CN106834663A - 制备钒钛氧化球团的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制备钒钛氧化球团的系统和方法，该系统包括：预处理单元，具有钒钛铁矿入口、水出口和钒钛铁矿颗粒出口；混合装置，具有钒钛铁矿颗粒入口、粘结剂入口、碱金属盐入口、萤石入口、水入口和混合物料出口；成型装置，具有混合物料入口和混合球团出口；筛分装置，具有混合球团入口、合格混合球团出口和不合格混合球团出口；干燥预热装置，具有合格混合球团入口、水出口和干燥球团出口；焙烧装置，具有干燥球团入口、不合格氧化球团出口和合格氧化球团出口。采用该系统所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％‑10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

Description

制备钒钛氧化球团的系统和方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体而言，本发明涉及制备钒钛氧化球团的系统和方法。

背景技术

钒钛矿作为一种复合铁矿资源，具有极高的综合利用价值，如何用好钒钛矿，发挥资源的最大优势，全面回收铁钒钛一直是冶金界科研工作者努力目标。传统高炉流程以及国外非高炉流程冶炼钒钛矿，只回收了铁和钒，而钛进入高炉渣，由于钛品位太低暂无经济合理的回收价值，造成钛资源的大量流失。

中国专利申请号201310653098.6公布了一种竖炉用钒钛磁铁矿氧化球团焙烧工艺，本发明提供了一种竖炉用钒钛磁铁矿氧化球团焙烧工艺，将钒钛磁铁矿细磨成粒度200目以下占70％以上的矿粒，然后烘干；再加入10wt％-15wt％有机粘结剂，混匀后造球；将生球进行氧化焙烧，冷却得到氧化球团。该技术缺点：有机粘结剂原材料来源于石油制品和其它工农业化学品，球团氧化焙烧过程中，VOC值高，产生大量有害气体，污染环境。

北京科技大学周取定发表了论文《含碱金属铁氧化物还原的化学动力学研究》，并推导了铁氧化物还原反应化学动力学过程，计算了反应活化能和反应级数。含碱金属铁氧化物还原反应活化能比纯铁氧化物降低20％左右，反应约为1级。由于碱金属是导致晶体异常开裂和铁须生长的重要因素，因此含碱金属铁氧化物还原膨胀率高，强度低无法满足竖炉直接还原工艺生产要求。

攀枝花新流程实验小组张若平在钢铁钒钛发表了题为“钒钛磁铁矿钠化法新工艺的技术进展和工艺评价”，该工艺将制取的钠化球团氧化焙烧后浸钒然后入回转窑直接还原进行下步工序处理。球团外配6wt％芒硝，混料造球，链篦机干燥温度为150-250摄氏度，预热温度为800-900摄氏度，时间30-60min，回转窑氧化焙烧温度为1250-1280摄氏度，氧化焙烧时间30-60min后，罐组水浸后球团入回转窑直接还原，得到金属化球团。该方法的缺点是：用硫酸钠焙烧时易产生二氧化硫有害气体，对环境造成污染；且钠盐用量高球团强度及还原膨胀率指标无法满足竖炉直接还原生产的要求；同时氧化时间长，球团生产能耗高。

因此，现有制备钒钛氧化球团的技术有待进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种制备钒钛氧化球团的系统和方法。采用该系统所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％-10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

在本发明的一个发明，本发明提出了一种制备钒钛氧化球团的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：

预处理单元，所述预处理单元具有钒钛铁矿入口、水出口和钒钛铁矿颗粒出口；

混合装置，所述混合装置具有钒钛铁矿颗粒入口、粘结剂入口、碱金属盐入口、萤石入口、水入口和混合物料出口，所述钒钛铁矿颗粒入口与所述钒钛铁矿颗粒出口相连；

成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

筛分装置，所述筛分装置具有混合球团入口、合格混合球团出口和不合格混合球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述不合格混合球团出口与所述混合装置相连；

干燥预热装置，所述干燥预热装置具有合格混合球团入口、水出口和干燥球团出口，所述合格混合球团入口与所述合格混合球团出口相连；

焙烧装置，所述焙烧装置具有干燥球团入口、不合格氧化球团出口和合格氧化球团出口，所述干燥球团入口与所述干燥球团出口相连，所述不合格氧化球团出口与所述混合装置相连。

由此，根据本发明实施例的制备钒钛氧化球团的系统通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积；在混合装置中，钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水进行混合，待钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料送至成型装置进行成型处理，得到混合球团，如此，可显著增加钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水的接触面积，从而有利于增加后续焙烧装置的处理效率；成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量；接着将合格混合球团送入干燥预热装置进行干燥处理，将合格混合球团中的多余水分去除，得到干燥球团；最后将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。由此，采用该系统所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％-10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

另外，根据本发明上述实施例的制备钒钛氧化球团的系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述干燥预热装置包括依次相连的干燥段、第一预热段、第二预热段和第三预热段。由此，有利于提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述焙烧装置包括依次相连的第一焙烧段和第二焙烧段。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的再一个发明，本发明提出了一种利用上述制备钒钛氧化球团的系统制备钒钛氧化球团的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

(1)将钒钛铁矿供给至所述预处理单元中进行预处理，以便除去结晶水和自由水，得到钒钛铁矿颗粒；

(2)将所述钒钛铁矿颗粒、粘结剂、碱金属盐、萤石和水供给至所述混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料；

(3)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；

(4)将所述混合球团供给至所述筛分装置中进行筛分处理，以便得到不合格混合球团和合格混合球团，并将所述不合格混合球团返回至步骤(2)中的所述混合装置；

(5)将所述合格混合球团供给至所述干燥预热装置进行干燥预热处理，以便得到水和干燥球团；

(6)将所述干燥球团供给至所述焙烧装置中进行氧化处理，以便得到不合格氧化球团和合格氧化球团，并将所述不合格氧化球团返回至步骤(2)中的所述混合装置。

由此，根据本发明实施例的制备钒钛氧化球团的方法通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积；在混合装置中，钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水进行混合，待钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料送至成型装置进行成型处理，得到混合球团，如此，可显著增加钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水的接触面积，从而有利于增加后续焙烧装置的处理效率；成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量；接着将合格混合球团送入干燥预热装置进行干燥处理，将合格混合球团中的多余水分去除，得到干燥球团；最后将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。由此，采用该方法所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％-10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

另外，根据本发明上述实施例的制备钒钛氧化球团的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述钒钛铁矿颗粒中粒度不大于200目的占比50％-80％。由此，有利于提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述萤石的粒径为74～180μm。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述钒钛铁矿颗粒与所述粘结剂、所述碱金属盐、所述萤石和所述水的混合重量比为100：(0.5～1.5)：(0.5～2)：(0.5～1.5)：(5～10)。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(2)中，所述碱金属盐为选自碳酸钠、碳酸钾、硝酸钾、硝酸钠、氟化钠、氟化钾、氯化钾和氯化钠中的至少之一。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，所述合格混合球团的粒径为8～15mm。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(5)中，所述干燥预热处理依次包括干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述干燥处理的温度不大于200摄氏度，时间为10～25min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述第一预热处理的温度为200～450摄氏度，时间为5～10min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述第二预热处理的温度为450～700摄氏度，时间为4～8min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述第三预热处理的温度为700～900摄氏度，时间为10～15min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(6)中，所述氧化处理依次包括第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，在步骤(6)中，所述第一氧化焙烧处理的温度为900-1300摄氏度，时间为8-17min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

在本发明的一些实施例中，所述第二氧化焙烧处理的温度为1200-1300摄氏度，时间为3-8min。由此，可进一步提高后续所得的钒钛氧化球团的品位。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的制备钒钛氧化球团的系统结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的制备钒钛氧化球团的方法流程示意图；

图3是根据本发明再一个实施例的制备钒钛氧化球团的系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备钒钛氧化球团的系统。根据本发明的实施例，参考图1，该系统包括：预处理单元100、混合装置200、成型装置300、筛分装置400、干燥预热装置500和焙烧装置600。

根据本发明的实施例，预处理单元100具有钒钛铁矿入口101、水出口102和钒钛铁矿颗粒出口103，且适于将钒钛铁矿进行预处理，以便除去结晶水和自由水，得到钒钛铁矿颗粒。发明人发现，通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积。具体的，预处理单元可以包括依次相连的细磨装置和烘干装置。

根据本发明的一个实施例，钒钛铁矿颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钒钛铁矿颗粒的粒径可以为粒度不大于200目的占比50％-80％。发明人发现，钒钛铁矿颗粒过大或过小都会导致球团成球性能差，并且过细的钒钛铁矿颗粒导致球团内部空隙率低，影响球团内部传热和冶金性能。由此，采用本申请范围的钒钛铁矿颗粒可以显著提高后续球团的还原性。

根据本发明的实施例，混合装置200具有钒钛铁矿颗粒入口201、粘结剂入口202、碱金属盐入口203、萤石入口204、水入口205和混合物料出口206，钒钛铁矿颗粒入口201与钒钛铁矿颗粒出口103相连，且适于将钒钛铁矿颗粒、粘结剂、碱金属盐、萤石和水进行混合处理，以便得到混合物料。由此，有利于钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水混合均匀，从而增加钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的接触面积，有利于提高后续焙烧装置的处理效率。

根据本发明的一个实施例，萤石的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，萤石的粒径可以为74～180微米。发明人发现，采用给粒径范围的萤石可以显著优于其他提高混料的均匀程度，从而提高后续球团的还原性。

根据本发明的再一个实施例，钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的混合重量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的混合重量比可以为100：(0.5～1.5)：(0.5～2)：(0.5～1.5)：(5～10)。发明人发现，该混合配比下可以显著优于其他配比在降低能耗的同时提高后续球团的还原性。

根据本发明的又一个实施例，碱金属盐的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱金属盐可以为选自碳酸钠、碳酸钾、硝酸钾、硝酸钠、氟化钠、氟化钾、氯化钾和氯化钠中的至少之一。发明人发现，球团中加入碱金属盐后，引起球团晶格畸变，同时碱金属在球团焙烧过程分解逸出气体，提高球团孔隙率，提高球团还原性。

根据本发明的实施例，成型装置300具有混合物料入口301和混合球团出口302，混合物料入口301与混合物料出口206相连，且适于将混合物料进行成型处理，以便得到混合球团。由此，有利于混合物料中钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水充分接触，进一步提高后续焙烧装置的处理效率。需要说明的是，本领域技术人员可以根据实际需要对所得混合球团的粒径进行选择。

根据本发明的实施例，筛分装置400具有混合球团入口401、合格混合球团出口402和不合格混合球团出口403，混合球团入口401与混合球团出口302相连，不合格混合球团出口403与混合装置200相连，且适于将混合球团进行筛分处理，以便得到不合格混合球团和合格混合球团，并将不合格混合球团返回至上述混合装置。发明人发现，成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量。需要说明的是，合格混合球团的粒径为8～15mm，而粒径低于8mm或高于15mm都称为不合格混合球团。

根据本发明的实施例，干燥预热装置500具有合格混合球团入口501、水出口502和干燥球团出口503，合格混合球团入口501与合格混合球团出口402相连，且适于将合格混合球团进行干燥预热处理，以便得到水和干燥球团。由此，有利于去除合格混合球团中的水，提高后续所得钒钛氧化球团的品位。

根据本发明的一个实施例，干燥预热装置并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥预热装置可以包括依次相连的干燥段、第一预热段、第二预热段和第三预热段。

根据本发明的再一个实施例，干燥段的处理条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥段的处理温度可以不大于200摄氏度，时间可以为10～25min。由此，可以显著提高干燥球团的干燥效率。

根据本发明的又一个实施例，第一预热段的处理条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第一预热处理的温度可以为200～450摄氏度，时间可以为5～10min。

根据本发明的又一个实施例，第二预热段的处理条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二预热处理的温度可以为450～700摄氏度，时间可以为4～8min。

根据本发明的又一个实施例，第三预热段的处理条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第三预热处理的温度可以为700～900摄氏度，时间可以为10～15min。

根据本发明的实施例，焙烧装置600具有干燥球团入口601、不合格氧化球团出口602和合格氧化球团出口603，干燥球团入口601与干燥球团出口503相连，不合格氧化球团出口602与混合装置200相连，且适于将干燥球团进行氧化处理，以便得到不合格氧化球团和合格氧化球团，并将不合格氧化球团返回至上述混合装置。发明人发现，将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。具体的，焙烧后球团冷却后经过筛分装置，将低于8mm球团即不合格氧化球团返回循环利用，大于8mm球团即合格氧化球团外卖或进行下步生产。

根据本发明的一个实施例，焙烧装置并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，焙烧装置可以包括依次相连的第一焙烧段和第二焙烧段。

根据本发明的再一个实施例，第一氧化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第一氧化焙烧处理的温度可以为900-1300摄氏度，时间可以为8-17min。

根据本发明的又一个实施例，第二氧化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二氧化焙烧处理的温度可以为1200-1300摄氏度，时间可以为3-8min。

根据本发明实施例的制备钒钛氧化球团的系统通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积；在混合装置中，钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水进行混合，待钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料送至成型装置进行成型处理，得到混合球团，如此，可显著增加钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水的接触面积，从而有利于增加后续焙烧装置的处理效率；成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量；接着将合格混合球团送入干燥预热装置进行干燥处理，将合格混合球团中的多余水分去除，得到干燥球团；最后将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。由此，采用该系统所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％-10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

在本发明的再一个方面，本发明提出了一种利用上述制备钒钛氧化球团的系统制备钒钛氧化球团的方法。根据本发明的实施例，参考图2，该方法包括：

S100：将钒钛铁矿供给至预处理单元中进行预处理

该步骤中，将钒钛铁矿供给至预处理单元中进行预处理，以便除去结晶水和自由水，得到钒钛铁矿颗粒。发明人发现，通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积。需要说明的是，预处理单元可以为细磨和烘干。

根据本发明的一个实施例，钒钛铁矿颗粒的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钒钛铁矿颗粒的粒径可以为粒度不大于200目的占比50％-80％。发明人发现，钒钛铁矿颗粒过大或过小都会导致球团成球性能差，并且过细的钒钛铁矿颗粒导致球团内部空隙率低，影响球团内部传热和冶金性能。由此，采用本申请范围的钒钛铁矿颗粒可以显著提高后续球团的还原性。

S200：将钒钛铁矿颗粒、粘结剂、碱金属盐、萤石和水供给至混合装置中进行混合处理

该步骤中，将钒钛铁矿颗粒、粘结剂、碱金属盐、萤石和水供给至混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料。由此，有利于钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水混合均匀，从而增加钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的接触面积，有利于提高后续焙烧装置的处理效率。

根据本发明的一个实施例，萤石的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，萤石的粒径可以为74～180微米。发明人发现，采用给粒径范围的萤石可以显著优于其他提高混料的均匀程度，从而提高后续球团的还原性。

根据本发明的再一个实施例，钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的混合重量比并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水的混合重量比可以为100：(0.5～1.5)：(0.5～2)：(0.5～1.5)：(5～10)。发明人发现，该混合配比下可以显著优于其他配比在降低能耗的同时提高后续球团的还原性。

根据本发明的又一个实施例，碱金属盐的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，碱金属盐可以为选自碳酸钠、碳酸钾、硝酸钾、硝酸钠、氟化钠、氟化钾、氯化钾和氯化钠中的至少之一。发明人发现，球团中加入碱金属盐后，引起球团晶格畸变，同时碱金属在球团焙烧过程分解逸出气体，提高球团孔隙率，提高球团还原性。

S300：将混合物料供给至成型装置中进行成型处理

该步骤中，将混合物料供给至成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团。由此，有利于混合物料中钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碱金属盐、萤石和水充分接触，进一步提高后续焙烧装置的处理效率。

S400：将混合球团供给至筛分装置中进行筛分处理

该步骤中，将混合球团供给至筛分装置中进行筛分处理，以便得到不合格混合球团和合格混合球团，并将不合格混合球团返回至S200中的混合装置。发明人发现，成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量。需要说明的是，合格混合球团的粒径为8～15mm，而粒径低于8mm或高于15mm都称为不合格混合球团。

S500：将合格混合球团供给至干燥预热装置进行干燥预热处理

该步骤中，将合格混合球团供给至干燥预热装置进行干燥预热处理，以便得到水和干燥球团。由此，有利于去除合格混合球团中的水，提高后续所得钒钛氧化球团的品位。

根据本发明的一个实施例，干燥预热处理并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥预热处理可以依次包括干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理。

根据本发明的再一个实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，干燥处理的温度可以不大于200摄氏度，时间可以为10～25min。发明人发现，请发明人补充说明干燥处理的温度过高过低、时间过长过短的影响。

根据本发明的又一个实施例，第一预热处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第一预热处理的温度可以为200～450摄氏度，时间可以为5～10min。

根据本发明的又一个实施例，第二预热处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二预热处理的温度可以为450～700摄氏度，时间可以为4～8min。

根据本发明的又一个实施例，第三预热处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第三预热处理的温度可以为700～900摄氏度，时间可以为10～15min。

S600：将干燥球团供给至焙烧装置中进行氧化处理

该步骤中，将干燥球团供给至焙烧装置中进行氧化处理，以便得到不合格氧化球团和合格氧化球团，并将不合格氧化球团返回至S200中的混合装置。发明人发现，将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。具体的，焙烧后球团冷却后经过筛分装置，将低于8mm球团即不合格氧化球团返回循环利用，大于8mm球团即合格氧化球团外卖或进行下步生产。

根据本发明的一个实施例，焙烧处理并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，焙烧处理可以依次包括第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理。

根据本发明的再一个实施例，第一氧化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第一氧化焙烧处理的温度可以为900-1300摄氏度，时间可以为8-17min。

根据本发明的又一个实施例，第二氧化焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域的技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的一个具体实施例，第二氧化焙烧处理的温度可以为1200-1300摄氏度，时间可以为3-8min。

根据本发明实施例的制备钒钛氧化球团的方法通过将钒钛铁矿送入预处理单元进行预处理，有利于除去钒钛铁矿中的结晶水和自由水，而且能得到粒径更小的钒钛铁矿颗粒，有利于提高钒钛铁矿的比表面积，从而提高后续钒钛铁矿颗粒在混合物料及成型物料中与混合物料和成型物料中的其他物质的接触面积；在混合装置中，钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水进行混合，待钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料送至成型装置进行成型处理，得到混合球团，如此，可显著增加钒钛铁矿颗粒与碱金属盐、粘结剂、萤石和水的接触面积，从而有利于增加后续焙烧装置的处理效率；成型之后的混合球团继续送入筛分装置进行筛分，将粒径不符合要求的不合格混合球团筛分出来，得到粒径符合要求的合格混合球团，如此，有利于提高后续焙烧装置中合格氧化球团的产量；接着将合格混合球团送入干燥预热装置进行干燥处理，将合格混合球团中的多余水分去除，得到干燥球团；最后将干燥球团送入焙烧装置进行焙烧处理，因焙烧所得的球团粒径与球团的抗压强度成正相关，所以可根据焙烧所得的球团的粒径，将焙烧所得的球团分为合格氧化球团和不合格氧化球团。由此，采用该方法所得的钒钛氧化球团具有强度高、还原膨胀率低和还原性高的优点，钒钛氧化球团的还原性提高了2％-10％，而且能满足竖炉直接还原生产的要求。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

将钒钛铁矿进行细磨和烘干，去除钒钛铁矿中的结晶水和自由水，得到粒度不大于200目的占比50％-80％的钒钛铁矿颗粒，将该钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碳酸钠、萤石和水按照重量比100：1：1：1.5：7进行混合，其中萤石的粒径为74～180μm，混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料依次送至成型装置中进行成型处理和筛分装置进行筛分处理，得到粒径为8～15mm的合格混合球团，并将粒径小于8mm和粒径大于15mm的不合格混合球团返回至上述混合装置中，所得的合格混合球团依次经过干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理，得到干燥球团，其中干燥处理的温度为不大于200摄氏度，时间为10～25min，第一预热处理的温度为200～450摄氏度，时间为5～10min，第二预热处理的温度为450～700摄氏度，时间为4～8min，第三预热处理的温度为700～900摄氏度，时间为10～15min。最后将所得的干燥球团依次经过第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理，分别得到合格氧化球团即钒钛氧化球团和不合格氧化球团，并将上述不合格氧化球团返回至上述混合装置中，其中第一氧化焙烧处理的温度为900-1300摄氏度，时间为8-17min，第二氧化焙烧处理的温度为1200-1300摄氏度，时间为3-8min。

经抗压强度检测仪检测，按上述方法所得的合格氧化球团即钒钛氧化球团的抗压强度为3178N/个，球团的气孔率为23％，球团的还原膨胀率为6.8％，球团的低温还原粉化率为粒径大于6.3mm的占比大于92％，粒径小于3.2mm的占比小于8％，球团的还原性提高5％，球团的质量满足竖炉生产要求。

实施例2

将钒钛铁矿进行细磨和烘干，去除钒钛铁矿中的结晶水和自由水，得到粒度不大于200目的占比50％-80％的钒钛铁矿颗粒，将该钒钛铁矿颗粒与粘结剂、碳酸钾、萤石和水按照重量比100：0.8：1.5：1.2：6进行混合，其中钒钛铁矿颗粒中含有1wt％的生产返料(不合格混合球团和不合格氧化球团)，萤石的粒径为74～180μm，混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料依次送至成型装置中进行成型处理和筛分装置进行筛分处理，得到粒径为8～15mm的合格混合球团，并将粒径小于8mm和粒径大于15mm的不合格混合球团返回至上述混合装置中，所得的合格混合球团依次经过干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理，得到干燥球团，其中干燥处理的温度为不大于200摄氏度，时间为10～25min，第一预热处理的温度为200～450摄氏度，时间为5～10min，第二预热处理的温度为450～700摄氏度，时间为4～8min，第三预热处理的温度为700～900摄氏度，时间为10～15min。最后将所得的干燥球团依次经过第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理，分别得到合格氧化球团即钒钛氧化球团和不合格氧化球团，并将上述不合格氧化球团返回至上述混合装置中，其中第一氧化焙烧处理的温度为900-1300摄氏度，时间为8-17min，第二氧化焙烧处理的温度为1200-1300摄氏度，时间为3-8min。

经抗压强度检测仪检测，按上述方法所得的合格氧化球团即钒钛氧化球团的抗压强度为2860N/个，球团的气孔率为25％，球团的还原膨胀率为9.6％，球团的低温还原粉化率为大于6.3mm的占比91％，粒径小于3.2mm的占比8％，球团的还原性提高6.5％，球团的质量满足竖炉生产要求。

实施例3

将钒钛铁矿进行细磨和烘干，去除钒钛铁矿中的结晶水和自由水，得到粒度不大于200目的占比50％-80％的钒钛铁矿颗粒，将该钒钛铁矿颗粒与粘结剂、硝酸钠、萤石和水按照重量比100：0.8：2：0.5：6进行混合，其中钒钛铁矿颗粒中含有2wt％的生产返料(不合格混合球团和不合格氧化球团)，萤石的粒径为74～180μm，混合均匀后，得到混合物料，并将该混合物料依次送至成型装置中进行成型处理和筛分装置进行筛分处理，得到粒径为8～15mm的合格混合球团，并将粒径小于8mm和粒径大于15mm的不合格混合球团返回至上述混合装置中，所得的合格混合球团依次经过干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理，得到干燥球团，其中干燥处理的温度为不大于200摄氏度，时间为10～25min，第一预热处理的温度为200～450摄氏度，时间为5～10min，第二预热处理的温度为450～700摄氏度，时间为4～8min，第三预热处理的温度为700～900摄氏度，时间为10～15min。最后将所得的干燥球团依次经过第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理，分别得到合格氧化球团即钒钛氧化球团和不合格氧化球团，并将上述不合格氧化球团返回至上述混合装置中，其中第一氧化焙烧处理的温度为900-1300摄氏度，时间为8-17min，第二氧化焙烧处理的温度为1200-1300摄氏度，时间为3-8min。

经抗压强度检测仪检测，按上述方法所得的合格氧化球团即钒钛氧化球团的抗压强度为2690N/个，球团的气孔率为29％，球团的还原膨胀率为11.02％，球团的低温还原粉化率为大于6.3mm的占比86％，粒径小于3.2mm的占比14％，球团的还原性提高8.2％，球团的质量满足竖炉生产要求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种制备钒钛氧化球团的系统，其特征在于，包括：

预处理单元，所述预处理单元具有钒钛铁矿入口、水出口和钒钛铁矿颗粒出口；

混合装置，所述混合装置具有钒钛铁矿颗粒入口、粘结剂入口、碱金属盐入口、萤石入口、水入口和混合物料出口，所述钒钛铁矿颗粒入口与所述钒钛铁矿颗粒出口相连；

成型装置，所述成型装置具有混合物料入口和混合球团出口，所述混合物料入口与所述混合物料出口相连；

筛分装置，所述筛分装置具有混合球团入口、合格混合球团出口和不合格混合球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，所述不合格混合球团出口与所述混合装置相连；

干燥预热装置，所述干燥预热装置具有合格混合球团入口、水出口和干燥球团出口，所述合格混合球团入口与所述合格混合球团出口相连；

焙烧装置，所述焙烧装置具有干燥球团入口、不合格氧化球团出口和合格氧化球团出口，所述干燥球团入口与所述干燥球团出口相连，所述不合格氧化球团出口与所述混合装置相连。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述干燥预热装置包括依次相连的干燥段、第一预热段、第二预热段和第三预热段。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述焙烧装置包括依次相连的第一焙烧段和第二焙烧段。

4.一种采用权利要求1-3中任一项所述的系统制备钒钛氧化球团的方法，其特征在于，包括：

(1)将钒钛铁矿供给至所述预处理单元中进行预处理，以便除去结晶水和自由水，得到钒钛铁矿颗粒；

(2)将所述钒钛铁矿颗粒、粘结剂、碱金属盐、萤石和水供给至所述混合装置中进行混合处理，以便得到混合物料；

(3)将所述混合物料供给至所述成型装置中进行成型处理，以便得到混合球团；

(4)将所述混合球团供给至所述筛分装置中进行筛分处理，以便得到不合格混合球团和合格混合球团，并将所述不合格混合球团返回至步骤(2)中的所述混合装置；

(5)将所述合格混合球团供给至所述干燥预热装置进行干燥预热处理，以便得到水和干燥球团；

(6)将所述干燥球团供给至所述焙烧装置中进行氧化处理，以便得到不合格氧化球团和合格氧化球团，并将所述不合格氧化球团返回至步骤(2)中的所述混合装置。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述钒钛铁矿颗粒中粒度不大于200目的占比50％-80％。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述萤石的粒径为74～180μm。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述钒钛铁矿颗粒与所述粘结剂、所述碱金属盐、所述萤石和所述水的混合重量比为100：(0.5～1.5)：(0.5～2)：(0.5～1.5)：(5～10)；

任选的，所述碱金属盐为选自碳酸钠、碳酸钾、硝酸钾、硝酸钠、氟化钠、氟化钾、氯化钾和氯化钠中的至少之一。

8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(4)中，所述合格混合球团的粒径为8～15mm。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述干燥预热处理依次包括干燥处理、第一预热处理、第二预热处理和第三预热处理；

任选的，所述干燥处理的温度不大于200摄氏度，时间为10～25min；

任选的，所述第一预热处理的温度为200～450摄氏度，时间为5～10min；

任选的，所述第二预热处理的温度为450～700摄氏度，时间为4～8min；

任选的，所述第三预热处理的温度为700～900摄氏度，时间为10～15min。

10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述氧化处理依次包括第一氧化焙烧处理和第二氧化焙烧处理；

任选的，所述第一氧化焙烧处理的温度为900-1300摄氏度，时间为8-17min；

任选的，所述第二氧化焙烧处理的温度为1200-1300摄氏度，时间为3-8min。