CN107881336A - 一种低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备球团矿的方法 - Google Patents

一种低铬型钒钛磁铁矿配加铬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铬铁矿制备球团矿的方法，其包括如下步骤S1、将低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿等原料干燥，S2、混料，S3、造球，S4、球团干燥，S5、焙烧。本发明方法利用低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备的球团矿，该方法提高了原料中的铬含量，也提高矿中金属铬的回收率，使铬资源得到充分的利用。其制备的球团矿的低温还原粉化性率远大于标准所要求的65％，还原膨胀率小；还原性高；软熔温度高，并且软熔区间窄，制备的低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿的球团矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能也较好。

Description

一种低铬型钒钛磁铁矿配加铬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铬铁矿制备球团矿的方法。
背景技术
中国地区的铬资源及其匮乏，我国的铬矿储量少，而且铬矿的质量较差，且多分布于偏远地区，开采成本和运输成本较高。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，该低铬型钒钛磁铁矿和其它铬铁矿资源的综合利用，可为解决铬资源匮乏的现状提供一条解决路径。但是低铬型钒钛磁铁矿资源属于以铁资源为主的伴生矿，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外，其余的钛、铬、钒等元素的回收利用率较低。而且堆弃的含铬高炉渣和转炉渣和不仅没有实现高价值的利用，而且对土壤和地下水资源造成严重的污染。
目前国内外尚未有将低铬型钒钛磁铁矿资源和铬铁矿资源应用于高炉生产的工艺、冶炼的技术，特别是将铬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，而铬铁矿资源的利用更是没有发挥Cr的优势。因此如何能提高低铬型钒钛磁铁矿中Cr的回收率，也是亟需解决的一个技术问题。
采用现有技术制备攀西红格北矿低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿的球团矿时，存在生球成球时间长，成球率低，熟球焙烧时间长，冶金性能低于一般水平等问题。因此，低铬型钒钛磁铁矿配加铬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铬铁矿制备球团矿的方法，本发明利用攀西红格北矿低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿为原料，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，充分发挥红格北矿低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的特点，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铬铁矿制备球团矿的方法，其包括如下步骤：
S1、原料干燥：将低铬型钒钛磁铁矿、铬铁矿和膨润土进行干燥，使其含水量小于等于1.6％；
S2、混料：将所述干燥后的低铬型钒钛磁铁矿、铬铁矿和膨润土干混10～15min，之后喷水，并进行湿混；
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100～110℃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850～950℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1250℃，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，进行空冷，制得低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿的球团矿。
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％；
所述铬铁矿中的TFe含量为14％～16％，FeO含量为0.1％～0.2％，Cr2O3含量为45％～55％，TiO2含量为0.5％～0.7％，CaO含量为0.01～0.1％，SiO2含量为1～2％，Al2O3含量为10～15％。
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20～50重量份，所述铬铁矿的用量为50～80重量份，所述膨润土的用量为所述低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总质量的1～2％。
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粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内；所述铬铁矿的粒径小于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，所述原料干燥的温度为100～110℃，干燥时间为3～4h。
如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，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混料中，所述喷水为喷洒雾状水，水的用量为占原料总重量的7～9％，所述湿混的混料时间为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10～20min。
如上所述的方法，优选地，在所述步骤S3造球中，制备生球的方法包括如下步骤：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20～30r/min，倾角设为45°～50°。
如上所述的方法，优选地，在所述步骤S5焙烧中，采用卧式马弗炉、球团焙烧炉或高温烧结炉。
本发明的方法中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，同时铬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。
本发明方法的造球步骤中，造球机转速在20～30r/min范围内，倾角在45°～50°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步骤中，按5～10℃/min的升温速率进行升温，升温到100～110℃，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。
本发明方法的焙烧步骤中，先按10～12℃/min的升温速率升温至850～950℃后，再按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1250℃，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2537～3324N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。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：
本发明方法利用低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备的球团矿，是将铬铁矿添加到低铬型钒钛矿中，这样首先是提高了原料中的铬含量，再是提高矿中金属铬的回收率，使铬资源得到充分的利用。第一是降低了大量堆弃的含铬炉渣中的铬含量以及减轻了对土壤和地下水资源造成严重的污染的问题；第二是解决了现有技术中存在生球质量差，成球时间长，成球率低，熟球强度低，冶金性能低于一般水平等缺陷的技术问题。
采用本发明方法制得的低铬型钒钛磁铁球团矿，低温还原粉化性率RDI+3.15在88～94.4％范围内，远大于标准所要求的65％，还原膨胀率RSI在4.8～6.2％范围内，还原膨胀率小；还原性RI在62～71％范围内，还原性高；软化开始温度在1149～1158℃范围内，软化结束温度1275～1285℃范围内，压差陡升温度在1315～1336℃范围内，滴落温度在1538～1557℃范围内，软化温度区间117～139℃范围内，软熔温度区间在202～244℃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铬铁矿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。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％范围内，Cr的回收率在93.5～95％范围内。因此，本发明将攀西红格北矿地区的低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备的球团，并对其在高炉冶炼流程中的研究，将为今后红格北矿低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的合理利用，以及铬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铬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。
本发明实施例中采用的低铬型钒钛磁铁矿为四川攀枝花地区红格北矿的低铬型钒钛磁铁矿，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％。为了利用四川攀枝花地区红格北矿的低铬型钒钛磁铁矿为原料能够制备品质较好的球团矿，对铬铁矿的原料选择进行了大量的实验进行研究，最后确定采用的铬铁矿的主要成分中TFe含量为14％～16％，FeO含量为0.1％～0.2％，Cr2O3含量为45％～55％，TiO2含量为0.5％～0.7％，CaO含量为0.01～0.1％，SiO2含量为1～2％，Al2O3含量为10～15％。
本发明实施例中低铬型钒钛磁铁矿和铬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铬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铬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铬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铬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铬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，铬铁矿和膨润土进行干燥处理，干燥温度为100～110℃，干燥时间为3～4h，使低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的水分小于等于1.6％。
经检测低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿粉的水分在1.1％～1.6％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铬铁矿的水分控制在≤1.6％。
干燥处理可以脱除低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的自由水，使得低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿内部结构更加致密，提高了低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的强度，并且还可以降低低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的粘度，便于造球，同时还可以降低焙烧处理的温度，节约能源。
干燥后利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和铬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；铬铁矿粒径小于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，铬铁矿粒径小于75μm的占比在60％～80％范围内。当原料低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的粒级不在上述范围时，应进行预磨，使原料符合上述粒径范围再进行下一步。
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铬铁矿的粒径要加以控制。
2.混料阶段
将膨润土加入20～50重量份的低铬型钒钛磁铁矿和50～80重量份的铬铁矿中进行干混处理，干混时间为10～15min，其中加入的膨润土为钙基膨润土占低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总重量的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铬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铬铁矿上，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铬铁矿上，使低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿混合矿被均匀打湿。其中，喷洒水量为混合矿总重量的7～9％，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7％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9％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7～9％。
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10～20min。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20～30r/min，倾角为45°～50°，总造球时间为15～20min。当转速小于20r/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30r/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45°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50°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20～30r/min范围内，倾角在45°～50°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100～110℃，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35～45N/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90％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，球团重量的单位为kg，鼓入气体的流量单位为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，球团重量的单位为kg，鼓入气体的流量单位为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，球团重量的单位为kg，鼓入气体的流量单位为m3/h。
按10～12℃/min的升温速率，升温至850～950℃后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1250℃，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2537～3324N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88～94.4％范围内，远大于标准所要求的65％，还原膨胀率RSI在4.8～6.2％范围内，还原膨胀率小；还原性RI在64～71％范围内，还原性高；软化开始温度在1149～1158℃范围内，软化结束温度1275～1285℃范围内，压差陡升温度在1315～1336℃范围内，滴落温度在1538～1557℃范围内，软化温度区间117～139℃范围内，软熔温度区间在202～244℃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。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％范围内，Cr的回收率在93.5～95％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，Cr的回收也得到了提高。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℃。以上测得的冶金性能数据为低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备的球团矿，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铬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20kg低铬型钒钛磁铁矿，80kg铬铁矿，钙基膨润土为低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总重的0.9％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为105℃，干燥时间为4h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿的含水量为1.3％，铬铁矿的含水量为1.2％；干燥后，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和铬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％；铬铁矿粒径小于75μm的占比在75％。
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，其中加入的钙基膨润土占混合矿总重量的0.9％。再对低铬型钒钛磁铁矿和铬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铬铁矿混合料上，进行边混边喷水的湿混处理。其中喷洒水量为混合矿总重量的7.2％，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10min。
4.造球阶段
将焖料完的原料进行造球操作，造球操作中的造球机的运行参数为：圆盘直径为1m，转速为24r/min，倾角为45°，总造球时间为15min。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101℃，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35N/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860℃，然后按4℃/min的升温速率升温至1200℃，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2537N，符合高炉入炉标准。
7.冶金性能检测
将上述制备的球团进行冶金性能检测：低温还原粉化性率RDI+3.15为88.1％；还原膨胀率RSI为4.9％；还原性RI为62.3％；软化开始温度为1149℃，软化结束温度为1277℃，压差陡升温度为1315℃，滴落温度为1539℃，软化温度为128℃，软熔温度为224℃。将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为93.5％，Cr的回收率为94.7％。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，可作为炼铁原料的同时，Cr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25kg低铬型钒钛磁铁矿，75kg铬铁矿，氢基膨润土为低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总重的1.2％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为102℃，干燥时间为2.4h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的含水量分别为1.25％和1.4％，干燥后，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和铬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％；铬铁矿粒径小于75μm的占比在78％。
2.混料阶段
将氢基膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿中进行干混处理，干混时间为10min，其中加入的钙基膨润土占低铬型钒钛磁铁矿重量的1.2％。
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。其中喷洒水量为原料总重量的7％，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12min。
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22r/min，倾角为46°，总造球时间为17min。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106℃，并保温3.2h；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37N/个，成球率为92％。
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870℃，然后按5℃/min的升温速率升温至1210℃，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，制得低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿制备的球团矿。
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2752N，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94.4％；还原膨胀率RSI为5.1％；还原性RI为67％；软化开始温度为1152℃，软化结束温度为1279℃，压差陡升温度为1316℃，滴落温度为1542℃，软化温度为127℃，软熔温度为226℃，将软融滴落后的渣和铁进行化学分析，可得Fe的回收率为94.7％，Cr的回收率为93.9％。结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料的同时，Cr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30kg低铬型钒钛磁铁矿，70kg铬铁矿，有机膨润土为低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总重的1.4％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为103℃，干燥时间为3.5h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的含水量分别为1.24％和1.35％，干燥后，进行磨矿，之后，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和铬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70％；铬铁矿粒径小于75μm的占比在80％。
2.混料阶段
将有机膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿中进行干混处理，干混时间为12min，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铬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。其中喷洒水量为混合矿总重量的8.7％，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28℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为12min。
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25r/min，倾角为46°，总造球时间为19min。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4min。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108℃，并保温2.5h；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91.0％。
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880℃，然后按6℃/min的升温速率升温至1220℃，焙烧时间为10min；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配加铬铁矿球团。
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3238N，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％；还原膨胀率RSI为6.2％；还原性RI为71％；软化开始温度为1153℃，软化结束温度为1281℃，压差陡升温度为1318℃，滴落温度为1545℃，软化温度为128℃，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95.2％，Cr的回收率为94.1％。结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料的同时，Cr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35kg低铬型钒钛磁铁矿，75kg铬铁矿，钙基膨润土为低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总重的1.1％，在干燥箱内对其进行干燥处理，干燥温度为107℃，干燥时间为3.2h，干燥后测得低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿的含水量分别为1.15％和1.35％，干燥后，利用湿筛的方法对低铬型钒钛磁铁矿和铬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78％；铬铁矿粒径小于75μm的占比在79％。
2.混料阶段
将钙基膨润土加入到低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿中进行干混处理，干混时间为14min，其中加入的钙基膨润土占混合矿总重量的1.1％。
再对低铬型钒钛磁铁矿和铬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铬铁矿总重量的7.5％，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28℃的恒温箱内进行焖料，焖料时间为15min。
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50°，总造球时间为25min。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2.8h；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36N/个，成球率为92.3％。
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1230℃，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，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3324N，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92.1％；还原膨胀率RSI为5.2％；还原性RI为68％；软化开始温度为1158℃，软化结束温度为1285℃，压差陡升温度为1321℃，滴落温度为1557℃，软化温度为135℃，软熔温度为231℃，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％，Cr的回收率为94.5％。结果表明冶金性能数值在较优的数值区间内，可作为炼铁原料的同时，Cr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CN104630456A，一种铬矿球团的制备工艺进行制备，采用其实施例1中方法进行，具体包括：取5kg低铬型钒钛磁铁矿，5kg铬铁矿和0.2kg钙基膨润土在300℃下干燥1h；装入混料机内进行混料10min，然后利用圆盘造球机(转速23r/min，倾角46°)造球，总时间为5min。然后将生球放入马弗炉内在预热温度280℃下预热15min，然后在1400℃焙烧4h成形。
按照上述专利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45％，干燥完成后的球团抗压强度为36N/个，焙烧完成后的球团抗压强度为2251N。经球团冶金性能测定后，其低温还原粉化性率RDI+3.15为82％，还原膨胀率RSI为14.5％；还原性RI为54.9％；软化开始温度为1163℃，软化结束温度为1331℃，压差陡升温度为1335℃，滴落温度为1546℃，软化温度为168℃，软熔温度为211℃。可见，按现有技术的制备方法，结果说明采用低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿制备球团矿，其成球性差，成球率低，干燥温度高，焙烧时间长，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，结果也表明低温冶金性能变差，说明现有工艺不适用于采用低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿为原料制备球团矿。
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铬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：将低铬型钒钛磁铁矿、铬铁矿和膨润土进行干燥，使其含水量小于等于1.6％；
S2、混料：将所述干燥后的低铬型钒钛磁铁矿、铬铁矿和膨润土干混10～15min，之后喷水，并进行湿混；
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100～110℃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850～950℃；然后，按4～6℃/min的升温速率升温至1200～1250℃，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，进行空冷，制得低铬型钒钛磁铁矿配加铬铁矿的球团矿。
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％；
所述铬铁矿中的TFe含量为14％～16％，FeO含量为0.1％～0.2％，Cr2O3含量为45％～55％，TiO2含量为0.5％～0.7％，CaO含量为0.01～0.1％，SiO2含量为1～2％，Al2O3含量为10～15％。
3.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20～50重量份，所述铬铁矿的用量为50～80重量份，所述膨润土的用量为低铬型钒钛磁铁矿和铬铁矿总质量的1～2％。
4.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粒径小于75μm的占比在70％～75％范围内；所述铬铁矿的粒径小于75μm的占比在60％～80％范围内。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述原料干燥的温度为100～110℃，干燥时间为3～4h。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，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混料中，所述喷水为喷洒雾状水，水的用量为占原料总重量的7～9％，所述湿混的混料时间为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10～20min。
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，制备生球的方法包括如下步骤：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20～30r/min，倾角设为45°～50°。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S5焙烧中，采用卧式马弗炉、球团焙烧炉或高温烧结炉。
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