CN106222402B - 一种钛精矿球团的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钛精矿球团的生产方法，属于钢铁冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供一种新的钛精矿球团的生产方法，使钛精矿球团氧化固结，生产强度高、含硫量低、粒度均匀的熟球。该方法包括如下步骤：A、配料：按重量百分比称取钛精矿60％‑80％、铁氧化物20％‑40％；外配膨润土1.0‑1.5％的膨润土；B、造球；C、干燥：生球干燥；D、预热、焙烧；E、冷却，自然冷却即得钛精矿球团。本发明主要是利用铁氧化物在高温焙烧时的晶间固结机理，同时这种添加剂对钛渣的品位不造成影响，可以得到粒度均匀的熟球团，从而在电炉冶炼时稳定电炉内的反应速度，减少高级能源的消耗，同时这种球团由于在焙烧时具有脱硫作用，为钛精矿球团的生产提供一种全新的方法。

Description

一种钛精矿球团的生产方法
技术领域
本发明涉及一种钛精矿球团的生产方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术
发明人所在的雇主企业攀钢使用电炉生产高钛渣时，由于钛精矿粒度细，反应速度难以控制，需要将钛精矿进行造球制成钛精矿球团，以利于电炉的稳定生产。造球时需要考虑其产生较小的渣量，不降低钛渣的TiO2品位。
发明人目前采用的的造球方法是将钛精矿、碳质还原剂、有机粘结剂混合，并压制成球，干燥后得到球团。其中，粘结剂占钛精矿比例2％-4％，碳质还原剂占钛精矿的5-20％，压球机压力15-20Mpa，球团粒度20-60mm，干燥温度150-350℃，抗压强度1200N。冷固球团生产的工艺的碳质还原剂比例较高，其灰成份对TiO2的品位影响也较大，同时冷固球团因存在挤压应力而破损较大，低温干燥球团的强度达不到要求，同时粒度不均匀，球团仍为生球。
采用传统的酸性氧化球团生产工艺根据生产的原料不同，普通铁精矿酸性球团的膨润土配加比例(外配)小于1.5％，而钒钛磁铁精矿球团由于造球性能差，膨润土配加比例(外配)一般在1.5-3.0％。由于钛精矿球团采用酸性氧化球团生产主要存在的问题是膨润土剂比例达1.5-3.0％，对钛渣TiO2品位有影响，如果以水玻璃作为粘结剂则因Na离子对电炉炉衬产生较大的影响。
在此应用背景下，发明人预提供一种钛精矿球团的生产方法，达到不降低钛渣的TiO2品位，利于电炉的稳定生产的目的。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种新的钛精矿球团的生产方法，使钛精矿球团氧化固结，生产强度高、含硫量低、粒度均匀的熟球。
本发明钛精矿球团的生产方法，具体是采用粒度极细的钛精矿与特定的添加剂为主要原料，按传统的酸性氧化球团矿工艺生产。
本发明钛精矿球团的生产方法，包括如下步骤：
A、配料：按重量百分比称取钛精矿60％-80％、铁氧化物20％-40％；外配膨润土1.0-1.5％的膨润土；
B、造球：混合上述物料造球，得生球；
C、干燥：生球干燥，干燥温度为150℃-350℃，干燥时间1.5-3.0小时(优选2小时)；
D、预热、焙烧：预热温度750-900℃，预热时间为15-30min；焙烧温度1200-1280℃，35-50min；优选，预热温度800℃，预热时间20min；焙烧温度1250℃，焙烧时间40min。
E、冷却，自然冷却即得钛精矿球团。
上述技术方案中，步骤A所述钛精矿的粒度为0.074mm所占比例>75％，属于细粒级钛精矿。
上述技术方案中，步骤A所述铁氧化物为Fe3O4或铁红Fe2O3；所述铁氧化物的粒度为0.074mm所占比例>90％，呈细粉状。
上述技术方案中，步骤A所述混合为钛精矿、铁氧化物、膨润土采用强力混合机混合均匀。其中，混匀时间为4-6min。
上述技术方案中，步骤B所述造球为步骤A混合后的物料采用圆盘造球机造球。其中，所述圆盘造球机为(边高)，转速23r/min、倾角46°的圆盘造球机。
上述技术方案中，步骤B造球时，控制水分8％-10％。
上述技术方案中，步骤B所得生球的粒度为5-12mm。控制生球落下强度3-6次/个(落下高度0.5m)，抗压强度1-2kg/个；优选，控制生球落下强度3次/个(落下高度0.5m)，抗压强度1kg/个。通过控制生球的配料结构，混合料水份及造球时间，实现落下强度和抗压强度。
上述技术方案中，步骤D所述预热、焙烧均采用链篦机回转窑、马弗炉。其中，马弗炉是一种实验室用的焙烧设备；链篦机回转窑为大型工业试验设备。
本发明生产方法所得钛精矿球团为钛精矿熟球团，粒度为5-12mm，S<0.02％，抗压强度>1200N，具有粒度均匀，低硫，抗压强度高的优点。
本发明的关键改进在于：将粒度极细的钛精矿与特定的添加剂，按传统的酸性球团生产工艺生产，采用特定的粘结剂及比例，控制焙烧温度，使钛精矿球团氧化固结，得到强度高、含硫量低、粒度均匀的熟球，以利于钛精矿球团在电炉中还原时控制反应速度，同时使用低级固体或气基能源替代电能。
本发明生产方法可以利用钛白粉厂的副产品Fe2O3或者Fe3O4，主要利用铁氧化物在高温焙烧时的晶间固结机理，同时这种添加剂对钛渣的品位不造成影响。利用本发明生产方法将钛精矿用传统的氧化固结球团生产工艺得到粒度均匀的熟球团，从而在电炉冶炼时稳定电炉内的反应速度，减少高级能源的消耗，同时这种球团由于在焙烧时具有脱硫作用，所以电炉熔分时产生的铁水硫含量较配碳冷固球团低得多。
综上，本发明的有益效果如下：
一、利用铁氧化物在高温焙烧时的晶间固结机理，添加铁氧化物对钛渣的品位不造成影响。
二、将钛精矿用传统的氧化固结球团生产工艺得到的熟球团粒度均匀，从而在电炉冶炼时稳定电炉内的反应速度，减少高级能源的消耗。
三、同时本发明生产方法得到的钛精矿球团在焙烧时具有脱硫作用，降钛渣中S含量。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步说明本发明。
以下为本发明钛精矿球团生产方法采用的钛精矿及铁氧化物理化参数。其中，表1为钛精矿和铁氧化物的粒度组成情况，表2为实施例钛精矿球团的原料配比情况。
表1钛精矿及铁氧化物的粒度分布(wt％)
>0.15mm 0.109-0.150 0.075-0.109 <0.075
钛精矿 0.8 2.2 24.0 77.0
铁氧化物 3.0 7.0 90.0
表1中所用物料的理化指标如下：
钛精矿：ω(TFe)35.5～40.0％，ω(SiO2)>3.0％，ω(FeO)>30％，ω(TiO2)>45％，ω(粒度<0.074mm)>70％；
铁氧化物Fe3O4：ω(TFe)72.41％，ω(Fe2O3)68.97％,，ω(FeO)31.03％；
铁氧化物Fe2O3：ω(TFe)70％；
表2实施例1-5钛精矿球团的原料配比情况(wt％)
基础例 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
钛精矿 100 80 75 70 65 60
铁氧化物 0 20 25 30 35 40
膨润土(外配) 3.0 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
按照表2所示的配比，先将钛精矿通过烘干箱烘干，然后与铁氧化物和膨润土配入强力混合机中进行充分混匀，混匀时间4-6min。将混匀后的混合料加入圆盘造球机中进行造球，控制水分8％-9％，圆盘造球机为(边高)，转速23r/min、倾角46°的圆盘造球机。生产出球团粒径5-12mm的生球，对生球进行落下强度和抗压强度检测，落下强度检测方法为将生球提高至0.5M高空，然后自由落下到铁板上，对生球落下几次破损进行计数，作为落下次数；抗压强度检测方法为直接将生球放入抗压设备中进行检测。然后将生球放入干燥箱中干燥，干燥完成后放入马弗炉内预热和焙烧，其中干燥温度为150℃-350℃，干燥时间2h左右，预热温度800℃，预热时间20min，焙烧温度1250℃，焙烧时间40min，焙烧完成后，对熟球团进行自然冷却，冷却时间5h左右，对冷却完的熟球放入抗压机中检测球团的抗压强度。
其次计算生产出生球重量与加入圆盘造球机的混合料重量比值作为钛精矿生球成品率，为了便于对比和了解本发明示例的技术效果，下面具体给出了实施例1、2、3、4、5的生球对比指标。
基础例
原料重量百分比为：钛精矿100％，外配膨润土3.0％，控制生球水分9.5％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为1N/个，落下强度为2-3次/个，生球成球率为80.3％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为850N/个，TFe 35.92％，TiO246.6％，SiO2 3.88％，CaO 0.56％，S0.010％，脱硫率达到99.5％，TiO2在渣量中所占比例为57.8％。
实施例1
原料重量百分比为：钛精矿80％，铁氧化物20％，外配膨润土1.5％，控制生球水分9％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为1.8N/个，落下强度为3.3次/个，生球成球率为82.5％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为1350N/个，TFe42.95，TiO2 37.83％，SiO2 3.33％，CaO 0.97％，S0.012％，脱硫率达到99.45％，TiO2在渣量中所占比例为58.76％。
与基础例相比，实施例由于膨润土比例下降，球团中的TFe含量上升，虽然TiO2含量下降，但由于TFe+TiO2含量增加，扣除Tfe后，TiO2含量呈上升趋势。(该值与外配膨润土有关，本例减少了1.5个百分点外配膨润土，渣中TiO2含量上升约1个百分点)
实施例2
原料重量百分比为：钛精矿％，铁氧化物25％，外配膨润土1.5％，控制生球水分9％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为2.1N/个，落下强度为3.7次/个，生球成球率为84.7％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为1430N/个，TFe 44.58％，TiO2 35.46％，SiO2 3.18％，CaO 0.92％，S0.012％，脱硫率达到99.49％，TiO2在渣量中所占比例为58.76％。
实施例3
原料重量百分比为：钛精矿70％，铁氧化物30％，外配膨润土1.5％，控制生球水分9％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为2.6N/个，落下强度为4.1次/个，生球成球率为87.3％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为1500N/个，TFe 46.20％，TiO233.10％，SiO2 3.03％，CaO 0.87％，S0.011％，脱硫率达到99.52％，TiO2在渣量中所占比例为58.76％。
实施例4
原料重量百分比为：钛精矿65％，铁氧化物35％，外配膨润土1.5％，控制生球水分9％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为3.0N/个，落下强度为4.4次/个，生球成球率为89.8％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为1560N/个，TFe 47.83％，TiO2 30.73％，SiO2 2.88％，CaO 0.82％，S0.010％，脱硫率达到99.55％，TiO2在渣量中所占比例为58.76％。
实施例5
原料重量百分比为：钛精矿60％，铁氧化物40％，膨润土1.5％，控制生球十分9％，在圆盘造球机中造球，造球时间5min，检测生球抗压强度为3.2N/个，落下强度为4.7次/个，生球成球率为92.7％。
将生球放入干燥箱内干燥，干燥温度200℃，干燥时间2h，然后转入马弗炉内进行预热和焙烧，将焙烧完全的熟球进行冷却，冷却时间5h，冷却完全后检测抗压强度和化学成分，结果为：抗压强度为1610N/个，TFe49.46％，TiO2 28.37％，SiO2 2.73％，CaO 0.77％，S0.009％，脱硫率达到99.59％，TiO2在渣量中所占比例为58.76％。
本发明不限于上述实施例，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种变形和修改。

Claims (13)

1.钛精矿球团的生产方法，包括如下步骤：
A、配料：按重量百分比称取钛精矿60％-80％、铁氧化物20％-40％；外配膨润土1.0-1.5％的膨润土；
B、造球：混合上述物料造球，得生球；
C、干燥：生球干燥，干燥温度为150℃-350℃，干燥时间1.5-3.0小时；
D、预热、焙烧：预热温度750-900℃，预热时间为15-30min；焙烧温度1200-1280℃，焙烧时间为35-50min；
E、冷却，自然冷却即得钛精矿球团；
其中，步骤A所述铁氧化物为Fe3O4或铁红Fe2O3。
2.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤A所述钛精矿的粒度为0.074mm所占比例>75％。
3.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤A所述铁氧化物的粒度为0.074mm所占比例>90％。
4.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤A所述混合为钛精矿、铁氧化物、膨润土采用强力混合机混合均匀。
5.根据权利要求4所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤A所述混匀时间为4-6min。
6.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤B所述造球为步骤A混合后的物料采用圆盘造球机造球。
7.根据权利要求6所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤B所述圆盘造球机为转速23r/min、倾角46°的圆盘造球机。
8.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤B造球时，控制水分8％-10％。
9.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤B所得生球的粒度为5-12mm；控制生球落下高度0.5m时的落下强度为3-6次/个，抗压强度1-2kg/个。
10.根据权利要求9所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：控制生球落下高度0.5m时的落下强度为3次/个，抗压强度1kg/个。
11.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤C所述干燥时间为2小时。
12.根据权利要求1所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤D所述预热、焙烧采用链篦机回转窑或马弗炉。
13.根据权利要求12所述的钛精矿球团的生产方法，其特征在于：步骤D所述预热温度800℃，预热时间20min；焙烧温度1250℃，焙烧时间40min。
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