CN107267749A

CN107267749A - 高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法

Info

Publication number: CN107267749A
Application number: CN201710513046.7A
Authority: CN
Inventors: 薛向新; 张勇; 姜涛; 张志祥; 杨松陶; 周密; 张显峰; 程功金; 姚本金; 周晟程
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2017-06-29
Filing date: 2017-06-29
Publication date: 2017-10-20
Anticipated expiration: 2037-06-29
Also published as: WO2019001180A1; CN107267749B

Abstract

一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，按以下步骤：(1)准备高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿粉、硼精矿粉、铁精矿粉、提钒含铬弃渣、石灰石、石灰粉、燃料和返矿作为原料；(2)燃料破碎，返矿加水润湿；(3)准备混合水分；(4)加水混合然后制粒；(5)厚料层布料点火烧结，制成热烧结矿；(6)趁热破碎筛分，粒径≥5mm的部分冷却；(7)高炉使用前喷洒含氯抑制剂。本发明为超高碱度冶炼该矿提供了条件，避免了工业化烧结普通钒钛矿提高碱度后，烧结矿品味、强度和成品率下降的问题；充分利用提钒含铬弃渣中的SiO₂提高烧结矿中的铁酸钙矿物组，提高烧结矿质量。

Description

高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法。

背景技术

高钒含铬型钒钛磁铁原矿在全世界广有分布，如俄罗斯库拉那赫矿、中国攀西红格矿和承德超贫矿等。通过选矿后得到高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿(60％<TFe<67％、0.3％<V₂O₅<1.5％、0.2％<Cr₂O₃<1.0％、2.0％<TiO₂<12.0％)，该精矿粉与攀枝花普通含钒钛磁铁矿粉(不含铬或含铬极低)相比，其颗粒较粗，结构致密，没有过多细微颗粒以及孔隙，粘结性较差，不易成球。由于高钒含铬型钒钛磁铁精矿中存在高熔点的(Cr₂O₃)，其烧结混合料熔点比普通矿高，另外，由于含有一定量的(TiO₂)，其液相量较普通烧结矿少，从而造成含铬型钒钛烧结矿液相量不足，此外含铬型钒钛混合料烧结时还会产生钙钛矿(CaTiO₃)，该矿物韧性差、硬度大而脆，熔点却高达1970℃，CaTiO₃的出现会造成烧结熔点的进一步升高，进一步减少了液相量，严重影响烧结矿的低温还原粉化性能(RDI)。

在普通钒钛矿烧结领域中，目前采用的高MgO(CN101519720)、低FeO(CN101338363)、高碱度(CN101338362)、高负压大风量(CN201110174638.3)等方法对提高烧结矿的低温还原粉化性能的作用都不大。

CN201310246857.7和CN200810305416.9提供的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，使用的是不含铬钒钛磁铁矿，采用石灰生产高碱度烧结矿，生产处出的烧结矿的强度提高(大于76％)，但成品率很低(72％左右)，也未解决烧结矿低温还原粉化性能恶劣的问题。CN201410510931.6提供的钒钛磁铁矿烧结矿的制备方法，该方法使用的原料为品味在45～55％的不含铬钒钛磁铁矿，采用强化制粒方法制粒后进行烧结，能显著提高烧结矿产量，但生产出的烧结矿强度(T)和低温还原粉化性能都较差。

CN201110406431.4提供的高铬、高钒型钒钛矿烧结方法，该方法采用烧结机工业化生产高铬、高钒型钒钛，但未提供提高烧结矿低温还原粉化性能的措施，生产的烧结矿的大于3.15mm低温还原粉化性能(RDI_+3.15)低于60％，严重影响高炉冶炼。CN200710048394.8提供的含铬型钒钛磁铁矿的烧结方法，通过预制粒、返矿预先加水润湿的方法提高烧结矿产量和强度，但对低温还原粉化性能的提升效果不大。

有多篇文献(王瑞哲,孙艳芹,吕庆,等.钒钛矿还原粉化低氯抑制剂的研究[J].河北联合大学学报(自然科学版),2013,35(2):4-6.)和专利(CN201010291771.2)提出采用含氯抑制剂提高普通钒钛烧结矿还原粉化性能，但长期喷洒氯化钙也给高炉冶炼带来了严重的负面影响。例如：由于氯的作用，使焦炭反应后强度降低、矿石软化温度降低、高炉炉墙耐火材料熔点降低、煤气管道、热风炉耐火材料受到腐蚀破坏。

综上，目前普通钒钛矿烧结对提高RDI的方法不多，且局限性很大，而在高钒含铬型钒钛磁铁精矿烧结领域对其质量提高特别是RDI的研究还很少。

发明内容

本发明的目的是提供一高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，通过对普通钒钛烧结矿制备工艺和操作参数的调整为高炉提供优质烧结矿，为高炉工业化冶炼提供必要的保证。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、准备高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿粉、硼精矿粉、铁精矿粉、提钒含铬弃渣、石灰粉、白云石、燃料和返矿作为原料；按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占50～68％，硼精矿占0～10％，铁精矿粉占5～10％，提钒含铬弃渣占2～8％，白云石占2～5％，石灰粉占5～10％，燃料占3～4.2％，其余为返矿；

2、将燃料破碎至粒度≤3mm的部分占总重量的85％以上，将返矿加水润湿；

3、准备混合水分，混合水分占全部原料总重量的7.6±0.2％；

4、将全部原料加水混合，加入的水量为全部混合水分总重量的80～90％，混合温度75～85℃，混合时间45～55s；然后制粒，制粒时加入剩余的混合水分，制粒温度60～65℃，制粒时间3.5～6min；获得的颗粒混合料中，粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的75～90％；

5、通过布料机将颗粒混合料布料，控制料层高度为650～750mm；然后点火烧结，点火温度1125～1225℃，点火时间65～95s，调节点火器下风箱闸门使点火负压压力5.5～7KPa，控制助燃空气压力2.5～3kPa，抽风负压为9.5～11KPa，烧结时间为38～45min，烧结终点温度为200～300℃，制成热烧结矿；

6、将热烧结矿趁热破碎筛分，破碎至粒度≤150mm，经筛分去除粒径<5mm的部分，剩余的粒径≥5mm的部分冷却后至≤130℃，获得冷烧结矿；

7、将冷烧结矿置于矿槽，在高炉使用前均匀喷洒含氯抑制剂，制成待入炉的烧结矿成品；所述的含氯抑制剂为为二水氯化钙粉末加水制成的溶液；喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.4～0.8。

上述方法获得的烧结矿成品的铁品位TFe为55～60％，碱度为2.0～2.8。

上述方法获得的烧结矿成品的转鼓强度指数(TI)为65～70％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为85～90％，还原度指数(RI)为72～78％。

上述的步骤2中，将燃料破碎是依次采用对锟破碎机和四锟破碎机进行破碎。

上述的步骤4中，全部原料混合后碱度控制在2.0～2.8，配碳量按重量百分比为2.5～3.3％，MgO含量按重量百分比为3.2～3.7％。

上述的步骤6中，破碎采用水冷式单辊破碎机，筛分采用热矿筛，冷却采用鼓风环式冷却机。

上述的步骤6中，冷却时控制环冷机最后一段烟气温度40～60℃。

上述的含铬型钒钛磁铁矿的铁品位为60.0～67.0％，按重量百分比含SiO₂ 2.0～5.0％，CaO0.1～2.0％，MgO 0.6～1.8％，Al₂O₃ 1.5～3.0％，TiO₂ 2～12％，V₂O₅ 0.3～1.5％，Cr₂O₃0.2～1.0％；粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥50％。

上述的铁精矿粉的铁品位TFe为45.0～65.0％，粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥70％。

上述的硼精矿粉的铁品位TFe为50.0～60.0％，B₂O₃ 3～10％，粒度≤0.5mm，并且粒度

<0.074mm的部分占总重量≥85％。

上述的燃料为焦粉和无烟煤混合物，无烟煤占总燃料的重量为20～50％。

本发明的优点如下：

1、使用的铁精矿品味高，为超高碱度冶炼该矿提供了条件，避免了工业化烧结普通钒钛矿提高碱度后，烧结矿品味、强度和成品率下降过大的问题；

2、使用轻烧白云石来调节混合料的适宜MgO含量，一味提高MgO含量并不能提高高钒含铬型钒钛磁铁精矿质量；

3、采用适宜配碳量，燃料采用无烟煤和焦粉混合，降低了燃料平均粒度，烧结矿中钙钛矿含量降低，调节FeO含量到适宜区间；

4、混合料中可配加一定量的硼精粉，利用硼氧化物熔点低，能同许多氧化物尤其是碱性氧化物形成低熔点的化合物，在烧结过程中降低了熔点，促进了液相生成，这对含有Cr₂O₃的高熔点的含铬型钒钛铁矿粉烧结具有重要的意义；

5、混合料中配加一定量的提钒含铬弃渣，充分利用提钒含铬弃渣中的SiO₂提高烧结矿中的铁酸钙矿物组，提高烧结矿质量；

6、烧结矿在矿槽出料时喷洒低氯抑制剂，氯含量比目前市面上的抑制剂低一个数量级，完全不影响高炉冶炼；矿槽入料前喷洒改为矿槽出料时喷洒，提高了低氯抑制剂的效果。

附图说明

图1为本发明实施例中的高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中，原料计量称量时，每3小时对电子称校对一次，每次3盘以平均值为准，含铁物料称量误差≤0.5kg/m·s，石灰粉称量误差≤0.2kg/m·s，燃料误差≤0.05kg/m·s；保持物料平衡，混合料矿槽料位在5分仓(半满)。

本发明实施例中采用的烧结设备为90m²烧结机。

本发明实施例中转鼓指数和成品率按GB8209-87标准进行测试，低温还原粉化指数和还原度指数按GB/T13242-91标准进行测试。

本发明实施例中将燃料破碎是依次采用对锟破碎机和四锟破碎机进行破碎。

本发明实施例中步骤6中采用水冷式单辊破碎机，筛分采用热矿筛，冷却采用鼓风环式冷却机。

本发明实施例中点火是通入天然气和空气点火。

本发明实施例中的石灰粉为市购，按重量百分比含CaO≥80％，粒度≤0.5mm。

本发明实施例中的采用的燃料为市购焦粉和无烟煤，焦粉含碳量≥80％，粒度≤3mm，无烟煤含碳量≥85％，粒度≤2mm。

本发明实施例中选用的含铬型钒钛磁铁矿的铁品位为60.0～67.0％，按重量百分比含SiO₂2.0～5.0％，CaO 0.1～2.0％，MgO 0.6～1.8％，Al₂O₃ 1.5～3.0％，TiO₂ 2～12％，V₂O₅ 0.3～1.5％，Cr₂O₃0.2～1.0％；粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥50％。

本发明实施例中采用的铁精矿粉的铁品位TFe为45.0～65.0％，粒度粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥70％。

本发明实施例中采用的硼精矿粉的铁品位TFe为50.0～60.0％，B₂O₃3～10％，粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥85％。

本发明实施例中采用的提钒含铬弃渣为转炉提钒后的钒渣经钠化提钒工艺后得到的废弃物，铁品位TFe 20～45％，按重量百分比含Cr₂O₃ 0.5～7％，粒度≤5mm。

本发明实施例中的返矿为高炉烧结返矿、高炉球团返矿、重力除尘灰、高炉除尘灰、烧结除尘灰和/或竖炉除尘灰。

本发明实施例中采用的铁精矿粉为不含钒钛的普通铁精矿粉。

本发明实施例中采用的白云石MgO≥30％粒度≤2mm。

本发明实施例中采用的二水氯化钙粉末粒度≤2mm。

实施例1

方法流程如图1所示；

准备高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿粉、硼精矿粉、铁精矿粉、提钒含铬弃渣、石灰粉、白云石、燃料和返矿作为原料；按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占50％，硼精矿占5％，铁精矿粉占5％，提钒含铬弃渣占3％，白云石占5％，石灰粉占6％，燃料占3.3％，其余为返矿，燃料中无烟煤占总燃料重量的20％；

将燃料破碎至粒度≤3mm的部分占总重量的85％以上，将返矿加水润湿；

准备混合水分，混合水分占全部原料总重量的7.6±0.2％；

将全部原料加水混合，加入的水量为全部混合水分总重量的80％，混合温度75℃，混合时间55s；然后制粒，制粒时加入剩余的混合水分，制粒温度60℃，制粒时间6min；获得的颗粒混合料中，粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的90％；

全部原料混合后碱度控制在2.5，配碳量按重量百分比为2.7％，MgO含量按重量百分比为3.7％；

通过布料机将颗粒混合料布料，控制料层高度为650mm；然后点火烧结，点火温度1125℃，点火时间95s，调节点火器下风箱闸门使点火负压压力5.5KPa，控制助燃空气压力2.6kPa，抽风负压为9.5KPa，烧结时间为44min，烧结终点温度为200℃，制成热烧结矿；

将热烧结矿趁热破碎筛分，破碎至粒度≤150mm，经筛分去除粒径<5mm的部分，剩余的粒径≥5mm的部分冷却后至≤130℃，获得冷烧结矿；冷却时控制环冷机最后一段烟气温度40℃；

将冷烧结矿置于矿槽，在高炉使用前均匀喷洒含氯抑制剂，制成待入炉的烧结矿成品；所述的含氯抑制剂为为二水氯化钙粉末加水制成的溶液，二水氯化钙粉末粒度≤2mm；喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.4；获得的烧结矿成品的铁品位TFe为59％，碱度为2.5；转鼓强度指数(TI)为65％，还原粉化指数(RDI₊₃.15)为87％，还原度指数(RI)为72％。

实施例2

方法同实施例1，不同点在于：

(1)按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占68％，硼精矿占0％，铁精矿粉占6％，提钒含铬弃渣占2％，白云石占2％，石灰粉占5％，燃料占3％，燃料中无烟煤占总燃料重量的50％；

(2)加水混合时加入的水量为全部混合水分总重量的85％，混合温度80℃，混合时间50s；制粒温度62℃，制粒时间5.5min；颗粒混合料中粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的85％；

(3)全部原料混合后碱度控制在2.0，配碳量按重量百分比为2.5％，MgO含量按重量百分比为3.0％；

(4)布料时控制料层高度为680mm；点火烧结温度1225℃，时间65s，点火负压压力6KPa，控制助燃空气压力2.7kPa，抽风负压为11KPa，烧结时间42min，烧结终点温度为250℃；

(5)冷却时控制环冷机最后一段烟气温度60℃；

(6)含氯抑制剂的喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.5；获得的烧结矿成品的铁品位TFe为60％，碱度为2.0；转鼓强度指数(TI)为70％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为86％，还原度指数(RI)为74％。

实施例3

方法同实施例1，不同点在于：

(1)按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占52％，硼精矿占10％，铁精矿粉占10％，提钒含铬弃渣占8％，白云石占4％，石灰粉占5％，燃料占3.6％，燃料中无烟煤占总燃料重量的30％；

(2)加水混合时加入的水量为全部混合水分总重量的90％，混合温度85℃，混合时间45s；制粒温度63℃，制粒时间5min；颗粒混合料中粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的80％；

(3)全部原料混合后碱度控制在2.2，配碳量按重量百分比为2.9％，MgO含量按重量百分比为3.5％；

(4)布料时控制料层高度为700mm；点火烧结温度1175℃，时间80s，点火负压压力6.5KPa，控制助燃空气压力2.8kPa，抽风负压为10KPa，烧结时间40min，烧结终点温度为300℃；

(5)冷却时控制环冷机最后一段烟气温度50℃；

(6)含氯抑制剂的喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.6；获得的烧结矿成品的铁品位TFe为58％，碱度为2.2；转鼓强度指数(TI)为66％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为88％，还原度指数(RI)为76％。

实施例4

方法同实施例1，不同点在于：

(1)按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占60％，硼精矿占3％，铁精矿粉占8％，提钒含铬弃渣占3％，白云石占3％，石灰粉占10％，燃料占4.2％，燃料中无烟煤占总燃料重量的40％；

(2)加水混合时加入的水量为全部混合水分总重量的83％，混合温度78℃，混合时间55s；制粒温度64℃，制粒时间4min；颗粒混合料中粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的75％；

(3)全部原料混合后碱度控制在2.7，配碳量按重量百分比为3.3％，MgO含量按重量百分比为3.4％；

(4)布料时控制料层高度为750mm；点火烧结温度1150℃，时间85s，点火负压压力7KPa，控制助燃空气压力3kPa，抽风负压为10.5KPa，烧结时间45min，烧结终点温度为220℃；

(5)冷却时控制环冷机最后一段烟气温度45℃；

(6)含氯抑制剂的喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.7；获得的烧结矿成品的铁品位TFe为56％，碱度为2.7；转鼓强度指数(TI)为68％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为90％，还原度指数(RI)为78％。

实施例5

方法同实施例1，不同点在于：

(1)按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占55％，硼精矿占2％，铁精矿粉占7％，提钒含铬弃渣占5％，白云石占5％，石灰粉占10％，燃料占3.3％，燃料中无烟煤占总燃料重量的30％；

(2)加水混合时加入的水量为全部混合水分总重量的88％，混合温度82℃，混合时间50s；制粒温度65℃，制粒时间3.5min；颗粒混合料中粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的75％；

(3)全部原料混合后碱度控制在2.8，配碳量按重量百分比为2.7％，MgO含量按重量百分比为3.7％；

(4)布料时控制料层高度为720mm；点火烧结温度1200℃，时间75s，点火负压压力6KPa，控制助燃空气压力2.5kPa，抽风负压为10.5KPa，烧结时间38min，烧结终点温度为280℃；

(5)冷却时控制环冷机最后一段烟气温度55℃；

(6)含氯抑制剂的喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.8；获得的烧结矿成品的铁品位TFe为55％，碱度为2.8；转鼓强度指数(TI)为69％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为85％，还原度指数(RI)为75％。

Claims

1.一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于按以下步骤：

(1)准备高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿粉、硼精矿粉、铁精矿粉、提钒含铬弃渣、石灰粉、白云石、燃料和返矿作为原料；按重量百分比原料中高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿占50～68％，硼精矿粉占0～10％，铁精矿粉占5～10％，提钒含铬弃渣占2～8％，白云石占2～5％，石灰粉占5～10％，燃料占3～4.2％，其余为返矿；

(2)将燃料破碎至粒度≤3mm的部分占总重量的85％以上，将返矿加水润湿；

(3)准备混合水分，混合水分占全部原料总重量的7.6±0.2％；

(4)将全部原料加水混合，加入的水量为全部混合水分总重量的80～90％，混合温度75～85℃，混合时间45～55s；然后制粒，制粒时加入剩余的混合水分，制粒温度60～65℃，制粒时间3.5～6min；获得的颗粒混合料中，粒径1～3mm的部分占全部颗粒混合料的75～90％；

(5)通过布料机将颗粒混合料布料，控制料层高度为650～750mm；然后点火烧结，点火温度1125～1225℃，点火时间65～95s，调节点火器下风箱闸门使点火负压压力5.5～7KPa，控制助燃空气压力2.5～3kPa，抽风负压为9.5～11KPa，烧结时间为38～45min，烧结终点温度为200～300℃，制成热烧结矿；

(6)将热烧结矿趁热破碎筛分，破碎至粒度≤150mm，经筛分去除粒径<5mm的部分，剩余的粒径≥5mm的部分冷却后至≤130℃，获得冷烧结矿；

(7)将冷烧结矿置于矿槽，在高炉使用前均匀喷洒含氯抑制剂，制成待入炉的烧结矿成品；所述的含氯抑制剂为为二水氯化钙粉末加水制成的溶液；喷洒量按氯化钙为冷烧结矿总重量的万分之0.4～0.8。

2.根据权利要求1所述的一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于获得的烧结矿成品的转鼓强度指数为65～70％，还原粉化指数(RDI_+3.15)为85～90％，还原度指数为72～78％。

3.根据权利要求1所述的一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于所述的含铬型钒钛磁铁矿的铁品位为60.0～67.0％，按重量百分比含SiO₂2.0～5.0％，CaO 0.1～2.0％，MgO 0.6～1.8％，Al₂O₃ 1.5～3.0％，TiO₂ 2～12％，V₂O₅ 0.3～1.5％，Cr₂O₃0.2～1.0％；粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥50％。

4.根据权利要求1所述的一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于所述的铁精矿粉的铁品位TFe为45.0～65.0％，粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥70％。

5.根据权利要求1所述的一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于所述的硼精矿粉的铁品位TFe为50.0～60.0％，B₂O₃ 3～10％，粒度≤0.5mm，并且粒度<0.074mm的部分占总重量≥85％。

6.根据权利要求1所述的一种高品位高钒含铬型钒钛磁铁精矿混合料制备烧结矿的方法，其特征在于步骤(4)中，全部原料混合后碱度控制在2.0～2.8，配碳量按重量百分比为2.5～3.3％，MgO含量按重量百分比为3.2～3.7％。