CN108486363A - 细粒级钛精矿含碳球团及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种细粒级钛精矿含碳球团及其制备方法，属于冶金领域。本发明要解决的技术问题是提供一种细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，具体步骤为：a、将钛精矿与煤粉混匀，得到混合物料；再将50～75℃的改性聚乙烯醇溶液加入到混合物料中混匀，得到制球料；b、对制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团；c、对细粒级钛精矿含碳生球团进行干燥处理，得到细粒级钛精矿含碳球团。本发明制备的细粒级钛精矿含碳球团强度高、方法简单、成本低。

Description

细粒级钛精矿含碳球团及其制备方法
技术领域
本发明涉及细粒级钛精矿含碳球团及其制备方法，属于冶金领域。
背景技术
目前，钛渣生产工艺通常采用大型钛渣电炉进行冶炼，由于随着资源的缩减和选钛工艺的发展，钛精矿粒度变细的趋势日益明显，直接入炉熔炼时，粉尘污染严重，生产环境恶劣，容易引发冶金安全事故，急需改善。另外，由于粒度过细，物料透气性差，且粉料熔炼时容易产生飞扬损失，大量细粉被除尘系统抽走，使钛回收率降低。因此，必须对细粒级钛精矿进行预处理再进行钛渣电炉冶炼。
现有的对钛精矿预处理的方法中，如中国专利CN105349774A公开了一种高钛氧化球团生产方法，其采用膨润土为粘结剂，该粘结剂为无机粘结剂，用于钛渣冶炼时，降低了钛渣中二氧化钛的品位，且干燥处理温度需要300℃以上，能耗高，球团生产成本高。
中国专利CN101649392A公开了钛精矿的造球方法和球团粘结剂，其采用的球团成型粘结剂既包含固态粘结剂(淀粉)，又包含聚乙烯醇溶液、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺的混合液态粘结剂，粘结剂的成分复杂，工序复杂且制备困难。造球前的混合物料，为钛精矿、粘结剂和碳质还原剂同时混合，容易产生粘结剂与钛精矿或者粘结剂与碳质还原剂的局部包裹现象，造成混料不均匀。干燥温度为150～350℃，超过200℃的干燥温度，会使聚乙烯醇溶液发生分解，失去粘结性能，且干燥时间1h以上，能耗较高。采用的碳质还原剂为无烟煤或焦炭，焦炭的成本高，炼焦工艺污染大，能耗高。因此，该方法中，钛精矿球团生产成本过大，能耗高，环境不友好。
中国专利CN103834802公布了一种炼高钛渣球团矿及其制备方法，该工艺使用氧化钙与聚丙烯酰胺混合的粘结剂，由于氧化钙的添加，影响了钛渣的品位，且需要将生球团在500～700℃下烘干，然后1150～1250℃下进行氧化焙烧，才能得到钛球团矿。在该方法中，生球烘干温度高，焙烧温度更高，造成能耗高，使得球团生产成本过大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种原料简单、成本低、强度高的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，以解决钛渣冶炼过程中，粉尘飞扬，生产环境恶劣问题和钛回收率低的问题。
细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，按以下步骤进行制备：
a、将钛精矿与煤粉混匀，得到混合物料；再将50～75℃的改性聚乙烯醇溶液加入到混合物料中混匀，得到制球料；
b、对制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团；
c、对细粒级钛精矿含碳生球团进行干燥处理，得到细粒级钛精矿含碳球团；
其中，钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～25:8～12；所述改性聚乙烯醇溶液的制备方法为：在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠得到混合液，再调节混合液的pH至9～11，制得改性聚乙烯醇溶液。
优选的，钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～20:8～10。
其中，所述钛精矿为细粒级钛精矿，其粒度组成范围为：粒度≥74μm为5～15％、38μm＜粒度＜74μm为15～35％、粒度≤38μm为50～80％。
优选的，聚乙烯醇溶液的浓度为8～10wt％；四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01～0.03％。
更优选的：四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％。
优选的，采用氢氧化钠调节溶液pH。
优选的：步骤a中，改性聚乙烯醇溶液温度为60～75℃；更优选为，改性聚乙烯醇溶液温度为75℃。
优选的：步骤b中，采用辊压球机对制球料进行压球，压力至少为10MPa；优选为10MPa。
优选的：步骤c中，干燥为微波干燥，干燥时间为0.5～1h。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种细粒级钛精矿含钛球团。
细粒级钛精矿含碳球团，由上述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法制备而成。
本发明的有益效果：
1、本发明制备的细粒级钛精矿含碳球团抗压强度高，落下强度好，还原性好，成球率好。
2、本发明采用改性聚乙烯醇溶液为粘结剂，制备的细粒级钛精矿含碳球团，对后续冶炼工艺所得的钛渣中二氧化钛品位影响小。
3、本发明采用易获得且成本低的普通煤粉为还原剂，成本低。
4、本发明干燥时间短，制备工艺简单，所需设备少，成本低，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明的生产流程示意图。
具体实施方式
本发明要解决的技术问题是提供一种原料简单、成本低、强度高的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，以解决钛渣冶炼过程中，粉尘飞扬，生产环境恶劣问题和钛回收率低的问题。
细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，按以下步骤进行制备：
a、将钛精矿与煤粉混匀，得到混合物料；再将50～75℃的改性聚乙烯醇溶液加入到混合物料中混匀，得到制球料；
b、对制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团；
c、对细粒级钛精矿含碳生球团进行干燥处理，得到细粒级钛精矿含碳球团；
其中，钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～25:8～12；所述改性聚乙烯醇溶液的制备方法为：在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，混匀后得到混合液，再调节混合液的pH至9～11，制得改性聚乙烯醇溶液。
本发明改性聚乙烯醇的制备方法中，需要调节混合液的pH值至9～11,pH值如果小于9，粘度提高效果不明显，如果大于11，将会产生凝胶现象，使粘结剂失去粘结性能。
本发明加入四硼酸钠，目的是进行掺硼改性聚乙烯醇，在聚乙烯醇粘结剂这种高分子聚合物中加入硼酸根离子，提高粘结剂的粘度，从而降低聚乙烯醇粘结剂的用量，降低球团生产成本，提高球团的机械强度。
本发明聚乙烯醇溶液的配制方法为：将聚乙烯醇固体粉末溶于水配制得到聚乙烯醇溶液。
本发明采用改性后的聚乙烯醇进行制球，不影响钛渣中二氧化钛的品位。
本发明采用的煤粉为普通煤粉即可。普通煤粉相比于焦炭，生产成本低，生产工序简单，而焦炭需要焦化厂将煤炼焦，生产工序复杂，耗能高，污染大。
普通煤粉与无烟煤相比，生产成本低，且粒度较细，适合用于造球，而无烟煤为颗粒状，且颗粒较大，以无烟煤为还原剂加入球团中，当还原温度较低、还原温度较短时，容易造成还原不充分的现象，铁的还原率过低，增加后续钛渣冶炼的能耗，不利于后续钛渣冶炼。
优选煤粉的成分及粒度为：固定碳含量为70～85wt％，粒度组成范围为：粒度≥150μm为20～35％、74μm＜粒度＜150μm为15～30％、粒度≤74μm为35～65％。
本发明的物料混料分两步进行，首先将固态的细粒级钛精矿和普通煤粉混合均匀，得到混合物料；然后将改性聚乙烯醇加热到50～75℃后，与混合物料混合搅拌均匀。该混料方法充分保障了均匀混合。并且采用该方法，使制得的球团还原反应更易进行，能耗降低。
优选的，钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～20:8～10。
更优选的，细粒级钛精矿含碳球团由以下重量份组分组成：钛精矿100份、煤粉20份和改性聚乙烯醇溶液10份。
其中，所述钛精矿为细粒级钛精矿，其粒度组成范围为：粒度≥74μm为5～15％、38μm＜粒度＜74μm为15～35％、粒度≤38μm为50～80％。
优选的，聚乙烯醇溶液的浓度为8～10wt％；四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01～0.03％。
更优选的：四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％。
优选的，采用氢氧化钠调节溶液pH。采用氢氧化钠来调节pH，在聚乙烯醇粘结剂这种高分子聚合物中加入-OH键和-Na键，能够提高粘结剂的粘度。
为了提高球团的强度，优选的：步骤a中，将改性聚乙烯醇溶液温度为60～75℃；更优选为，改性聚乙烯醇溶液温度为75℃。
优选的：步骤b中，采用辊压球机对制球料进行压球，压力至少为10MPa；优选为10MPa。
优选的：步骤c中，干燥为微波干燥，干燥时间为0.5～1h。本发明采用微波干燥，具有干燥速率快，干燥效率高，干燥均匀，清洁生产，节省了干燥时间，降低了能耗；且工艺流程短，球团生产的成本降低等优点。并且可以使得到的细粒级钛精矿含钛球团的机械强度更高。
本发明要解决的第二个技术问题是提供一种细粒级钛精矿含钛球团。
细粒级钛精矿含碳球团，由上述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法制备而成。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
下述实施例和对比例均采用细粒级钛精矿，其粒度组成范围为：粒度≥74μm为5～15％、38μm＜粒度＜74μm为15～35％、粒度≤38μm为50～80％。
实施例1
1)制备改性聚乙烯醇溶液：先配制10wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至10，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:15:8。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为75℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15MPa。
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到高机械强度的细粒级钛精矿含碳球团。
实施例2
1)制备改性聚乙烯醇溶液：配制10wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至10，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:20:10。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为55℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15MPa.
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥1h，得到高机械强度的细粒级钛精矿含碳球团。
实施例3
1)制备改性聚乙烯醇溶液：配制10wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至10，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:25:12。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为70℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15MPa.
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到高机械强度的细粒级钛精矿含碳球团。
实施例4
1)制备改性聚乙烯醇溶液：配制8wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.02％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至9，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:25:12。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为75℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为10MPa.
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到高机械强度的细粒级钛精矿含碳球团。
实施例5
1)制备改性聚乙烯醇溶液：配制9wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.03％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至11，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:25:12。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为50℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为10MPa.
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到高机械强度的细粒级钛精矿含碳球团。
对比例1
按照实施例1的制备方法，不同的是细粒级铁精矿含碳球团的成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:28:6。
对比例2
1)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和10wt％聚乙烯醇溶液的质量比为100:15:8。
2)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中聚乙烯醇溶液的温度为75℃。
3)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15Mpa。
4)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到细粒级钛精矿含碳球团。
对比例3
1)制备改性聚乙烯醇溶液：先配制10wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至10，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:15:8。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉、改性聚乙烯醇溶液加入到容器中，混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为75℃。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15Mpa。
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到细粒级钛精矿含碳球团。
对比例4
1)制备改性聚乙烯醇溶液：先配制10wt％聚乙烯醇溶液，然后在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，四硼酸钠的加入量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％，再用氢氧化钠调节聚乙烯醇溶液的pH至10，制得改性聚乙烯醇溶液。
2)称取细粒级钛精矿含碳球团成分组成为：细粒级钛精矿、普通煤粉和改性聚乙烯醇溶液的质量比为100:15:8。
3)、将细粒级钛精矿、普通煤粉混合均匀，得到混合物料；再在混合物料里加入改性聚乙烯醇溶液混匀，得到制球料；其中改性聚乙烯醇溶液的温度为常温。
4)、采用对辊压球机对所述制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团，对辊压球机的压力设置为15Mpa。
5)、对所述的生球团在微波干燥箱中干燥0.5h，得到细粒级钛精矿含碳球团。
试验例1
将实施例1～5，对比例1～4制备的细粒级钛精矿含碳球团采用智能强度测试仪进行生球、干球的抗压强度测试；离橡胶板50cm高度进行生球和干球的落下强度测试。所得生球团和干球团性能如表1所示。
表1

Claims (10)

1.细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行制备：
a、将钛精矿与煤粉混匀，得到混合物料；再将50～75℃的改性聚乙烯醇溶液加入到混合物料中混匀，得到制球料；
b、对制球料进行压球，得到细粒级钛精矿含碳生球团；
c、对细粒级钛精矿含碳生球团进行干燥处理，得到细粒级钛精矿含碳球团；
其中，钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～25:8～12；所述改性聚乙烯醇溶液的制备方法为：在聚乙烯醇溶液中添加四硼酸钠，混匀后得到混合液，再调节混合液的pH为9～11，制得改性聚乙烯醇溶液。
2.根据权利要求1所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于:钛精矿、煤粉和改性聚乙烯醇溶液的重量比为100:15～20:8～10。
3.根据权利要求1～2任一项所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：所述钛精矿为细粒级钛精矿，其粒度组成范围为：粒度≥74μm为5～15％、38μm＜粒度＜74μm为15～35％、粒度≤38μm为50～80％。
4.根据权利要求1或2所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：聚乙烯醇溶液的浓度为8～10wt％；四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01～0.03％。
5.根据权利要求4所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：四硼酸钠的添加量为聚乙烯醇溶液质量的0.01％。
6.根据权利要求1～5任一项所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：采用氢氧化钠调节溶液pH。
7.根据权利要求1～6任一项所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：步骤a中，改性聚乙烯醇溶液温度为60～75℃；优选为，改性聚乙烯醇溶液温度为75℃。
8.根据权利要求1所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：步骤b中，采用辊压球机对制球料进行压球，压力至少为10MPa；优选为10MPa。
9.根据权利要求7所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法，其特征在于：步骤c中，干燥为微波干燥，干燥时间为0.5～1h。
10.细粒级钛精矿含碳球团，其特征在于：由权利要求1～9任一项所述的细粒级钛精矿含碳球团的制备方法制备而成。
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