-200目所占比例为70％
实施例2中钛精矿-200目所占比例为85％
实施例3中钛精矿-200目所占比例为90％
实施例1使用本发明技术方法制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为60％，或干磨方式处理，磨矿时间为40min。得到-200目为70％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角49°，转速为40Hz，进料频率10Hz，加水量1％，得到15mm～20mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为7h，其中干燥段停留时间为20min，预热段停留时间为40min，焙烧段停留时间为2h，冷却段停留时间为4h，燃烧室温度主要控制在900℃，燃烧室压力主要控制在15kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度650N，转鼓指数≥75％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，冶炼周期由原来12.5h缩短到9.5h，吨渣电耗由原来2700kWh缩短到2200kWh。
实施例2使用本发明技术方法制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为70％，或干磨方式处理，磨矿时间为50min。得到-200目为85％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角47°，转速为45Hz，进料频率12Hz，加水量0.5％，得到12mm～15mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为6h，其中干燥段停留时间为15min，预热段停留时间为30min，焙烧段停留时间为1.75h，冷却段停留时间为3.5h，燃烧室温度主要控制在1000℃，燃烧室压力主要控制在12.5kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度850N，转鼓指数≥85％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼，钛渣冶炼周期由原来12.5h缩短到8.5h，吨渣电耗由原来2700kWh缩短到2000kWh。
实施例3使用本发明技术方法制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为80％，或干磨方式处理，磨矿时间为60min。得到-200目为90％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角45°，转速为50Hz，进料频率15Hz，加水量0％，得到8mm～13mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为5h，其中干燥段停留时间为10min，预热段停留时间为20min，焙烧段停留时间为1.5h，冷却段停留时间为3h，燃烧室温度主要控制在1100℃，燃烧室压力主要控制在10kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度1000N，转鼓指数≥95％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，冶炼周期由原来12.5h缩短到7.5h，吨渣电耗由原来2700kWh缩短到1800kWh。
对比例1粒度不在本发明范围内时制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为50％，或干磨方式处理，磨矿时间为10min。得到-200目为55％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角49°，转速为40Hz，进料频率10Hz，加水量1％，得到25mm～30mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为7h，其中干燥段停留时间为20min，预热段停留时间为40min，焙烧段停留时间为2h，冷却段停留时间为4h，燃烧室温度主要控制在850℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度≤100N，转鼓指数≤20％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
对比例2粒度不在本发明范围内时制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为85％，或干磨方式处理，磨矿时间为60min。得到-200目为95％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角45°，转速为50Hz，进料频率15Hz，加水量0％，得到8mm～30mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为5h，其中干燥段停留时间为10min，预热段停留时间为20min，焙烧段停留时间为1.5h，冷却段停留时间为3h，燃烧室温度主要控制在900℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度≤200N，转鼓指数≤30％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
对比例3造球参数不在本发明范围内时制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为60％，或干磨方式处理，磨矿时间为40min。得到-200目为70％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角45°，转速为50Hz，进料频率15Hz，加水量0％，得到25mm～30mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为7h，其中干燥段停留时间为20min，预热段停留时间为40min，焙烧段停留时间为2h，冷却段停留时间为4h，燃烧室温度主要控制在850℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度≤100N，转鼓指数≤20％
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
对比例4造球参数不在本发明范围内时制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为80％，或干磨方式处理，磨矿时间为60min。得到-200目为90％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角49°，转速为40Hz，进料频率10Hz，加水量1％，得到15mm～30mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为5h，其中干燥段停留时间为10min，预热段停留时间为20min，焙烧段停留时间为1.5h，冷却段停留时间为3h，燃烧室温度主要控制在900℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度≤200N，转鼓指数≤30％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
对比例5焙烧参数不在本发明范围内制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为60％，或干磨方式处理，磨矿时间为40min。得到-200目为70％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角49°，转速为40Hz，进料频率10Hz，加水量1％，得到15mm～20mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为5h，其中干燥段停留时间为10min，预热段停留时间为20min，焙烧段停留时间为1.5h，冷却段停留时间为3h，燃烧室温度主要控制在950℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为抗压强度≤300N，转鼓指数≤30％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
对比例6焙烧参数不在本发明范围内制备钛精矿氧化球团
首先，采用球磨机对钛精矿进行磨矿处理，采用湿磨方式处理，矿浆浓度为80％，或干磨方式处理，磨矿时间为60min。得到-200目为90％物料A。接着，将物料A配加1.5％粘结剂(其中膨润土加入量为1.0％，羧甲基纤维素钠为0.5％)混匀后，采用圆盘造球机进行造球，倾角45°，转速为50Hz，进料频率15Hz，加水量0％，得到8mm～13mm生球。然后，将生球进行竖炉焙烧，生球在竖炉时间为5h，其中干燥段停留时间为10min，预热段停留时间为20min，焙烧段停留时间为1.5h，冷却段停留时间为3h，燃烧室温度主要控制在1200℃，燃烧室压力主要控制在25kPa，最终得到钛精矿氧化球团，其指标为其指标为抗压强度≤300N，转鼓指数≤40％。
采用该钛精矿氧化球团进行冶炼钛渣，由于粉化率严重，对除尘系统影响严重，不能正常生产。
由实施例和对比例可知，本发明的钛精矿氧化球团制备方法中，需要严格控制钛精矿的粒度为200目筛下物占比70～90％，并且保证圆盘造球机倾角45～49°，转速为40～50Hz，进料频率10～15Hz，在焙烧时保持焙烧温度为900～1100℃，焙烧压力为10～15kPa，焙烧分成干燥段、预热段、焙烧段、冷却段四段，干燥段停留时间为10～20min，预热段停留时间20～40min，焙烧段停留时间为1.5～2h，冷却段停留时间为3～4h，通过上述所有参数的合理搭配，最终使得制备得到的钛精矿氧化球团抗压强度和转鼓指数明显优于现有技术。本发明为钛精矿制备氧化球团提供了一种全新的方法，操作简单、节约成本，便于工厂化实施。

Claims (9)

1.钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、磨矿
将钛精矿粉碎至200目筛下物所占比例为70～90％；
b、造球
将粉碎后的钛精矿加入粘结剂，混匀，用圆盘造球机造球，得到直径8～20mm的生球；
c、焙烧
将步骤b所得生球进行焙烧，得到钛精矿氧化球团。
2.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤a中所述粉碎方式为球磨。
3.根据权利要求2所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：所述球磨为湿磨或干磨中的一种，当所述球磨为湿磨时，在钛精矿中加入水以使钛精矿重量占钛精矿与水总重量的60～80％；当所述球磨为干磨时，磨矿时间为40～60min。
4.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤b中所述圆盘造球机倾角45～49°，转速为40～50Hz，进料频率10～15Hz。
5.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤b中所述造球时加入占钛精矿与粘结剂总量0～1wt％的水。
6.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤b中所述粘结剂为膨润土和羧甲基纤维素钠的组合，粘结剂加入量占粘结剂和钛精矿总量的1.0～1.5wt％。
7.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤c中所述焙烧采用竖炉，所述焙烧时间为5～7h。
8.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤c中所述焙烧分为干燥段、预热段、焙烧段、冷却段，干燥段停留时间为10～20min，预热段停留时间20～40min，焙烧段停留时间为1.5～2h，冷却段停留时间为3～4h。
9.根据权利要求1所述的钛精矿氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤c中所述焙烧温度为900～1100℃，焙烧压力为10～15kPa。
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