CN108359792A - 钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团及其制备方法 - Google Patents

钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团及其制备方法，属于冶金领域。一种钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，该方法包括以下步骤：将钛精矿、钒铁精矿和有机粘结剂，混合均匀后，经造球、干燥、氧化焙烧、冷却，得钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。本发明同时利用了微细粒级钛精矿和钒铁精矿，并外配入有机粘结剂用于造球，在高温氧化气氛下焙烧制备酸性氧化球团，通过对各物料配比和造球、干燥、焙烧工艺的控制，使脱硫率达95％以上，钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的抗压强度>1800N/球，S含量<0.015％，应用前景非常可观。

Description

钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团及其制备方法
技术领域
本发明属于冶金领域，具体涉及一种钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法。
背景技术
攀西地区的钒钛磁铁矿主要元素有铁、钒、钛，其资源极其丰富，总储量占世界钒钛磁铁矿总储量的1/4，占全国储量的95％，其中钛、钒各占世界的35.17％、7.3％，综合利用价值极大，经选矿可得到钒铁精矿、钛精矿二种产品。90％以上的钒铁精矿用于制备烧结矿和球团矿，用于高炉冶炼生产含钒铁水，以及副产二氧化钛含量为21％～25％的高钛型高炉渣。该高炉渣实际上属于低品位钛渣，由于技术、经济等原因目前难于回收利用其中的钛资源，目前多数堆放在渣场，不但浪费资源、占用大量土地，而且污染环境；钛精矿多为微细粒级钛精矿，目前大量用于硫酸法钛白原料及少量用于冶炼二氧化钛含量73％左右的酸溶性钛渣。钛精矿用于硫酸法钛白原料时主要副产物为绿矾(七水硫酸亚铁)。由于产业链不完整及配套产业不全，致使绿矾到处堆积，污染环境、占用土地，且其回收利用难度大。同时，由于该钛精矿粒度非常细小，造成钛渣冶炼时加料困难、炉内料层透气性差，以及热效率和钛回收率较低。
基于此，若将微细粒级钛精矿与钒铁精矿按一定比例混合成铁钛钒混合精矿，则能将此混合精矿经造球和氧化焙烧处理后，制成二氧化钛含量介于钛精矿和钒铁精矿之间的酸性氧化球团，该球团既可用于冶炼二氧化钛含量为60％左右的酸溶性钛渣，而且还可用于非高炉气基还原工艺的原料，因此，应用前景非常可观。
发明内容
本发明为了解决目前攀西地区钒钛磁铁矿所产的大量钒铁精矿、钛精矿的综合利用回收其中铁、钛和钒资源的技术难题，提供一种以钒铁精矿与钛精矿混合精矿为原料制备酸性氧化球团的工艺方法，该方法制备所得混合精矿酸性氧化球团具有粒度均匀、低硫、抗压强度高、冶金性能好等优点，可为下游产业提供高品质的生产原料。
一种钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，包括以下步骤：
A、将钛精矿、钒铁精矿、水和有机粘结剂混合均匀，得混合料；
B、步骤A所得混合料进行造球，得湿球团，湿球团干燥后，得干球团；
C、步骤B所得干球团经氧化焙烧，冷却后得钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述钛精矿和钒铁精矿的质量百分比为65％～85％：35％～15％。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述有机粘结剂的质量为钛精矿和钒铁精矿总质量的1％～3％。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述钛精矿的粒度组成中-200目占不少于70％。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述钒铁精矿的粒度组成中-200目占不少于80％。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述有机粘结剂为聚乙烯醇(PVA)或面粉。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤A中，所述混合均匀的时间为5～30min。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤B中，所述造球在圆盘造球机中进行；所述圆盘造球机为Φ1000～Φ4000mm，盘边高100～400mm，倾斜角为50～60°，圆盘转速5～12r/min，控制所造湿球团的粒径为8～25mm。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤B中，所述干燥的温度为120℃～180℃；所述干燥的时间为1h～2h；所述干球团的水分不超过5％。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤C中，所述氧化焙烧的温度为900～1250℃，时间为20～90min。
其中，上述所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法中，步骤C中，所述冷却为在空气中或在氧化性气氛中冷却至室温。
本发明还提供了由上述钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法制备得到的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团，该酸性氧化球团的抗压强度>1800N/球，S含量<0.015％。
本发明的有益效果：
本发明同时利用了微细粒级钛精矿和钒铁精矿，将其制成冶金性能良好的酸性氧化球团，同时回收利用了其中的铁、钛、钒资源；在混合精矿中外配入有机粘结剂用于造球，在氧化焙烧时有机粘结剂分解、气化，不向球团中带入其它杂质，不影响球团中二氧化钛含量；在高温氧化气氛下焙烧制备酸性氧化球团，因改变球团中的铁氧化物、钛氧化物的相结构形态，有利于后续还原工艺的改善，同时脱除大量硫，使酸性氧化球团的冶金性能得到大幅度提高；本发明通过对各物料配比和造球、干燥、焙烧工艺的控制，使脱硫率达95％以上，钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的抗压强度>1800N/球，S含量<0.015％，酸性氧化球团可供给电炉冶炼生产高品质中品位钛渣和副产低硫铁水，应用前景可观。
附图说明
图1是本发明制备钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的流程示意图。
具体实施方式
具体的，一种钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，该方法包括以下步骤：
A、将钛精矿、钒铁精矿、水和有机粘结剂混合均匀，得混合料；
B、步骤A所得混合料进行造球，得湿球团，湿球团干燥后，得干球团；
C、步骤B所得干球团经氧化焙烧，冷却后得钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。
本发明方法同时利用了攀西地区所产微细粒级钛精矿和钒铁精矿，通过两者配比调整，将其制成冶金性能良好的酸性氧化球团，同时回收利用了其中的铁、钛、钒资源；钛精矿、钒铁精矿都是从钒钛磁铁矿选矿所得，原料来源丰富、易得；所述钛精矿和钒铁精矿的质量百分比为65％～85％：35％～15％；所述钛精矿的粒度组成中-200目占不少于70％；所述钒铁精矿的粒度组成中-200目占不少于80％。
本发明在混合精矿中外配入有机粘结剂用于造球，并控制有机粘结剂的质量为钛精矿和钒铁精矿总质量的1％～3％，在氧化焙烧时有机粘结剂分解、气化，不向球团中带入其它杂质，不影响球团中二氧化钛含量；有机粘结剂可采用PVA或面粉；水的用量一般为钛精矿和钒铁精矿总质量的10～15％。
本发明方法步骤A中，混匀设备采用混料机或球磨机，混合时间为5～30min；步骤B中，在圆盘造球机中进行造球，圆盘造球机为Φ1000～Φ4000mm，盘边高100～400mm，倾斜角为50～60°，圆盘转速5～12r/min，控制所造湿球团的粒径为8～25mm，所得湿球团的抗压强度为3～6N/球，0.5m落下强度为30～60次/球；然后将湿球团进行干燥，控制干燥温度为120℃～180℃，干燥时间1h～2h，从而使干球团水分不超过5％，有利于后续氧化焙烧。
本发明方法步骤C中，氧化焙烧可在回转窑、竖炉(窑)或抽屉窑中进行，氧化焙烧的温度为900～1250℃，时间为20～90min；在高温氧化气氛下焙烧制备酸性氧化球团，可改变球团中的铁氧化物、钛氧化物的相结构形态，有利于后续还原工艺的改善，同时脱除大量硫，所以酸性氧化球团的冶金性能得到大幅度提高。氧化焙烧完，在空气中或在氧化性气氛中冷却至室温，即得到钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。
本发明方法通过对各物料配比和造球、干燥、焙烧工艺的控制，使制备得到钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的抗压强度>1800N/球，S含量<0.015％，脱硫率达95％以上，酸性氧化球团可供给电炉冶炼生产高品质中品位钛渣和副产低硫铁水，应用前景非常可观。
下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。
本发明实施例所用钛精矿和钒铁精矿的主要化学成分分别见表1和表2。
表1 钛精矿主要化学成分(wt％)
TiO2 TFe FeO Fe2O3 CaO MgO SiO2 Al2O3 V2O5 S
46.56 31.23 35.78 5.64 1.15 6.10 2.56 1.09 <0.1 0.176
表2 钒铁精矿主要化学成分(wt％)
TFe FeO Fe2O3 TiO2 V2O5 Cr2O3 SiO2
56.50 23.45 54.39 12.53 0.64 0.095 2.36
Al2O3 CaO MgO MnO S P
2.41 1.25 2.24 0.20 0.04 0.0019
实施例1
按原料质量比称取钛精矿6.0千克(占80.0％)，其粒度组成中-200目占75.5％，钒铁精矿1.5千克(占20.0％)，其粒度组成中-200目占82.3％，外配入PVA220克(占钛精矿和钒铁精矿总质量的2.9％)，同时加入750g水(占钛精矿和钒铁精矿总质量的10％)，混合15分钟，得混合料；利用圆盘造球机对混合料造球，得到直径为9～23mm的湿球团，测得该湿球团的成球率为87.5％，含水量为15.5％，随机取样20个湿球团测得其平均抗压强度为3.2N/球，0.5m高落下强度为36次/球；利用干燥箱对湿球团进行干燥处理，干燥温度125℃，干燥时间2h，球团无爆裂，得干球团；取800克干球团在马弗炉中进行氧化焙烧，焙烧温度为1250℃，焙烧时间为90min，然后空冷至室温，得到混合精矿酸性氧化球团，其抗压强度平均为1852N/球，S含量0.013％，脱硫率为95.8％。
实施例2
按原料质量比称取钛精矿6.0千克(占66.7％)，其粒度组成中-200目占82.5％，钒铁精矿3.0千克(占33.3％)，其粒度组成中-200目占90.2％，外配入PVA 130克(占钛精矿和钒铁精矿总质量的1.4％)，同时加入1080g水(占钛精矿和钒铁精矿总质量的12％)，混合12分钟，得混合料；利用圆盘造球机对混合料造球，得到直径为9～25mm的湿球团，测得该湿球团的成球率为93.8％，含水量为17.1％，随机取样20个湿球团测得其平均抗压强度为3.8N/球，0.5m高落下强度为49次/球；利用干燥箱对湿球团进行干燥处理，干燥温度150℃，干燥时间1.5h，球团无爆裂，得干球团；取850克干球团在马弗炉中进行氧化焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为40min，然后空冷至室温，得到混合精矿酸性氧化球团，其抗压强度平均为1906N/球，S含量0.011％，脱硫率为96.6％。
实施例3
按原料质量比称取钛精矿6.0千克(占75.0％)，其粒度组成中-200目占79.6％，钒铁精矿2.0千克(占25.0％)，其粒度组成中-200目占87.4％，外配入PVA 165克(占钛精矿和钒铁精矿总质量的2.1％)，同时加入1080g水(占钛精矿和钒铁精矿总质量的13.5％)，混合13分钟，得混合料；利用圆盘造球机对混合料造球，得到直径为8-24mm的湿球团，测得该湿球团成球率为91.6％，含水16.3％，随机取样20个湿球团测得其平均抗压强度为3.5N/球，0.5m高落下强度为39次/球；利用干燥箱对湿球团进行干燥处理，干燥温度140℃，干燥时间100min，球团无爆裂，得干球团；取850克干球团在马弗炉中进行氧化焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为60min，然后空冷至室温，得到混合精矿酸性氧化球团，其抗压强度平均为1810N/球，S含量0.012％，脱硫率为96.1％。

Claims (10)

1.钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、将钛精矿、钒铁精矿、水和有机粘结剂混合均匀，得混合料；
B、步骤A所得混合料进行造球，得湿球团，湿球团干燥后，得干球团；
C、步骤B所得干球团经氧化焙烧，冷却后得钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。
2.根据权利要求1所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述钛精矿和钒铁精矿的质量百分比为65％～85％：35％～15％。
3.根据权利要求1所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述有机粘结剂的质量为钛精矿和钒铁精矿总质量的1％～3％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述钛精矿的粒度组成中-200目占不少于70％；步骤A中，所述钒铁精矿的粒度组成中-200目占不少于80％。
5.根据权利要求1～3任一项所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述有机粘结剂为聚乙烯醇或面粉。
6.根据权利要求1～3任一项所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤A中，所述混合均匀的时间为5～30min。
7.根据权利要求1所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述造球在圆盘造球机中进行；所述圆盘造球机为Φ1000～Φ4000mm，盘边高100～400mm，倾斜角为50～60°，圆盘转速5～12r/min，控制所造湿球团的粒径为8～25mm。
8.根据权利要求1所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤B中，所述干燥的温度为120℃～180℃；所述干燥的时间为1h～2h；所述干球团的水分不超过5％。
9.根据权利要求1～8任一项所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法，其特征在于：步骤C中，所述氧化焙烧的温度为900～1250℃，时间为20～90min；步骤C中，所述冷却为在空气中或在氧化性气氛中冷却至室温。
10.权利要求1～9任一项所述的钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团的制备方法制备所得钛精矿与钒铁精矿混合精矿酸性氧化球团。
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