CN107881335A - 一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法 - Google Patents

一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，其包括如下步骤：S1、对低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土原料干燥，S2、混料，S3、造球，S4、球团干燥，S5、焙烧获得球团矿。本发明方法利用攀西红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿为原料，制备出符合高炉入炉质量标准的球团矿，充分发挥红格北矿的低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的特点，制备的球团矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好，同时Fe和Ti的回收率较高，可作为生产富钛料和含铬生铁的原料。

Description

一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法
技术领域
本发明属于炼铁原料生产技术，具体涉及一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法。
背景技术
四川攀枝花红格北矿做为内陆钢铁的后备资源，属于一种低铬、高钛型钒钛磁铁矿，其中丰富的钛资源可以为生产钛渣、海绵钛、人造金红石、钛白、钛合金、钛金属等钛材提供基础原料。而钛被广泛运用于航空、航天、军工、冶金、冶金、医疗、机械等领域，具有重要的战略地位。
中国地区的钛资源主要分布在攀西、攀枝花和承德地区的钒钛磁铁矿和钛铁矿。但是钛矿资源属于多金属共生矿，按照现有的冶炼技术，其综合利用效率低效，除铁资源的利用率较高，作为副产品的钛渣，其提钛率低、且大部分钛渣用于生产低附加值产品，而且堆弃的高炉钛渣不仅没有得到高价值的利用，而且废渣对环境造成严重的污染。
鉴于红格低铬型钒钛磁铁矿资源的重要性，目前国内外尚未有将其应用于高炉生产的工艺、冶炼的技术，特别是将钛铁矿资源和低铬型钒钛磁铁矿结合起来制备球团矿进行高炉冶炼的利用，同时对其球团矿的冶金性能的研究尚处于空白，因此，对红格低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿，并对其在高炉流程中的研究将为今后红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的合理利用提供理论依据和技术基础。而钛铁矿资源作为国内生产钛的原料，存在生产流程长、过程复杂、设备维修费用高等问题。因此如何采用含钛原料能高效生产富钛料的途径，需要新的思路，如果将钛铁矿和高铬型钒钛矿结合起来综合利用，不仅能提高高炉钛渣的钛品位，而且生产效率也远大于其它生产富钛料的技术路径，因此需要摸索一种将钛铁矿和高铬型钒钛矿结合起来制备球团矿的方法。
采用现有技术制备攀西红格低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿的球团矿时，存在生球质量差，成球时间长，熟球强度低，冶金性能低于一般水平。因此，低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿生产球团矿的技术难度较大。
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，本发明提供一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，本发明利用攀西红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿为原料，确定合适的球团矿生产工艺，制备符合高炉入炉质量标准的球团矿，充分发挥红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的特点，可作为生产富钛料和含铬生铁的原料。
(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：
一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，其包括如下步骤：
S1、原料干燥：对低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土进行干燥，使其水分小于等于1.4％；
S2、混料：将干燥后的所述低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土干混10～15min，之后喷水，进行湿混；
S3、造球：将上述处理后的原料放入造球机中制备直径为10～12.5mm的生球；
S4、球团干燥：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；
S5、焙烧：将干燥后的所述生球进行焙烧，将球团按10～12℃/min的升温速率升温至900～1000℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1260℃，焙烧15～20min；之后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，降至300℃后取出，制得低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿的球团矿。
如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述低铬型钒钛磁铁矿中的TFe含量为50％～57％，FeO含量为23％～28％，TiO2含量为10％～15％，Cr2O3含量为0.3％～0.5％，V2O5含量为0.3％～1.4％，CaO含量为0.8～1.5％，SiO2含量为3.7～4.5％，Al2O3含量为2.4～2.9％；
所述钛铁矿中的TFe含量为30％～40％，FeO含量为10％～15％，TiO2含量为45％～55％，CaO含量为0.5～1.0％，SiO2含量为5～6％，Al2O3含量为0.5～1.0％。
如上所述的方法，优选地，所述低铬型钒钛磁铁矿的粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内；
所述钛铁矿的粒径小于75μm的占比在75％～95％范围内。
如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述干燥的温度为104～108℃，干燥时间为3～4.5h。
如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述低铬型钒钛磁铁矿的用量为10～60重量份，所述钛铁矿的用量为10～30重量份，所述膨润土占所述低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总质量的1～2％。
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，在步骤S2中，所述喷水为喷洒雾状水，用水量占所述低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.5～12％，所述湿混的混料时间10～15min。
如上所述的方法，优选地，在步骤S3造球前，将所述步骤S2湿混后的原料置于25～30℃的恒温条件内进行焖料30～35min。
如上所述的方法，优选地，在所述步骤S3造球中，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，其中，所述造球机的转速设为25.5～30.2r/min，倾角设为43°～47°。
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。
本发明方法采用的低铬型钒钛磁铁矿的粒度分布在小于75μm的占比在70％～75％范围内，同时钛铁矿的粒度分布在小于75μm的占比在75％～95％范围内，可让制备的生球强度达到最佳。
本发明方法对湿混后原料进行焖料，焖料在25～30℃的室温范围内进行恒温焖料，水分蒸发速率小，水分损失量小，混合料的湿度波动小，有效保证制备的球团的强度。
本发明方法的造球阶段中，造球机转速在25.5～30.2r/min范围内，倾角在43°～47°范围内，成球效率最佳，而且使混合料的损耗控制在最小范围内。
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的干燥制度下，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。
本发明方法的焙烧阶段中，先按10～12℃/min的升温速率升温至900～1000℃后，再按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1260℃，焙烧时间为15～20min，与其它球团焙烧技术相比，无需预热，焙烧温度低，时间短，能够达到熟球抗压强度的要求，且保持在2862～3620N范围内，显著提高了低铬型钒钛磁铁矿球团的生产效率，并节省了能源，降低了成本。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明方法利用攀西红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿为原料，制备出符合高炉入炉质量标准的球团矿，充分发挥红格低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的特点，制备的球团矿可作为生产富钛料和含铬生铁的原料。其中，制得的低铬型钒钛磁铁矿球团，低温还原粉化性率RDI+3.15在90～96％范围内，远大于标准所要求的65％，还原膨胀率RSI在3.4～4.3％范围内，还原膨胀率小；还原性RI在65～73％范围内，还原性高；软化开始温度在1160～1175℃范围内，软化结束温度1280～1288℃范围内，压差陡升温度在1318～1328℃范围内，滴落温度在1550～1562℃范围内，软化温度区间100～128℃范围内，软熔温度区间在225～246℃区间内，软熔温度高，并且软熔区间窄，所以低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿的球团矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好，同时Fe和Ti的回收率较高，Fe的回收率在94％～97.2％范围内，Ti的回收率在94％～97％范围内。因此，采用攀西红格地区的低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团，适合用于作为生产富钛料和炼铁原料。本发明方法为今后红格低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的合理利用，以及钛的冶炼提供理论依据和技术基础。
附图说明
图1为本发明方法中低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿流程图。
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低铬型钒钛磁铁矿为四川攀枝花地区低铬型钒钛磁铁矿，其主要成分变化范围按重量百分比分别是：TFe含量为50％～57％，FeO含量为23％～28％，TiO2含量为10％～15％，Cr2O3含量为0.3％～0.5％，V2O5含量为0.3％～1.4％，CaO含量为0.8～1.5％，SiO2含量为3.7～4.5％，Al2O3含量为2.4～2.9％。为了利用红格地区的低铬型钒钛磁铁矿为原料，制备出较高品质的球团矿提高钛的利用率，经大量实验研究，最后确定选用钛铁矿中的主要成分为TFe含量为30％～40％，FeO含量为10％～15％，TiO2含量为45％～55％，CaO含量为0.5～1.0％，SiO2含量为5～6％，Al2O3含量为0.5～1.0％。一方面钛铁矿的钛品位高，可作为提供钛的原料，另一方面钛铁矿作为一种铁矿资源，在制备球团矿的过程中，与一般铁矿的有相似的特性，因此对烧结过程的影响较小。膨润土在造球的过程中起黏结剂的作用，同时，能提高铁矿成球的稳定性和生球强度。本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的粒度分布按照GB/T10322.7-2004标准来测定。
本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿的抗压强度按照GB/T14201-1993标准来测定。
本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿的低温还原粉化率按照GB/T13242-1991标准来测定。
本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿的还原膨胀指数采用GB/T13240-1991标准来测定。
本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿的还原性测定采用GB/T13241-1991标准进行测定。
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
一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，参考图1所示，该方法包括：
1.原料干燥
在干燥箱内对低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土进行干燥处理，干燥温度为104～108℃，干燥时间为4～4.5h，使低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的水分小于等于1.4％。
经检测低铬型钒钛磁铁矿及钛铁矿粉的水分在1.15％～1.37％这个范围为结晶水含量，超过该范围的为自由水；为避免自由水影响干混效果，如膨润土吸收低铬型钒钛磁铁矿中的水分后会团聚在一起而降低了与低铬型钒钛磁铁矿的混匀效果；同时为在湿混过程中为保证精确调整水分含量，避免低铬型钒钛磁铁矿中的水分影响湿混后料中的实际水分，因此，要对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的水分控制在≤1.4％。
干燥处理可以脱除低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的自由水，使得低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿内部结构更加致密，提高了低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的强度，并且还可以降低低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的粘度，便于造球，同时还可以降低焙烧处理的温度，节约能源。
利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行粒度分布测量，经大量实验研究发现，当低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内；钛铁矿粒径小于75μm的占比在75％～95％范围内时，球团强度达到最优值，可作为造球原料；否则需要对低铬型钒钛磁铁矿进行预磨处理，使得原料中的低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内，钛铁矿粒径小于75μm的占比在75％～95％范围内。
因原料的粒径大小关系到其成球性和球团质量，关系到球团在干燥和预热过程中的爆裂性，更关系到球团的焙烧固结性；球团原料能够良好成球的粒径是有一定范围的，原料粒径过大，则球团质量下降，主要表现在球团抗压强度低；原料粒径过小，则对干燥的敏感性增大，热稳定性差，球团质量下降，抗压强度降低，因此，对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的粒径要加以控制。
2.混料阶段
将钙基膨润土加入低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿中进行干混处理，干混时间为10～15min，其中加入的钙基膨润土占低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的1～2％。经大量实验研究发现，当膨润土加入量低于1％时，造球混合料的黏结性和成球性较差，而高于2％时，因水分被膨润土吸收，在造球过程中不能及时挤出到球团表面，导致成球率和成球速度下降，因此，本发明中的膨润土添加的含量选在1％～2％。优选地，该钙基膨润土也可以是氢基膨润土或有机膨润土等粘结剂。
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。
再对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行喷水湿混处理，其中水通过高压喷雾器均匀喷洒到干混好的低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿上，进行边混边喷水的湿混处理，使水以均匀的速度和流量喷洒于低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿上，使低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿混合矿被均匀打湿。其中，喷洒水量为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.5～12％，湿混的时间为10～15min。经大量实验研究表明，所述喷洒水量低于6.5％时，导致混合料积聚于挡球板上，成球率和成球速度下降；而喷洒水量高于12％时，导致混合料在造球过程中容易团聚，导致母球数量少，而且不能均匀分散于球团表面，并且容易被母球挤压团聚，降低了球团生长速度和成球率，因此喷洒水量选在6.5～12％。
通过混料阶段膨润土和水的加入，有效提高了低铬型钒钛磁铁矿的造球性能和成球速度。
3.焖料阶段
将湿混后的原料放入不锈钢盆内，用盖盖住使原料中的水分均匀，同时防止水分蒸发减少。将不锈钢盆置于25～30℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为30～35min。恒温温度选择在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。所述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。
4.造球阶段
将焖料完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，转速为25.5～30.2r/min，倾角为43°～47°，总造球时间为20～30min。当转速小于25.5r/min时，新添加的混合料积聚于球盘下部，不能随球盘滚到母球上，降低了造球速度；而当转速高于30.2r/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。当倾角小于43°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47°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。因此，造球机的参数选为转速在25.5～30.2r/min范围内，倾角在43°～47°范围内，提高了球团质量，成球效率最佳，而且混合料的损耗控制在最小范围内。
在造球开始阶段，用水将撒于圆盘内的低铬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。待母球的直径达到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。造球机转动结束后，将球团取出，将其平铺在托盘中，获得生球球团。
5.球团干燥阶段
将铺好球团的托盘放入鼓风干燥箱内，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，降温至室温后，取出球团进行焙烧阶段的操作。
通过大量实验研究发现，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，会导致球团结构疏松。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球团抗压强度可达到37～47N/个，高于一般钒钛磁铁矿球团干燥处理后的抗压强度。因此，升温速率选在5～10℃/min范围内，降温速率选在5～10℃/min范围内，干燥时间短，球团表面完整，且干燥后球团的抗压强度达到较好的水平，成球率可达到95％以上。
6.焙烧阶段
选用的焙烧设备为卧式马弗炉，该卧式马弗炉由多段式温度控制程序控制，温度最高可达1350℃。将干燥后的球团置于卧式马弗炉的恒温区，从炉门前通风口处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。
可选地，焙烧设备为球团焙烧炉，该球团焙烧炉由多段式温度控制程序控制，最高温可达1400℃，将干燥后的球团置于球团焙烧炉的恒温区，从炉底通气孔处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。可选地，焙烧设备为高温烧结炉，该高温烧结炉由多段式温度控制程序控制，温度最高可达1600℃，将干燥后的球团置于高温烧结炉的恒温区，从炉上口处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。
按10～12℃/min的升温速率升温至900～1000℃后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1260℃，焙烧时间为15～20min，焙烧结束后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，等降至300℃后取出，进行空冷，制得低铬型钒钛磁铁矿球团。与其它球团焙烧技术相比，无需预热，焙烧温度较低、时间短，能够达到熟球抗压强度的要求，且保持在2862～3620NN范围内，显著提高了低铬型钒钛磁铁矿球团的生产效率，且节省能源，降低了成本。
7.冶金性能检测
通过按现有的标准和实验方法，对低铬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90～96％范围内，远大于标准所要求的65％；还原膨胀率RSI在3.4～4.3％范围内，表明还原膨胀率小；还原性RI在65～73％范围内，表明还原性高；软化开始温度在1160～1175℃范围内，软化结束温度1280～1288℃范围内，压差陡升温度在1318～1328℃范围内，滴落温度在1550～1562℃范围内，软化温度区间100～128℃范围内，软熔温度区间在225～246℃区间内，软熔温度高，并且软熔区间窄，上述测得的冶金性能符合较优的冶金性能。其中，较优的冶金性能的指标是指低温还原粉化率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℃。将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率在94％～97.2％范围内，Ti的回收率在94％～97％范围内。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，而且金属回收率较高，可作为炼铁原料同时，Ti的回收也得到了提高。以上测得的冶金性能数据为低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿，并将其在炼铁生产应用中提供依据和参考。
实施例2
一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，本实施例是在实施例1的基础上，具体操作步骤如下：
1.原料干燥
取4.25kg低铬型钒钛磁铁矿，0.75kg钛铁矿，膨润土为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重的0.9％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为108℃，干燥时间为4h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿的含水量为1.2％，钛铁矿的含水量为1.4％。其中，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行粒度分布测量低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比为72％；钛铁矿粒径小于75μm的占比在92％。
2.混料阶段
将钙基膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿中进行干混处理，干混时间为10min。
再对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿混合料进行喷水湿混处理，其中水通过高压喷雾器均匀喷洒到干混好的低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿混合料上，进行边混边喷水的湿混处理。其中喷洒水量为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.5％，湿混时间为10min。
3.焖料阶段
将湿混后的原料置于不锈钢盆内，用盖盖住，将不锈钢盆置于28℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为30min。
4.造球阶段
将焖料完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，转速为28r/min，倾角为45°，总造球时间为26min。在造球开始阶段，用水将撒于圆盘内的低铬型钒钛磁铁矿进行分散，待成粒后，用喷水器边喷水边撒料，待球团直径达到2～3mm时，只留下部分适量且粒度均匀的球团，然后继续边用喷水器喷水边均匀撒料，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。造球机转动结束后，将球团取出，将其平铺在托盘中。
5.球团干燥阶段
将铺好球团的托盘放入鼓风干燥箱内，按5℃/min的升温速率进行升温，升温到105℃，并保温2h；保温结束后，按5℃/min的降温速率进行降温。降至室温后，取出球团进行抗压强度试验，抗压强度为37N/个，成球率为95％。
6.焙烧阶段
选用的焙烧设备为卧式马弗炉，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1m3/h进行鼓氧气，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15min；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，制得低铬型钒钛磁铁矿球团。
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2862N，符合高炉入炉标准。
7.冶金性能检测
将球团进行冶金性能检测：低温还原粉化性率RDI+3.15为91.7％；还原膨胀率RSI为3.4％；还原性RI为66％；软化开始温度为1162℃，软化结束温度为1280℃，压差陡升温度为1318℃，滴落温度为1552℃，软化温度为118℃，软熔温度为234℃。将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为94.1％，Ti的回收率为94.4％。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，而且金属回收率较高，可作为炼铁原料同时，Ti的回收也得到了提高。
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.原料干燥
取4.45kg低铬型钒钛磁铁矿，0.55kg钛铁矿和钙基膨润土占低铬型钒钛磁铁矿重量的1.1％，在干燥箱内对这三种原料进行干燥处理，干燥温度为106℃，干燥时间为4.5h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的含水量为1.22％和1.32％。其中，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行粒度分布测量低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比为82％；钛铁矿粒径小于75μm的占比在75％。
2.混料阶段
将氢基膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿中进行干混处理，干混时间为12min。
再对低铬型钒钛磁铁矿进行喷水湿混处理，其中水通过高压喷雾器均匀喷洒到干混好的低铬型钒钛磁铁矿上，进行边混边喷水的湿混处理。其中喷洒水量为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的5.5％，湿混时间为12min。
3.焖料阶段
将湿混后的原料置于不锈钢盆内，用盖盖住，将不锈钢盆置于30℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为32min。
4.造球阶段
将焖料完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，转速为30r/min，倾角为46°，总造球时间为28min。在造球开始阶段，用水将撒于圆盘内的低铬型钒钛磁铁矿进行分散，待成粒后，用喷水器边喷水边撒料，待球团直径达到2～3mm时，只留下部分适量且粒度均匀的球团，然后继续边用喷水器喷水边均匀撒料，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。造球机转动结束后，将球团取出，将其平铺在托盘中。
5.球团干燥阶段
将铺好球团的托盘放入鼓风干燥箱内，按8℃/min的升温速率进行升温，升温到108℃，并保温2.2h；保温结束后，按10℃/min的降温速率进行降温。降至室温后，取出球团进行抗压强度试验，抗压强度为45N/个，成球率为95％。
6.焙烧阶段
选用的焙烧设备为球团焙烧炉，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1.5m3/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1194℃，焙烧时间为16min；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，制得低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备的球团矿。
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2825N，符合高炉入炉标准。
7.冶金性能检测
将球团进行冶金性能检测：低温还原粉化性率RDI+3.15为93％；还原膨胀率RSI为3.6％；还原性RI为68％；软化开始温度为1166℃，软化结束温度为1282℃，压差陡升温度为1325℃，滴落温度为1552℃，软化温度为116℃，软熔温度为227℃，将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为95.3％，Ti的回收率为97％。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，而且金属回收率较高，可作为炼铁原料同时，Ti的回收也得到了提高。
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.原料干燥
取4.05kg低铬型钒钛磁铁矿，0.95kg钛铁矿，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为105℃，干燥时间为4.2h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的含水量分别为1.34％和1.4％。其中，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行粒度分布测量低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比为74％；钛铁矿粒径小于75μm的占比在85％。
2.混料阶段
将有机膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿中进行干混处理，干混时间为15min，其中加入的有机膨润土占低铬型钒钛磁铁矿重量的1.4％。
再对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿混合物进行喷水湿混处理，其中水通过高压喷雾器均匀喷洒到干混好的低铬型钒钛磁铁矿上，进行边混边喷水的湿混处理。其中喷洒水量为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.2％，湿混时间为15min。
3.焖料阶段
将湿混后的原料置于不锈钢盆内，用盖盖住，将不锈钢盆置于30℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为35min。
4.造球阶段
将焖料完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，转速为29r/min，倾角为47°，总造球时间为30min。在造球开始阶段，用水将撒于圆盘内的低铬型钒钛磁铁矿进行分散，待成粒后，用喷水器边喷水边撒料，待球团直径达到2～3mm时，只留下部分适量的粒度均匀的球团，然后继续边用喷水器喷水边均匀撒料，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。造球机转动结束后，将球团取出，将其平铺在托盘中。
5.球团干燥阶段
将铺好球团的托盘放入鼓风干燥箱内，按10℃/min的升温速率进行升温，升温到110℃，并保温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试验，抗压强度为45N/个，成球率为96％。
6.焙烧阶段
选用的焙烧设备为高温烧结炉，先取1kg干燥完成的球团，置于高温烧结炉的恒温区，在炉上口按气体流量为2m3/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1150℃，焙烧时间为50min；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，制得低铬型钒钛磁铁矿球团。
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3520N，符合高炉入炉标准。
7.冶金性能检测
将球团进行冶金性能检测：低温还原粉化性率RDI+3.15为93％；还原膨胀率RSI为3.7％；还原性RI为71％；软化开始温度为1175℃，软化结束温度为1280℃，压差陡升温度为1328℃，滴落温度为1560℃，软化温度为115℃，软熔温度为232℃，将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为96.5％，Ti的回收率为95.1％。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，而且金属回收率较高，可作为炼铁原料同时，Ti的回收也得到了提高。
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.原料干燥
取3.95kg低铬型钒钛磁铁矿，1.05kg钛铁矿，氢基膨润土占低铬型钒钛磁铁矿重量的1.1％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为109℃，干燥时间为3.4h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿的含水量分别为1.3％和1.34％，其中，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行粒度分布测量低铬型钒钛磁铁矿中粒径小于75μm的占比为75％；钛铁矿粒径小于75μm的占比在87％。
2.混料阶段
将钙基膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿中进行干混处理，干混时间为13min。
再对低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿进行喷水湿混处理，其中水通过高压喷雾器均匀喷洒到干混好的混合矿上，进行边混边喷水的湿混处理。其中喷洒水量为低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.7％，湿混时间为14min。
3.焖料阶段
将湿混后的原料置于不锈钢盆内，用盖盖住，将不锈钢盆置于30℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为30min。
4.造球阶段将焖料完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，转速为30r/min，倾角为46°，总造球时间为30min。在造球开始阶段，用水将撒于圆盘内的低铬型钒钛磁铁矿进行分散，待成粒后，用喷水器边喷水边撒料，待球团直径达到2～3mm时，只留下部分适量的粒度均匀的球团，然后继续边用喷水器喷水边均匀撒料，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。造球机转动结束后，将球团取出，将其平铺在托盘中。
5.球团干燥阶段
将铺好球团的托盘放入鼓风干燥箱内，按5℃/min的升温速率进行升温，升温到106℃，并保温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试验，抗压强度为47N/个，成球率为95.2％。
6.焙烧阶段
选用的焙烧设备为卧式马弗炉，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1.2m3/h进行鼓空气，按10℃/min的升温速率进行升温至920℃，然后按5℃/min的升温速率升温至1220℃，焙烧时间为18min；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，制得低铬型钒钛磁铁矿球团。
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3620N，符合高炉入炉标准。
7.冶金性能检测
将球团进行冶金性能检测：低温还原粉化性率RDI+3.15为94％；还原膨胀率RSI为4.3％；还原性RI为73％；软化开始温度为1172℃，软化结束温度为1284℃，压差陡升温度为1322℃，滴落温度为1562℃，软化温度为112℃，软熔温度为246℃，将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为97.2％，Ti的回收率为96.8％。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，而且金属回收率较高，可作为炼铁原料同时，Ti的回收也得到了提高。
对比例
采用现有技术制备球团，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低铬型钒钛磁铁矿和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。
按照上述文献中的球团制备方法，低铬型钒钛磁铁矿球团的成球率较低为32％，干燥完成后的球团抗压强度为24N/个，焙烧完成后的球团抗压强度为2051N。经球团冶金性能测定后，其低温还原粉化性率RDI+3.15为75％，还原膨胀率RSI为8.3％；还原性RI为56％；软化开始温度为1172℃，软化结束温度为1295℃，压差陡升温度为1322℃，滴落温度为1562℃，软化温度区间为123℃，软熔温度区间为240℃。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，Fe的回收率为90.3％，Ti的回收率为87％，结果说明低温冶金性能变差，同时Ti的回收率较低。
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 (10)

1.一种低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿制备球团矿的方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S1、原料干燥：对低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土进行干燥，使其水分小于等于1.4％；
S2、混料：将干燥后的所述低铬型钒钛磁铁矿、钛铁矿和膨润土干混10～15min，之后喷水，进行湿混；
S3、造球：将上述处理后的原料放入造球机中制备直径为10～12.5mm的生球；
S4、球团干燥：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；
S5、焙烧：将干燥后的所述生球进行焙烧，将球团按10～12℃/min的升温速率升温至900～1000℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1260℃，焙烧15～20min；之后，按5～8℃/min的降温速率进行降温，降至300℃后取出，制得低铬型钒钛磁铁矿配加钛铁矿的球团矿。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述低铬型钒钛磁铁矿中的TFe含量为50％～57％，FeO含量为23％～28％，TiO2含量为10％～15％，Cr2O3含量为0.3％～0.5％，V2O5含量为0.3％～1.4％，CaO含量为0.8～1.5％，SiO2含量为3.7～4.5％，Al2O3含量为2.4～2.9％；
所述钛铁矿中的TFe含量为30％～40％，FeO含量为10％～15％，TiO2含量为45％～55％，CaO含量为0.5～1.0％，SiO2含量为5～6％，Al2O3含量为0.5～1.0％。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低铬型钒钛磁铁矿的粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内；
所述钛铁矿的粒径小于75μm的占比在75％～95％范围内。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述干燥的温度为104～108℃，干燥时间为3～4.5h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述低铬型钒钛磁铁矿的用量为10～60重量份，所述钛铁矿的用量为10～30重量份，所述膨润土占低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总质量的1～2％。
6.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。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述喷水为喷洒雾状水，用水量占所述低铬型钒钛磁铁矿和钛铁矿总重量的6.5～12％，所述湿混的混料时间10～15min。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S3造球前，将所述步骤S2湿混后的原料置于25～30℃的恒温条件内进行焖料30～35min。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S3造球中，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，其中，所述造球机的转速设为25.5～30.2r/min，倾角设为43°～47°。
10.如权利要求1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。
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