CN108866323A - 一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法 - Google Patents

一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于炼铁原料生产领域，具体涉及一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法。所述方法包括混料，制粒，布料，烧结的步骤，所述混料步骤所用原料按重量份包括：高钛型钒钛磁铁矿10‑30，普通铁矿30‑50，石灰粉5‑10，白云石2‑10，返矿10‑20，高炉灰0.5‑3，焦炭和/或煤粉5‑5.5。本发明利用辽西高钛型钒钛磁铁矿和普通铁矿为原料制得的高钛型钒钛烧结矿，可以摆脱对高品位铁矿石的过度依赖而导致生产成本提高的困境，节约能源，降低成本，实现了资源有效利用。

Description

一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法
技术领域
本发明属于炼铁原料生产领域，具体涉及一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法。
背景技术
辽宁省辽西地区在2008年发现了钒钛磁铁矿矿产资源，初步探明钒钛磁铁矿储量在120亿吨以上，具备打造钒钛产业基地的资源优势。辽西钒钛磁铁矿资源，是属于一种高钛型、高硅型钒钛磁铁矿，其全铁的含量大约为45％，其钛的含量为25％。辽西钒钛磁铁矿中铁资源可以用于炼铁炼钢等行业，丰富的钛资源可以为生产钛白、钛合金、钛金属等提供基础材料。辽西地区无疑会成为继攀枝花、承德后的另一重要铁钒钛多金属矿产资源。
到2015年，辽宁省钒钛产业结构调整取得明显成效，在布局调整、提高资源利用率、增加经济效益、减少环境污染等建设可持续发展钒钛产业体系方面取得明显进展”的总目标，提出钒钛磁铁矿中钒资源综合利用率达到50％以上、钛资源回收率达到20％以上、主要共伴生金属实现规模化回收利用，同时对钛铁矿、高钛渣、海绵钛、含钒石煤等提出了具体的综合利用指标要求。辽西钒钛磁铁矿以贫矿为主，储量巨大，其资源开发和产业发展为辽西地区全力打造有色冶金产业奠定了扎实的基础，钒钛是重要的战略资源，广泛应用于钢铁、有色和化工等行业，大部分作为合金元素和添加剂使用。
高炉-转炉法是最早利用钒钛磁铁精矿的方法，该方法是将钒钛磁铁精矿先经造块处理后送高炉冶炼，在高炉过程中钒大部分被选择性还原进入铁水。按照传统工业高炉生产要求，辽西钒钛磁铁矿远远不能符合入炉要求。故无论是选矿的角度来说还是就传统的炼铁、提钒、提钛的生产工艺而言都不能满足类似辽西钒钛磁铁矿这种低品位矿石的利用。为了能使巨大储量的辽西低品位钒钛磁铁矿得以大规模的利用，必须开发适合低品位矿产入高炉冶炼的新方法。
新方法应在传统入炉参数的基础上加以改进，通过优化配矿的方法，充分考虑配矿参数对铁水和炉渣的影响，以达到充分高效合理利用资源。这样的新方法对钢铁生产企业来说，可以摆脱对高品位铁矿石的过度依赖而导致生产成本提高的困境，从源头上降低企业的生产负担，从环境保护和资源合理利用的角度来说，既可以充分利用低品位矿产，使资源合理利用，又可以减少低品位矿产对环境带来的污染。
发明内容
为了要解决现有的技术问题，本发明提供一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法，本发明利用辽西高钛型钒钛磁铁矿和普通铁矿为原料。在配料过程中，加入适量的煤粉和焦粉，确定合适的配碳量，使烧结矿内部液相充分发展；在混料过程中，加入适量的水分，确定合适的混料时间和焖料时间；在制粒过程中确定适合的喷水量、制粒时间、粒径范围和布料方式来提高混合料在烧结过程中的透气性，提高高钛型钒钛磁铁矿的烧结速率，提高高钛型钒钛烧结矿的质量，节约烧结过程的能耗。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通磁铁矿制备烧结矿的方法，所述方法包括混料，制粒，布料，烧结的步骤，其中，所述混料步骤所用原料按重量份，包括下述组分：
其中，所述高钛型钒钛磁铁矿矿组分按质量百分比为：TFe：40％-48％，FeO：15％-20％，TiO2：18％-25％，Al2O3：1％-3％，CaO：3％-5％，SiO2：6％-10％，MgO：0.5％-1％V2O5：0.5％-1.5％，余量为酌减水和杂质；
所述普通铁矿的矿组分按质量百分比为：TFe：63％-70％，FeO：10％-15％，Al2O3：0.5％-1％，CaO：1％-5％，SiO2：4％-6％，MgO：0.3％-1％，余量为酌减水和杂质。
本发明所述制备烧结矿的方法中，所述返矿是指成品烧结矿中粒度不符合高炉对烧结矿的粒度要求的部分。返矿的铁品位与烧结矿相当。返矿在烧结矿制备的过程中可作为铁资源回收利用，减少石灰和铁矿的消耗，提高了资源利用率。首次烧结中所用返矿为可单独制备的烧结矿。
本发明所述制备烧结矿的方法中，所述的焦炭和煤起到燃料的作用。焦炭作为燃料，燃烧性能好；而煤的燃烧性能稍差于焦炭。由于煤的成本较低，因此，采用焦炭配煤的方式，可保证燃料的燃烧性同时，降低成本。
本发明所述制备烧结矿的方法中，所述的石灰粉和白云石，主要起到调节碱度的作用，改善高钛型钒钛磁铁矿的冶金性能。
本发明所述制备烧结矿的方法中，所述的高炉灰是钢厂生产过程中生产的废料，可商业购得。由于其含有一定的铁品位和含碳量，有害成分较少，可在烧结矿制备的过程中将其利用，起到资源回收利用的有益效果。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述混料步骤所用原料，按重量份，包括下述组分：高钛型钒钛磁铁矿为20，普通铁矿为41，石灰粉为9.9，白云石为2，返矿19，高炉灰为1，焦炭和/或煤粉为5。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述混料步骤所用原料，按重量份，包括下述组分：高钛型钒钛磁铁矿为26.6，普通铁矿为40，石灰粉为5.3，白云石为8.1，返矿20，高炉灰为3，焦炭和/或煤粉5。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，所述焦炭和煤粉可单独使用或两者以任意比例混合使用，当混合使用时，优选煤粉和焦炭的重量比为2：1。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述混料步骤为：向原料中喷洒原料总重量8％-9％的水分进行两次混料，具体为：第一次混料时间为15-20min，焖料时间10-15min，第二次混料时间为10-25min。
本发明优选采用两次混料和焖料结合的方法，是在烧结用原料经过第一次喷水混料后，可以有效地提高初始原料的均匀性，经过焖料后，进行第二次混料，使混合料的均匀性和流动性提高，从而避免了其他烧结方法导致的混料不均问题。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述制粒步骤为：利用制粒机制粒，制粒时间为10-15min，通过控制制粒机的转速由20r/min降至10r/min获得粒级为＜2mm、2-3mm、3-4mm、4-5mm、＞5mm的球料，在2-5mm范围内的球料占比80％-90％。
进一步地，所述制粒于制粒机中进行，通过喷撒适量的水分和控制混料时间，使得到的粒度在2-5mm范围内的球料占比80-90％。目标粒度在2-5mm范围，但由于实验难以控制会有部分粒径小于2mm和略大于5mm的烧结用球料，对反应无太大影响
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述布料步骤为：在烧结机底部铺设一层粒度16-25mm的烧结返矿，将烧结用球料按粒度由大到小，从下而上布料在烧结机中，在球料的最上层均匀撒焦粉作为引火介质，最上层所述的焦粉的厚度为1-2mm，总体的料层厚度700-800mm。
进一步地，在烧结机底部铺设一层粒度16-25mm的烧结返矿，将烧结用球料按粒从下而上布料在烧结机中，具体为：将粒级大于5mm的烧结用球料分布在烧结机的底部，在其上依次分布粒级为4-5mm，3-4mm，2-3mm的烧结用球料，最后将粒级低于2mm的烧结用球料分布在上方，最上层均匀撒焦粉作为引火介质，最上层所述的焦粉的厚度为1-2mm，总体的料层厚度700-800mm。
本发明所述高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法中，优选所述烧结步骤为：在烧结机上点火烧结，所述点火烧结的温度始末为1000-1185℃，点火负压为7-9kPa，点火时间2-3min。
如上所述的方法，通过烧结机上方的点火装置，同时助燃机开始工作，优选地，点火烧结的始末温度为1000-1185℃，点火负压7-9kPa，点火时间2-3min，所述点火利用天然气或者液化石油气或丙烷和空气点火，当废气温度下降至100-120℃时，烧结过程结束，抽风烧结设备停止工作，与其他烧结技术相比，点火温度低，降低了燃气成本，提高了烧结速率，降低烧结时间，节约能源，降低成本。
本发明的有益效果为：
本发明方法利用高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备高钛型钒钛烧结矿，烧成率85-90％，转股强度在60-70％范围内，低温还原粉化性率RDI+3.15在60-91％范围内，还原性RI在60-70％范围内，还原性较高。软化温度在1310-1350℃范围内，软化结束温度1280-1290℃范围内，滴落温度在1450-1475℃范围内，软熔区间在100-150℃区间内，软熔温度较高，并且软熔区间窄，所以制得的高钛型钒钛烧结矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好。节约能源，降低成本，实现了资源有效利用。
附图说明
图1为本发明所述烧结流程图。
具体实施方式
高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法具体采用高钛型钒钛磁铁矿，普通铁矿及其他烧结用料进行混料，制粒，布料，点火，烧结的过程制备烧结矿。
本发明中高钛型钒钛磁铁矿烧结矿的转股强度按照GB8209-87标准来测定。
本发明中高钛型高钛磁铁矿烧结矿的还原性按照GB/T13241-91标准来测定。
本发明实例中高钛型钒钛磁铁矿烧结矿的低温还原粉化率根据GB/T13242-1991标准来测定。
实施例1
表1矿石主要成分/质量百分比
名称 TFe CaO MgO SiO2 Al2O3 FeO TiO2 V2O5
高钛型钒钛磁铁矿 43.83 4.04 0.79 7.07 1.86 18.01 21.81 0.97
普通铁矿 67.67 1.7 0.30 4.06 0.73 12.31
返矿 40.43 11.60 1.09 7.27 2.13 20.12 0.89
高炉灰 32.39 5.16 1.79 5.95 2.69 1.79 0.25
一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法，制备流程如图1所示，矿组分如表1所示，该方法包括：
(1)、混料：将包括有高钛型钒钛磁铁矿20kg，普通铁矿41kg，石灰粉9.9kg，白云石2kg，返矿19kg，焦炭和煤粉5kg，煤粉和焦炭的重量为2：1，高炉灰1kg的原料进行两次混料，向原料中喷洒原料总重量8.5％的水分，具体为：第一次混料时间为15min，混料过程喷洒雾状水，焖料时间10min，第二次混料时间为15min；
(2)、制粒：将混合后的原料进行制粒，制粒时间为10min，获得高钛型钒钛磁铁矿烧结矿的烧结用料；
(3)、出料：通过控制制粒机的转速由20r/min降至10r/min获得不同粒级的烧结用球料，将＜2mm、2-3mm、3-4mm、4-5mm、＞5mm的球料分别装入不同容器中，其中在2-5mm范围内的球料占比90％；
(4)、布料：将重量2kg，粒度16-25mm的烧结返矿放置烧结底部，将烧结用球料按照粒度减小的顺序从下而上布料在烧结机上，并在最上层均匀撒焦粉作为引火介质，总体的料层厚度700mm；
(5)、点火：在烧结机上点火烧结，同时开启助燃风机开始工作，所述点火烧结的温度始末为1100℃，所述点火负压为8kPa，所述的点火时间2.5min；
(6)、烧结：点火完成后进行烧结抽风，当废气温度下降至120℃时，烧结过程结束；
(7)、破碎：将所述步骤(6)完成的烧结矿进行破碎；得到粒级为5-40mm的成品烧结矿用于性能检测；
(8)、本发明方法利用高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备高钛型钒钛烧结矿，烧成率85.90％，转股强度在66.8％，低温还原粉化性率RDI+3.15在88％，还原性RI在67％，还原性较高。软化温度在1318℃范围内，软化结束温度1282℃范围内，滴落温度在1450℃范围内，软熔区间在100-150℃区间内，软熔温度较高，并且软熔区间窄，所以制得的高钛型钒钛烧结矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好。
实施例2
一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法，制备流程如图1所示，矿组分如表1所示，其他步骤与实施例1相同，不同的是混料步骤所用原料重量份比例不同：
(1)、所述混料步骤所用原料包括有高钛型钒钛磁铁矿26.6kg，普通铁矿40kg，石灰粉5.3kg，白云石8.1kg，返矿20kg，焦炭和煤粉5kg，煤粉和焦炭的重量为2：1，高炉灰3kg。
(2)、本发明方法利用高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备高钛型钒钛烧结矿，烧成率85.45％，转股强度在69.27％，低温还原粉化性率RDI+3.15在90.39％，还原性RI在69％，还原性较高。软化温度在1314℃范围内，软化结束温度1280℃范围内，滴落温度在1454℃范围内，软熔区间在100-150℃区间内，软熔温度较高，并且软熔区间窄，所以制得的高钛型钒钛烧结矿在软熔滴落带有良好的透气性，且熔滴性能较好。

Claims (8)

1.一种高钛型钒钛磁铁矿配加普通铁矿制备烧结矿的方法，其特征在于：所述方法包括混料，制粒，布料，烧结的步骤，其中，所述混料步骤所用原料按重量份，包括下述组分：
其中，所述高钛型钒钛磁铁矿矿组分按质量百分比为：TFe：40％-48％，FeO：15％-20％，TiO2：18％-25％，Al2O3：1％-3％，CaO：3％-5％，SiO2：6％-10％，MgO：0.5％-1％，V2O5：0.5％-1.5％，余量为酌减水和杂质；
所述普通铁矿的矿组分按质量百分比为：TFe：63％-70％，FeO：10％-15％，Al2O3：0.5％-1％，CaO：1％-5％，SiO2：4％-6％，MgO：0.3％-1％，余量为酌减水和杂质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混料步骤所用原料，按重量份，包括下述组分：高钛型钒钛磁铁矿为20，普通铁矿为41，石灰粉为9.9，白云石为2，返矿19，高炉灰为1，焦炭和/或煤粉5。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混料步骤所用原料，按重量份，包括下述组分：高钛型钒钛磁铁矿为26.6，普通铁矿为40，石灰粉为5.3，白云石为8.1，返矿20，高炉灰为3，焦炭和/或煤粉5。
4.根据权利要求1～3任一项所述的方法，其特征在于：所述煤粉和焦炭的重量比为2：1。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述混料步骤为：向原料中喷洒原料总重量8％-9％的水分进行两次混料，具体为：第一次混料时间为15-20min，焖料时间10-15min，第二次混料时间为10-25min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述制粒步骤为：利用制粒机制粒，制粒时间为10-15min，通过控制制粒机的转速由20r/min降至10r/min获得粒级为＜2mm、2-3mm、3-4mm、4-5mm、＞5mm的球料，在2-5mm范围内的球料占比80％-90％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述布料步骤为：在烧结机底部铺设一层粒度16-25mm的烧结返矿，将烧结用球料按粒度由大到小，从下而上布料在烧结机中，在球料的最上层均匀撒焦粉作为引火介质，最上层所述的焦粉的厚度为1-2mm，总体的料层厚度700-800mm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烧结步骤为：在烧结机上点火烧结，所述点火烧结的温度始末为1000-1185℃，点火负压为7-9kPa，点火时间2-3min。
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