CN107400773B

CN107400773B - 一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法

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Publication number: CN107400773B
Application number: CN201710620532.9A
Authority: CN
Inventors: 薛向欣; 汤卫东; 杨松陶; 杨合; 姜涛
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2017-07-26
Filing date: 2017-07-26
Publication date: 2018-12-07
Anticipated expiration: 2037-07-26
Also published as: CN107400773A

Abstract

本发明涉及一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，包括如下步骤：用磨矿设备对高钛型钒钛磁铁矿进行细球磨预处理；干燥；将干燥后的矿粉和膨润土干混，之后喷水湿混；将湿混后的原料置于25～30℃的条件进行焖料后放入造球机中制备生球；干燥生球；然后进行焙烧，将球团升温至800～900℃；然后，按升温至1140～1180℃焙烧；之后，进行降温，等降至300℃后取出，进行空冷。本发明的方法有效提高高钛型钒钛磁铁矿的成球性能和成球速度，让生球强度达到最佳，而且焙烧温度较低、时间短，能够达到熟球抗压强度的要求，显著提高了高钛型钒钛磁铁矿球团的生产效率。

Description

一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法

技术领域

本发明属于炼铁原料生产技术，具体涉及一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法。

背景技术

随着钒钛磁铁矿冶炼技术的发展，使得高钛型钒钛矿中的有价元素Fe，Ti，V，Cr等得到了有效利用，而且高炉钛渣，钢渣等尾渣资源的综合利用为我国提供了宝贵的钛、铬和钒资源。随着钒钛磁铁矿选矿技术的进步和选矿成本降低，钒钛磁铁矿的产量和铁品位得到了提高。四川是中国储量最大的钒钛磁铁矿区，其攀西红格地区的钒钛磁铁矿是一种复杂多元素共伴生矿，其主要的Fe和Ti元素组成了磁铁矿，钛磁铁矿和钛铁矿，钒伴生在磁铁矿中形成钒磁铁矿，铬伴生在磁铁矿中形成铬磁铁矿。攀西矿区的钒钛磁铁矿储量较大，约占全国的74％，对其有价元素的综合利用有着可观的前景，所以钒钛磁铁矿有着较高的经济价值。

高炉冶炼的炉料结构为高碱度烧结矿配加酸性球团矿和高品位块矿，球团在高炉生产中的比例约占20％，而且比例也不断在提高，其冶金性能对高炉冶炼有着很重要的影响。所以对钒钛磁铁矿球团各方面性能的研究对钒钛磁铁矿的综合利用有着重要的意义。而丰富的钒钛磁铁矿储量能够减轻我国钢铁企业对进口铁矿的依赖并降低成本。

采用现有技术处理攀西红格高钛型钒钛磁铁矿制备球团时，经过一段磨矿所选出的高钛型钒钛矿磁铁矿粒度粗细不均，铁矿大颗粒表面较为光滑，部分颗粒表面粗糙，并且具有棱角分明的特点，成球性较差；另外，由于钒钛磁铁矿亲水性差，对水敏感，造球过程中水分小范围拨动也会造成生球强度明显下降，所制成的生球其爆裂温度低，在生球干燥过程中产生大量粉末而明显降低生产效率，严重时会造成生产过程不能正常进行。此外，在现有的钒钛球团的制备过程，还存在预热时间长，焙烧时间和温度范围大，球团质量，元素的转变和冶金性能不明确等问题。因此，高钛型钒钛磁铁矿生产球团技术难度较大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，本发明利用攀西红格的高钛型钒钛磁铁矿为原料，对其进行预处理，之后添加适量的膨润土和水量，来提高高钛型钒钛磁铁矿的成球性能和成球速度；然后在一定的干燥条件下，得到干燥后的球团，最后通过焙烧制度的研究，在较短的焙烧温度和时间内，得到符合高炉入炉质量标准的球团。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，其特征在于，其包括：

预处理：对高钛型钒钛磁铁矿进行球磨，制得高钛型钒钛磁铁矿粉，使其粒径小于75μm的占比大于85％～95％；

原料干燥：对所述预处理后的高钛型钒钛磁铁矿粉进行干燥，使其水分小于等于1.3％；

混料阶段：将所述干燥后的高钛型钒钛磁铁矿粉和膨润土干混15～20min，之后喷水湿混15～20min；

焖料阶段：将所述湿混后的原料置于25～30℃的恒温条件内进行焖料25～35min；

造球阶段：将所述焖料后的原料放入造球机中制备直径为10～12.5mm的生球；

球团干燥阶段；将所述生球放入干燥箱内，按5～10℃/min的升温速率进行升温，升温到105～110℃时保温2～3h；之后，按5～10℃/min的降温速率进行降温；

焙烧阶段：将所述干燥后的生球进行焙烧，将球团按10～12℃/min的升温速率升温至800～900℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1140～1180℃，焙烧10～15min；之后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，等降至300℃后取出，进行空冷，制得高钛型钒钛磁铁矿球团。

如上所述的方法，优选地，所述高钛型钒钛磁铁矿中的TFe含量为50％～58％，FeO含量为25％～30％，TiO₂含量为10％～15％，Cr₂O₃含量为0.5％～1％，V₂O₅含量为0.5％～1.5％。

如上所述的方法，优选地，在所述预处理中，采用锥形球磨机、卧式球磨机或干式矿粉球磨机进行球磨。

如上所述的方法，优选地，所述原料干燥的温度为105～108℃，干燥时间为2～3h。

如上所述的方法，优选地，所述膨润土的加入量为所述高钛型钒钛磁铁矿粉重量的0.5～0.8％。

如上所述的方法，优选地，所述膨润土为钙基膨润土、氢基膨润土或有机膨润土。

如上所述的方法，优选地，所述混料阶段的喷洒水量为所述干混后的高钛型钒钛磁铁矿粉总重量的7～8.5％。

如上所述的方法，优选地，所述造球阶段制备生球包括如下步骤：用水将所述原料进行分散，待成粒后，边喷水边撒原料，待母球直径达到2～3mm时，留下粒度均匀的母球，继续边喷水边均匀撒原料，至球团的直径达到9～10mm时，停止喷水；按照1～2min的间隔均匀撒料，待球团直径在10～12.5mm范围内时，停止撒料，造球机继续转动4～5min后获得生球。

如上所述的方法，优选地，所述造球机的转速设为26～31r/min，倾角设为44～48°。

如上所述的方法，优选地，所述焙烧采用卧式马弗炉、球团焙烧炉或高温烧结炉。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，主要适用于高钛型钒钛磁铁矿进行球团的制备，首先对高钛型钒钛磁铁矿进行预处理、干燥、混料配加膨润土干混和适量的水分经过湿混后，进行恒温焖料，之后进行造10～12.5mm的球团；然后在一定的干燥条件下进行干燥处理；干燥后，在一定的焙烧条件下进行焙烧，得到符合高炉入炉标注的高钛型钒钛磁铁矿球团；

2.本发明方法中采用了球磨预处理，使高钛型钒钛磁铁矿的粒径小于75μm的占比大于85％～95％；有效提高红格高钛型钒钛磁铁矿的成球性能和成球速度，让生球强度达到最佳；

3.本发明方法的焖料阶段在25～30℃的室温范围内进行恒温焖料，可以减慢水分蒸发的速率和减少水分的损失量，减小混合料的湿度波动；

4.本发明方法的造球阶段中，造球机转速在26～31r/min范围内，倾角在44～48°范围内，成球效率最佳，而且将混合料的损耗控制在最小范围内；

5.本发明方法的球团干燥阶段中，按5～10℃/min的升温速率进行升温，升温到105～110℃，并保温2～3h；保温结束后，按5～10℃/min的降温速率进行降温，干燥时间缩短，球团表面完整，而且干燥后球团的抗压强度达到较好的水平；

6.本发明方法的焙烧阶段中，按10～12℃/min的升温速率升温至800～900℃后，按4～6℃/min的升温速率升温至1140～1180℃，焙烧时间为10～15min，与其他球团焙烧技术相比，无需预热，而且焙烧温度较低、时间短，能够达到熟球抗压强度的要求，显著提高了高钛型钒钛磁铁矿球团的生产效率，且节省能源，降低了成本。

7.本发明方法制得的高钛型钒钛磁铁矿球团，低温还原粉化性率RDI_+3.15在91.5～94.3％范围内，远大于标准所要求的65％；还原膨胀率RSI在5.6～8.1％范围内，表明还原膨胀率小；还原性RI在69.35～75.9％范围内，表明还原性高；软化开始温度在1139～1153℃范围内，软化结束温度1275～1283℃范围内，压差陡升温度在1308～1320℃范围内，滴落温度在1547～1559℃范围内，软化温度区间128～138℃范围内，软熔温度区间在235～244℃区间内，软熔温度高，并且软熔区间窄，所以高钛型钒钛磁铁矿球团在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好。

附图说明

图1为本发明方法制备的球团在不同温度下的X射线衍射(XRD)图谱。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

本发明实施例选用的高钛型钒钛磁铁矿为四川攀西红格地区高钛型钒钛磁铁矿，其主要成分变化范围按重量百分比分别是：TFe含量为50％～58％，TiO₂含量为10％～15％，FeO含量为25％～30％，Cr₂O₃含量为0.5％～1％，V₂O₅含量为0.5％～1.5％。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿的粒度分布按照GB/T10322.7-2004标准来测定。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿球团的抗压强度按照GB/T14201-1993标准来测定。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿低温还原粉化率根据国标GB/T13242-1991来测定。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿还原膨胀指数采用GB/T13240-1991标准。

本发明实施例中高钛型钒钛磁铁矿还原性测定采用GB/T13241-1991标准。

下面参考具体实施例，对本发明进行说明，需要说明的是，这些实施例仅仅是说明性的，而不能理解为对本发明的限制。

实施例1

一种预处理高钛型钒钛磁铁矿球团的制备方法，该方法包括：

1.预处理

取高钛型钒钛磁铁矿于锥形球磨机或卧式球磨机或干式矿粉球磨机等磨矿设备中对高钛型钒钛磁铁矿进行精细球磨，制得高钛型钒钛磁铁矿粉。其中，锥形球磨机参数为：磨矿量为4kg，转速为90r/min，磨矿浓度为65％～75％，装球量为10kg，球磨时间为1～60min；卧式球磨机参数为：磨矿量2～5kg，转速为35～55r/min，球磨时间为1～60min，装球量为25kg；干式矿粉球磨机参数为：磨矿量2～5kg，转速为30～45r/min，球磨时间为1～60min，装球量为25kg。

采用湿筛的方法对预处理过的高钛型钒钛磁铁矿粉进行粒级测定，使其粒径要求达到小于75μm的占比大于85％～95％后进行混料操作，否则返回第一步，因研究发现当粒径小于75μm的占比大于85％～95％时，生球强度达到最优值，可作为造球原料，否则需要对高钛型钒钛磁铁矿粉进行磨矿预处理。

2.原料干燥

取预处理后的高钛型钒钛磁铁矿粉，先在干燥箱内进行干燥处理。干燥温度为105～108℃，干燥时间为2～3h，使高钛型钒钛磁铁矿粉的水分小于等于1.3％的范围。

经过检测高钛型钒钛磁铁矿粉的水分在1.1％～1.3％这个范围为结晶水含量，超过此范围的为自由水；为避免自由水影响干混效果，如膨润土吸收铁矿中的水分后会团聚在一起而降低了与铁矿的混匀效果；同时为在湿混过程中为保证精确调整水分含量，避免铁矿中的水分影响湿混后料中的实际水分，因此，将铁矿粉水分控制在≤1.3％的范围内。

3.混料阶段

首先将占其重量0.5～0.8％的膨润土加入到5kg处理后的高钛型钒钛磁铁矿粉中进行干混处理，干混时间为15～20min。经大量实验研究发现，当膨润土含量低于0.5％时，造球混合料的黏结性和成球性较差，而高于0.8％时，水分会被过多的膨润土吸收，在造球过程中不能及时被挤出到球团表面，导致成球速度下降。

球团在生产过程中影响生球性能的因素很多，不仅取决于膨润土本身性能，还与原料本身的特性及膨润土与原料的适应性有关，要做出适宜膨润土的选择，还必须进行造球试验，以确定适宜的膨润土种类及用量、原料预处理方式和造球工艺制度，以生球落下强度、抗压强度及爆裂温度作为生球质量的判据。本方法中经过无数次试验验证，最终选择的膨润土为钙基膨润土、氢基膨润土或有机膨润土等粘结剂。

然后对高钛型钒钛磁铁矿进行洒水湿混，其中水通过喷雾器均匀喷洒到干混好的矿粉上，进行边翻料边喷水的湿混操作，总水量为高钛型钒钛磁铁矿总重量的7～8.5％，湿混的时间为15～20min。经大量实验研究表明，当喷洒水量低于7％时，导致混合料容易粘于造球机和积聚于挡球板上，降低了成球率；而喷洒水量高于8.5％时，导致混合料在造球过程中团聚而不易分散于母球表面，降低了母球生长速度。

4.焖料阶段

将湿混后的原料放入不锈钢盆内，用盖盖住防止水分蒸发减少，然后将容器置于25～30℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为25～35min。本发明中采用恒温温度在25～30℃范围内是为了减慢水分蒸发的速率和减少水分的损失量；同时将焖料温度保持恒定，是为了减少外界温度和水分对混合料的干扰，让焖料过程保持稳定。该焖料过程与现有不保持恒温焖料的技术相比，混合料的湿度波动小，混合料的润湿效果更佳。

5.造球阶段

将焖完料的原料进行造球操作，所述造球操作中的造球机的运行参数为：圆盘直径为1m时，转速为26～31r/min，倾角为44～48°，总造球时间为25～35min。经大量实验研究发现，选择转速在26～31r/min范围内，当转速小于26r/min时，新添加的混合料会积聚于球盘下部，不能随球盘滚到母球上，降低了造球速度；而当转速高于31r/min时，新添加的混合料会因为速度过大，积聚于刮板上，降低了与母球的接触效率，而降低了母球长大速度；选择倾角范围为44°～48°，当倾角小于44°时，会导致粒度较小的料积聚于整体球团的下部，母球长大速率减慢，降低了球团的生产效率；而当倾角大于48°时，会降低造球机的填充率，若填充率过小，会降低球团的生产效率。

在造球开始阶段，用水将撒于造球机内的高钛型钒钛磁铁矿进行分散，待成粒后，用喷水器边喷水边撒料，待母球直径达到2～3mm时，只留下部分适量且粒度均匀的母球，然后继续边用喷水器喷水边均匀撒料，使球团的生长更均匀。待球团的直径达到9～10mm时，停止喷水。按照1～2min的间隔均匀撒料，待球团直径在10～12.5mm范围内时，停止撒料，造球机继续转动4～5min，使得球团强度增强。滚动结束后，将球团取出，平铺在托盘中，获得生球球团。

6.球团干燥阶段

将铺好生球的托盘放入干燥箱内，按5～10℃/min的升温速率进行升温，升温到105～110℃，并保温2～3h；保温结束后，按5～10℃/min的降温速率进行降温。

经大量实验研究发现，当升温速率低于5℃/min时，会增加干燥时间；而升温速率大于10℃/min时，由于球团外部和内部的温差增大，引起水分向外扩散速度变大，会导致生球结构疏松，生球质量较差，所以选择升温速率在5～10℃/min范围内；当降温速率低于5℃/min时，会延长干燥时间，不利于提高干燥效率；而降温速率大于10℃/min时，由于球团外部比内部温度低，而导致球团外层收缩过快而导致球团破裂。同时在此范围内的干燥生球抗压强度可达到36～48N/个，高于一般钒钛磁铁矿球团干燥处理后的抗压强度，成球率可达到95％以上。

7.焙烧阶段

首先将球团按10～12℃/min的升温速率升温至800～900℃；之后，按4～6℃/min的升温速率升温至1140～1180℃，焙烧时间为10～15min；之后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，等降至300℃后取出，进行空冷，获得熟球球团。

其中，采用的焙烧方法可包括：卧式马弗炉、球团焙烧炉、高温烧结炉。所述卧式马弗炉由多段式温度控制程序控制，温度最高可达1350℃；所述球团焙烧炉由多段式温度控制程序控制，最高温可达1400℃；所述高温烧结炉由多段式温度控制程序控制，温度最高可达1600℃，可按球团重量与鼓入气体流量的比例1:1～1:3鼓入空气或者氧气；其中，所述球团重量的单位为kg，所述气体流量单位为m³/h。

8.冶金性能检测

通过按现有的标准和实验方法，对高钛型钒钛磁铁矿球团的冶金性能进行试验，测得低温还原粉化性率RDI_+3.15在91.5～94.3％范围内，远大于标准所要求的65％；还原膨胀率RSI在5.6～8.1％范围内，表明还原膨胀率小；还原性RI在69.35～75.9％范围内，表明还原性高；软化开始温度在1139～1153℃范围内，软化结束温度1275～1283℃范围内，压差陡升温度在1308～1320℃范围内，滴落温度在1547～1559℃范围内，软化温度区间128～138℃范围内，软熔温度区间在235～244℃区间内，软熔温度高，并且软熔区间窄。结果表明，高钛型钒钛磁铁矿球团在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好，具有较优的冶金性能。其中，较优的冶金性能的指标包括低温还原粉化率RDI_+3.15大于65％，还原膨胀率RSI小于15％，还原性RI大于60％，软熔区间窄且小于250℃。

9.物相检测

对干燥后的球团进行不同温度下的焙烧试验，然后利用X射线衍射(XRD)分别对不同温度下的球团进行检测，以获得有价元素Fe、Ti、Cr和V元素的物相转变过程。如图1所示，为本发明上述方法制备的高钛型钒钛磁铁矿球团在不同温度下的XRD，经过物相分析可知，元素的物相转变过程包括Fe₃O₄→Fe₂O₃；FeTiO₃和Fe_2.75Ti_0.25O₄→Fe₂Ti₃O₉→Fe₂TiO₅；Fe₂VO₄→Fe_2.5V_7.5O₁₆→V_1.93Cr_0.07O₃和(Cr_0.05V_0.95)₂O₃；FeCr₂O₄→(Cr_0.05V_0.95)₂O₃；为高钛型钒钛磁铁矿在炼铁生产应用中提供依据和参考。

实施例2

一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，本实施例是在实施例1的基础上，具体操作步骤如下：

1.预处理

取4kg高钛型钒钛磁铁矿于锥形球磨机中，转速为90r/min，磨矿浓度为70％，装球量为10kg，球磨时间为30min。

磨矿结束后，通过湿筛测量高钛型钒钛磁铁矿的粒级分布，其颗粒尺寸小于75μm的占92％。

2.原料干燥

将预处理后的高钛型钒钛磁铁矿于抽风干燥箱内，在108℃温度下，干燥2h，测得干燥后的高钛型钒钛磁铁矿的水分为1.13％。

3.混料阶段

将其重量0.6％的钙基膨润土加入到烘干好的红格高钛型钒钛磁铁矿中进行15min的干混，干混完成后，用高压喷雾器向矿粉边均匀洒水边翻料，将矿粉均匀打湿，其中喷水量为矿粉重量的7.5％，喷水完成后进行15min的湿混。

4.焖料阶段

将湿混后的料置于不锈钢盆内，加盖置于28℃的恒温箱内进行30min的焖料。

5.造球阶段

焖料结束后，在圆盘直径为1m，转速为27r/min，倾角为45°的球盘机上进行造球，总造球时间为28min，球团直径在10～12.5mm范围内。

6.球团干燥阶段

造球结束后，将球团平铺在托盘上，将托盘置于鼓风干燥箱内，按5℃/min的升温速率进行升温，干燥温度为105℃，保温时间为2h；保温结束后，按5℃/min的降温速率进行降温；降至室温后，取出进行抗压强度实验，抗压强度为45N/个，成球率为97％。

7.焙烧阶段

球团焙烧操作选择卧式马弗炉，先取0.5kg干燥完成的球团，置于卧式马弗炉的恒温区，炉门前通风口处按气体流量为1.1m³/h进行鼓空气，按10℃/min的升温速率进行升温至850℃，然后按4℃/min的升温速率升温至1150℃，焙烧时间为10min；焙烧结束后，按5℃/min的降温速率进行降温；等降至300℃后取出，进行空冷。

将焙烧完成的球团按照GB/T14201-1993标准测定，取60个球团进行测定，抗压强度取测量值的算术平均值为2763N，符合高炉入炉标准。

8.冶金性能检测

将上述制备的熟球进行冶金性能检测：测得低温还原粉化性率RDI_+3.15为92.63％；还原膨胀率RSI为6.52％；还原性RI为72.31％；软化开始温度为1147℃，软化结束温度为1281℃，压差陡升温度为1308℃，滴落温度为1547℃，软化温度区间为134℃，软熔温度区间为239℃。结果表明本实施例制备的球团冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料。

9.物相检测

本实施例制备的高钛型钒钛磁铁矿球团在不同温度下的XRD同图1所示。

实施例3

本实施例是在实施例1的基础上，具体操作如下：

1.预处理

取5kg高钛型钒钛磁铁矿于卧式球磨机中，转速为40r/min，装球量为25kg，球磨时间为25min。

磨矿结束后，通过湿筛测量高钛型钒钛磁铁矿的粒级分布，其颗粒尺寸小于75μm的占86％。

2.原料干燥

将预磨处理的高钛型钒钛磁铁矿和其重量0.7％的氢基膨润土于抽风干燥箱内，在105℃温度下，干燥2.1h，测得铁矿含水量为1.15％。

3.混料阶段

将氢基膨润土加入到高钛型钒钛磁铁矿粉中进行18min的干混，干混完成后，用高压喷雾器向矿粉边均匀洒水边翻料，将矿粉均匀打湿。喷水量为矿粉重量的8.0％，喷水完成后进行18min的湿混。

4.焖料阶段

将湿混后的料置于不锈钢盆内，加盖置于28℃的恒温箱内进行35min的焖料。

5.造球阶段

焖料结束后，在圆盘直径为1m，转速为28r/min，倾角为46°的球盘机上进行造球，总造球时间为30min，球团直径在10～12.5mm范围内。

6.球团干燥阶段

造球结束后，将球团平铺在托盘上，将托盘置于鼓风干燥箱内，按8℃/min的升温速率进行升温，干燥温度为108℃，保温时间为2.2h；保温结束后，按10℃/min的降温速率进行降温。降至室温后，取出进行抗压强度实验，抗压强度为42N/个，成球率为95％。

7.焙烧阶段

球团焙烧操作选择球团焙烧炉，先取0.5kg干燥完成的球团，置于球团焙烧炉的恒温区，在炉底按通风口处以气体流量为1.3m³/h进行鼓空气，按11℃/min的升温速率进行升温至900℃，然后按5℃/min的升温速率升温至1162℃，焙烧时间为12min；焙烧结束后，按6℃/min的降温速率进行降温。等降至300℃后取出，进行空冷。

将焙烧完成的球团按照GB/T14201-1993标准测定，取60个球团进行测定，抗压强度取测量值的算术平均值为3043N，符合高炉入炉标准。

8.冶金性能检测

将上述制备的熟球进行冶金性能检测：测得低温还原粉化性率RDI_+3.15为93.6％；还原膨胀率RSI为6.53％；还原性RI为74.37％；软化开始温度为1139℃，软化结束温度为1275℃，压差陡升温度为1313℃，滴落温度为1549℃，软化温度区间为136℃，软熔温度区间为236℃，结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料。

9物相检测

本实施例制备的高钛型钒钛磁铁矿球团在不同温度下的XRD，同图1所示。

实施例4

本实施例是在实施例1的基础上，具体操作如下：

1.预处理

取5kg高钛型钒钛磁铁矿于干式矿粉球磨机中，转速为45r/min，装球量为25kg，球磨时间为35min。

磨矿结束后，通过湿筛测量高钛型钒钛磁铁矿的粒级分布，其颗粒尺寸小于75μm的占89％。

2.原料干燥

将预磨处理的高钛型钒钛磁铁矿和其重量0.8％的有机膨润土于抽风干燥箱内，在105℃温度下干燥2.3h，测得干燥后的该铁矿含水量为1.12％

3.混料阶段

将有机膨润土加入到高钛型钒钛磁铁矿粉中进行18min的干混，干混完成后，用高压喷雾器向矿粉边均匀洒水边翻料，将矿粉均匀打湿。喷水量为矿粉重量的8.5％，喷水完成后进行18min的湿混。

4.焖料阶段

将湿混后的料置于不锈钢盆内，加盖置于30℃的恒温箱内进行32min的焖料。

5.造球阶段

焖料结束后，在圆盘直径为1m，转速为30r/min，倾角为48°的球盘机上进行造球，总造球时间为35min，球团直径在10～12.5mm范围内。

6.球团干燥阶段

造球结束后，将球团平铺在托盘上，将托盘置于鼓风干燥箱内，按10℃/min的升温速率进行升温，干燥温度达110℃，保温2.4h；保温结束后，按8℃/min的降温速率进行降温。降至室温后，取出球团进行抗压强度实验，抗压强度为48N/个，成球率为96％。

7.焙烧阶段

球团焙烧操作选择高温烧结炉，先取1kg干燥完成的球团，置于球团焙烧炉的恒温区，在炉上口按气体流量为1.8m³/h进行鼓空气，按10℃/min的升温速率进行升温至900℃，然后按6℃/min的升温速率升温至1158℃，焙烧时间为11min；焙烧结束后，按8℃/min的降温速率进行降温。等降至300℃后取出，进行空冷。

将焙烧完成的球团按照GB/T14201-1993标准测定，取60个球团进行测定，抗压强度取测量值的算术平均值为3457N，符合高炉入炉标准。

8.冶金性能检测

将上述制备的熟球进行冶金性能检测：测得低温还原粉化性率RDI_+3.15为93.7％；还原膨胀率RSI为5.6％；还原性RI为75.26％；软化开始温度为1142℃，软化结束温度为1275℃，压差陡升温度为1315℃，滴落温度为1550℃，软化温度区间为133℃，软熔温度区间为235℃，结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料。

9物相检测

实施例5

本实施例是在实施例1的基础上，具体操作如下：

1.预处理

取3kg高钛型钒钛磁铁矿于锥形球磨机中，转速为90r/min，磨矿浓度为75％，装球量为10kg，球磨时间为25min。

磨矿结束后，通过湿筛测量高钛型钒钛磁铁矿的粒级分布，其颗粒尺寸小于75μm的占91％。

2.原料干燥

将预磨处理的高钛型钒钛磁铁矿于抽风干燥箱内，在108℃温度下，干燥2.5h，测得其含水量为1.13％，并将其重量的0.6％的钙基膨润土在108℃温度下，干燥2h。

3.混料阶段

将钙基膨润土加入到烘干好的高钛型钒钛磁铁矿中进行16min的干混，干混完成后，用高压喷雾器向矿粉边均匀洒水边翻料，将矿粉均匀打湿。喷水量为矿粉重量的7.8％，喷水完成后进行16min的湿混。

4.焖料阶段

将湿混后的料置于不锈钢盆内，加盖置于30℃的恒温箱内进行28min的焖料。

5.造球阶段

焖料结束后，在圆盘直径为1m，转速为30.5r/min，倾角为46.5°的球盘机上进行造球，总造球时间为30min，球团直径在10～12.5mm范围内。

6.球团干燥阶段

造球结束后，将球团平铺在托盘上，将托盘置于鼓风干燥箱内，按5℃/min的升温速率进行升温，干燥温度为106℃，保温时间为3h；保温结束后，按5℃/min的降温速率进行降温。降至室温后，取出球团进行抗压强度实验，抗压强度为39N/个，成球率为98％。

7.焙烧阶段

球团焙烧操作选择卧式马弗炉，先取0.5kg干燥完成的球团，置于卧式马弗炉的恒温区，炉门前通风口处按气体流量为1.3m³/h进行鼓空气，按10℃/min的升温速率进行升温至880℃进，然后按5℃/min的升温速率升温至1175℃，焙烧时间为15min；焙烧结束后，按6℃/min的降温速率进行降温。等降至300℃后取出，进行空冷。

将焙烧完成的球团按照GB/T14201-1993标准测定，取60个球团进行测定，抗压强度取测量值的算术平均值为3049N，符合高炉入炉标准。

8.冶金性能检测

将熟球进行冶金性能检测：测得低温还原粉化性率RDI_+3.15为94.3％；还原膨胀率RSI为5.8％；还原性RI为75.9％；软化开始温度为1148℃，软化结束温度为1276℃，压差陡升温度为1314℃，滴落温度为1552℃，软化温度区间为128℃，软熔温度区间为238℃，结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料。

9物相检测

本实施例制备高钛型钒钛磁铁矿球团在不同温度下的XRD，同图1所示。

对比例

采用现有技术制备球团，本发明参考现有专利公开号为CN104862472A，一种钒钛球团矿及其制备方法进行制备，采用其实施例1中方法进行，具体包括：取10kg高钛型钒钛磁铁矿和0.2kg钙基膨润土装入混料机内进行混料10min，然后将混合料放入卧式球磨机内润磨60min，然后利用圆盘造球机(转速23r/min，倾角46°)造球，总时间为5min。然后将生球放入干燥箱内，干燥箱参数为初始温度为200℃，以3℃/min的升温速率升至450℃并保温5min。然后放入马弗炉内于900℃下预热12min，随后将预热好的球团放入1200℃的管式炉内焙烧20min，最后获得熟球。

按照上述专利文献中的球团制备方法，高钛型钒钛磁铁矿球团的成球率较低为27％，干燥完成后的球团抗压强度为19N/个，焙烧完成后的球团抗压强度为1983N。经球团冶金性能测定后，其低温还原粉化性率RDI_+3.15为82.7％，还原膨胀率RSI为14.8％；还原性RI为63.5％；软化开始温度为1168℃，软化结束温度为1312℃，压差陡升温度为1305℃，滴落温度为1558℃，软化温度区间为144℃，软熔温度区间为253℃。按现有技术的制备方法，结果说明其成球性差，成球率低，干燥温度高，焙烧时间长，生球强度和熟球强度低，而且对球团的冶金性能影响较大，降低了低温还原粉化性率和还原性，提高了还原膨胀率，且软熔区间变宽超过了250℃，结果说明低温冶金性能差。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明做其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims

1.一种预处理高钛型钒钛磁铁矿制备球团的方法，其特征在于，其包括：

球团干燥阶段：将所述生球放入干燥箱内，按5～10℃/min的升温速率进行升温，升温到105～110℃时保温2～3h；之后，按5～10℃/min的降温速率进行降温；

焙烧阶段：将所述干燥后的生球进行焙烧，将球团按10～12℃/min的升温速率升温至800～900℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1140～1180℃，焙烧10～15min；之后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，等降至300℃后取出，进行空冷，制得高钛型钒钛磁铁矿球团；

其中，所述高钛型钒钛磁铁矿中的TFe含量为50％～58％，FeO含量为25％～30％，TiO₂含量为10％～15％，Cr₂O₃含量为0.5％～1％，V₂O₅含量为0.5％～1.5％；

所述膨润土的加入量为所述高钛型钒钛磁铁矿粉重量的0.5～0.8％；

所述混料阶段的喷洒水量为所述干混后的高钛型钒钛磁铁矿粉总重量的7～8.5％；

所述原料干燥的温度为105～108℃，干燥时间为4～5h。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述预处理中，采用锥形球磨机、卧式球磨机或干式矿粉球磨机进行球磨。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膨润土为钙基膨润土、氢基膨润土或有机膨润土。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造球阶段制备生球包括如下步骤：用水将所述原料进行分散，待成粒后，边喷水边撒原料，待母球直径达到2～3mm时，留下粒度均匀的母球，继续边喷水边均匀撒原料，至球团的直径达到9～10mm时，停止喷水；按照1～2min的间隔均匀撒料，待球团直径在10～12.5mm范围内时，停止撒料，造球机继续转动4～5min后获得生球。

5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述造球机的转速设为26～31r/min，倾角设为44～48°。

6.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述焙烧采用卧式马弗炉、球团焙烧炉或高温烧结炉。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述焙烧采用卧式马弗炉、球团焙烧炉或高温烧结炉。