CN109517977A

CN109517977A - 一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法

Info

Publication number: CN109517977A
Application number: CN201811419223.6A
Authority: CN
Inventors: 薛向欣; 张立恒; 汤卫东; 杨合; 姜涛
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2018-11-26
Filing date: 2018-11-26
Publication date: 2019-03-26

Abstract

本发明涉及一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法，将普通磁铁矿精粉、高铬型钒钛磁铁矿精粉、熔剂、高炉除尘灰、瓦斯灰和返矿按比例称取，并使混合料碱度达到R＝1.8～2.3，并添加燃料混合得混合料；将混合料加水后制粒；之后布料、点火、烧结、冷却、破碎、筛分后成品烧结矿。本发明方法能使烧结矿质量和产量得到明显提高，不仅充分回收了高铬型磁铁矿中的铁元素，也能回收其中的钛、钒、铬等元素，降低烧结矿成本，达到高铬型钒钛磁铁矿物尽其用的目的。

Description

一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法

技术领域

本发明涉及一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法，属于冶金技术领域。

背景技术

高铬型钒钛磁铁矿精粉不仅含有较高铁、钛、钒元素，同时还共(伴)生有铬、钴、镍、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素，具有极高的综合利用价值。如何能实现高铬型钒钛磁铁矿精粉中铬资源的集约化利用，具有相当大的经济价值和战略意义。

目前铁精矿处理是采用传统的，且较为成熟的烧结-高炉-转炉流程，以回收铁和钒为主。通过大量研究，红格矿烧结生产取得了很大进步，但是仍然存在很多问题，主要体现在烧结矿强度差、粉化严重等，这些问题的主要原因是由于钙钛矿的生成，钒钛烧结矿液相与普通烧结矿的液相差异较大。

高铬型钒钛磁铁矿烧结过程中生成了性脆的钙钛矿，铁酸钙低，粘结相少，导致烧结矿强度差、成品率低。

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，本发明提供一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法。

(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：

一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法，其包括如下步骤：

S1、将高铬型钒钛磁铁矿精粉、普通磁铁矿精粉、熔剂、高炉除尘灰、瓦斯灰和返矿按比例称取，并使混合料碱度达到R＝1.8～2.3，并添加燃料混合得混合料；

S2、加水使混合料中水分达到重量百分比为9.5～10.5％；

S3、将步骤S2获得的混合料混合制粒4～6min后，进入二次混料机再次制粒4～6min，使混合料80％以上形成为3～5mm的小球；

S4、将步骤S3制粒后的混合料进行布料；

S5、在烧结机上进行点火抽风烧结；

S6、经破碎筛分后，取5～40mm的烧结矿为适合于冶炼的成品烧结矿。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S1中，所述普通磁铁矿精粉成分，以质量分数计含有TFe 60.0～66.0％，SiO₂ 2.0～8.0％，CaO 0.3～2.0％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃0.7～1.8％，TiO₂ 0.5～2.5％，V₂O₅ 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 0.01～0.15％。

其中，TFe表示全铁的含量，即矿粉的品位。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S1中，所述高铬型钒钛磁铁精矿的成分，以质量分数计含有TFe 50.0～60.0％，SiO₂ 1.1～4.0％，CaO0.5～2.5％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃ 0.7～1.8％，TiO₂ 0.7～12.9％，V₂O₅0.1～1.6％，Cr₂O₃ 0.4～1.0％。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S1中，返矿为烧结矿各次筛分的筛下物，主要成份是粒度＜5mm的烧结矿与未烧结的混合料，返矿配比控制在15～25％。

采用本发明方法进行第一次烧结时，如果没有返矿，就采用将除返矿外的原料进行烧结，获得的烧结矿作为返矿，第一次烧结得到的烧结矿全部破碎为＜5mm以下的烧结矿，为之后的实验提供返矿，以保持返矿成分的稳定。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S1中，在原料中，按重量百分比计，所述普通磁铁矿精粉占15～80％、高铬型钒钛磁铁矿精粉占0～60％，所述熔剂占6～12％，所述高炉除尘灰占0.5～1.5％、瓦斯灰占0.5～1.5％，返矿占15～25％。进一步地，所述熔剂为生石灰、白灰、石灰石、白云石中的至少一种。

熔剂主要是用来调整碱度；碱度为混合料中氧化钙含量与二氧化硅含量的比值。

熔剂用石灰、白灰、石灰石、白云石或它们的混合物，提高烧结矿碱度，有利于改善烧结矿的质量，但过高碱度会降低烧结矿品位，具体地讲，在根据本发明实施例的普通磁铁矿精粉中添加高铬型钒钛磁铁矿精粉的方法中，烧结矿碱度控制为1.8～2.3。

优选地，在步骤S1中，所述燃料为焦粉、无烟煤或木炭中的至少一种，所述添加的燃料占原料总重量的4.0～5.0％。

在配料过程中，添加的燃料，可采用焦粉或无烟煤或木炭，由于返矿中含较多SiO₂，液相生成量大，烧结过程中消耗的热量更多，因此要增加燃料配比才能保证烧结矿产质量不下降，具体地讲，在根据本发明实施例的高铬型钒钛磁铁精矿配加弃渣的烧结方法中，烧结混合料的燃料添加量为其它原料重量的4.0～5.0％。进一步，燃料优选为焦粉和无烟煤的混合物，焦粉和无烟煤的配比分别为2.25％。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S2中，加入的水分两次加入，第一次先加入70～80％的水分，进行步骤S3的混合制粒，进入二次混料机之前加入剩余水分混合后，再次制粒。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S4中，所述布料时，首先铺底料厚度为20～40mm，然后将料球铺在底料上，进一步对料球进行向下压料，使料层厚度达到650～700mm。

进一步地，在步骤S4中，所述底料为粒径为10～20mm的返矿。

如上所述的烧结方法，优选地，在步骤S5中，所述烧结的参数为：点火温度为1250～1300℃，点火时间为100～140s，点火负压为6000～9000Pa，烧结负压为10000～16000Pa。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

高铬型钒钛磁铁精矿配加普通磁铁矿精粉进行烧结，能使廉价的高铬型钒钛磁铁精矿得到充分利用，达到了降低炼铁成本的目的；充分回收了高铬型磁铁矿中的铁元素，也能回收其中的钛、钒、铬等元素，降低烧结矿成本，达到高铬型钒钛磁铁矿综合利用的目的。高铬型钒钛磁铁矿中TiO₂含量较高，易形成性脆的钙钛矿，与普通矿配加在一起烧结，硅酸盐粘结相增加，从而抑制了钙钛矿的生成，烧结矿的质量得到改善。

附图说明

图1为本发明的高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例中采用的烧结设备为NEU-2012型烧结机。本发明采用高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉烧结方法，如图1所示，包括以下步骤：A、配料，B、混合、制粒，C、布料，D、点火(可选用煤气或空气)、E、烧结，F、冷却、破碎，G、筛分，筛分后成品烧结矿进入高炉即可进行冶炼，小于5mm的烧结矿成为返矿重新进入配料步骤，其中，配料过程中，烧结原料以普通磁铁矿精粉为主，以高铬型钒钛磁铁精矿为辅，再配加熔剂、燃料，返矿等进行烧结。

在本发明的烧结方法中，在配料步骤A，混合料的配比按照重量比来计，其中普通铁矿精粉配比为15～80％，高铬型钒钛磁铁矿精粉配比0～60％，熔剂配比为6～12％，返矿配比为15～25％，高炉除尘灰0.5～1.5％，瓦斯灰0.5～1.5％。精确配比根据需要而定。普通磁铁矿粉为不含钒、钛的国内高品位磁铁矿精粉，成分以质量分数计。含有TFe60.0～66.0％，SiO₂ 2.0～8.0％，CaO 0.3～2.0％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃0.7～1.8％，TiO₂ 0.5～2.5％，V₂O₅ 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 0.01～0.15％；高铬型钒钛磁铁精矿的成分以质量分数计含有TFe 50.0～60.0％，SiO₂ 1.1～4.0％，CaO 0.5～2.5％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃ 0.7～1.8％，TiO₂ 0.7～12.9％，V₂O₅ 0.1～1.6％，Cr₂O₃ 0.4～1.0％，所述高铬型钒钛磁铁精矿具有高钛高杂质的特点，属于难烧矿石；返矿为烧结矿各次筛分的筛下物，主要成份是粒度＜5mm的烧结矿与未烧结的混合料，返矿配比控制在15～25％。返矿粒度较粗，具有疏松多孔结构，在混合料中起核心作用，提高成球率，有利于改善烧结料的透气性，提高烧结生产率，并且返矿中含有已经烧结的低熔点物质，有助于熔融物的生成，增加烧结液相，提高烧结矿强度；但是若返矿添加量过多，会使混合料的混匀和制粒效果变差，水和碳波动大，透气性过好，烧结速度过快，燃烧层温度达不到烧结时的必要温度，从而使烧结矿强度变差，生产率降低，若返矿添加量过少，没有效果，故返矿的添加比例在重量比为15～25％。

燃料可采用焦粉或无烟煤，由于返矿中含较多SiO₂，液相生成量大，烧结过程中消耗的热量更多，因此要增加燃料配比才能保证烧结矿产质量不下降，具体地讲，在根据本发明实施例的高铬型钒钛磁铁精矿配加弃渣的烧结方法中，燃料占烧结混合料总重量的4.0～5.0％。

熔剂可用石灰粉、生石灰、白灰、石灰石、白云石或它们的混合物，提高烧结矿碱度，有利于改善烧结矿的质量，但过高碱度会降低烧结矿品位，具体地讲，在根据本发明的普通磁铁矿精粉中添加高铬型钒钛磁铁矿精粉的方法中，烧结矿碱度控制为1.8～2.3。

在本发明的烧结方法中，在混合步骤B，混合料中加入水分优选为原料总重量的9.5～10.5％。适宜的混合料水分，可以改善烧结料的成球性能，提高料层的透气性。由于磁铁矿的亲水性较差，约6％～10％，又配加了其他熔剂，水分可稍大一些，所以混合料中水分控制的10％左右。过高会使混合料变成泥浆，不利于成球，而且浪费燃料还会使透气性变差。为了控制混合料水分，水分为两次添加，可在一混制粒时加入70～80％的水分，在二混时加入剩余量的水后，进行二混制粒，通过控制水分使混合料多造球。其中，第一次制粒混合料混合制粒优选4～6min后，进入二次混料机再次制粒优选4～6min，使混合料80％以上形成为3～5mm的小球。根据原料的性质不同，混合作业一般分为两段进行，一段混合主要是混匀、加水润湿和粉料成球，第二段除了继续混匀外，主要作用为制粒，达到一定的成球水平后，停止加水混匀。为了保证烧结料的混匀和制粒效果，混合过程应有足够的时间，所以第一次制粒混合料混合制粒优选4～6min，第二次混料4～6min。

在本发明的烧结方法中，在步骤C，布料提高料层厚度，实行厚铺慢转，并适当压料。使料层厚度达到650～700mm，对料层压料10～20mm。一般烧结杯的高度为700mm，所以不能大于700mm，也不能装的太少，不然烧结杯利用系数就会降低；压料可以提高堆密度，降低垂直烧结速度，使用厚料层烧结能提高烧结矿的强度延长高温保持时间，使烧结矿液相反应更充分，从而提高烧结矿强度，弥补高铬型钒钛烧结矿强度差的缺陷。

在本发明的烧结方法中，在点火、烧结步骤D，控制点火温度为1250～1300℃，点火负压为6～9kPa，这样能保证料层烧透，废气温度又不会对主抽风机造成损坏，同时减少热量损失；控制烧结负压为10～16kPa，增加抽力与风量，克服钒钛磁铁精矿料层透气性差，烧结阻力大的缺陷；厚料层条件下降低垂直烧结速度，延长高温保持时间，提高烧结矿强度。

在破碎步骤E、筛分步骤F后，取5～40mm的烧结矿为适合于冶炼的成品烧结矿，进入高炉即可进行冶炼。

按照上述烧结参数进行烧结，获得烧结矿成分范围为：以质量分数计，TFe 50～60％，SiO₂ 3.0～6.0％，CaO 5～12％，MgO 1.5～3.0％，Al₂O₃1.7～2.8％，TiO₂ 2.5～11.0％，V₂O₅ 0.3～1.2％，Cr₂O₃ 0.1～0.6％。为了更好的解释本发明，以便于理解，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。下面实施例中的百分比如没有特别说明，均为重量百分比。

实施例1

矿石成分见表1，配料参数为：将混合普通磁铁矿精粉占60％高铬型钒钛磁铁精矿占4.2％，生灰石占13.8％，返矿占20％，高炉除尘灰占1.0％，瓦斯灰占1.0％，外配前面原料总和的2.25％的焦粉和2.25％的无烟煤粉混合料，经计算，原料中的烧结碱度R＝1.9。原料加入混料仓后混匀，配入混料仓后混匀，在一次混料机中加水使混合料的含水分为10.5％，即最后测得烧结料中水分含量为10.5％。进行混合制粒4min后进入二次混料机再次制粒4min，混合料成球率85％。铺底料为25mm，制粒后的混合料装入Φ320×700mm烧结杯中按制粒效果进行压料处理，烧结时料层厚度680mm。

表1原料化学成分(％)

烧结参数控制为：抽风负压12kPa，点火温度1280℃，点火时间120s。其中，铺底料为粒径为10～20mm的返矿。其作用为(1)避免烧结料与炉篦之间直接接触，起到保护炉篦和延长其使用寿命的目的；(2)有效阻止粉末被抽风机抽入烟道，减少除尘器负担；(3)防止烧结矿粘结炉篦，使有效抽风面积保持不变，气流分布均匀；(4)有效改善烧结料层透气性。

获得的烧结矿经破碎筛分后，取5～40mm的烧结矿可用于冶炼的成品烧结矿。对获得的烧结矿进行转鼓指数测定、筛分、低温还原和软融滴落性能测试，测得烧结矿指标为：烧结矿ISO转鼓指数55.67％，成品率(＞5mm)80.70％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为51.80％，软化开始温度1079℃，软融区间73℃，滴落开始温度1224℃，熔化区间131℃。

实施例2

矿石成分见表1，配料参数为：将普通磁铁矿粉45％，高铬型钒钛磁铁精矿21％，生灰石11.8％，高炉除尘灰1％，瓦斯灰1％，返矿20％，烧结碱度R＝2.1，外配焦粉和无烟煤粉占前面原料总和的4.5％。原料加入混料仓后混匀，在一次混料机中加水使混合料水分为10.4％，进行混合制粒4min后进入二次混料机再次制粒4min，混合料成球率86％。铺底料为25mm，制粒后的混合料装入Φ320×700mm烧结杯中按制粒效果进行压料处理，烧结时料层厚度680mm，烧结参数控制为：抽风负压10kPa，点火温度1280℃，点火时间120s，铺底料25mm。

得到的烧结矿指标为：烧结矿ISO转鼓指数为53.33％，成品率(＞5mm)为75.30％，RDI_+3.15为53.8％，软化开始温度1085℃，软融区间75℃，滴落开始温度1239℃，熔化区间178℃。

实施例3

矿石成分见表1，配料参数为：将原料按普通铁矿粉38.2％，高铬型钒钛磁铁精矿30％，石灰石9.8％，高炉除尘灰1％，瓦斯灰1％和返矿20％，外配前述原料总量的2.25％的焦粉和2.25％的无烟煤粉，烧结碱度R＝2.0。原料加入混料仓后混匀，在一次混料机中加水使混合料水分为10.2％，进行混合制粒4min后进入二次混料机再次制粒4min，混合料成球率83％。。铺底料为25mm，制粒后的混合料装入Φ320×700mm烧结杯中按制粒效果进行压料处理，烧结时料层厚度680mm。

烧结参数控制为：抽风负压12kPa，点火温度1280℃，点火时间120s。

得到的烧结矿指标为：烧结矿ISO转鼓指数46.69％，成品率(＞5mm)76.83％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为55.4％，软化开始温度1092℃，软融区间77℃，滴落开始温度1253℃，熔化区间197℃。

对比例

矿石成分见表1，配料参数为：将混合高铬型钒钛磁铁矿精粉71.7％，石灰石配比6.3％，高炉除尘灰1％，瓦斯灰1％，返矿20％，外配焦粉占前述原料总重量的2.25％和2.25％的无烟煤粉，原料中的烧结碱度R＝1.9。原料加入混料仓后混匀，在一次混料机中加水使混合料中水分为10.2％，进行混合制粒4min后进入二次混料机再次制粒4min，混合料成球率82％。铺底料为25mm，制粒后的混合料装入Φ320×700mm烧结杯中按制粒效果进行压料处理，烧结时料层厚度680mm。

烧结参数控制为：抽风负压12kPa，点火温度1280℃，点火时间120s，。

得到的烧结矿指标为：烧结矿ISO转鼓指数34.98％，成品率(＞5mm)为68.36％，低温还原粉化指数RDI_+3.15为91.1％，软化开始温度1131℃，软融区间90℃，滴落开始温度1295℃，熔化区间166℃。

本发明提供的烧结方法制备烧结矿，无需对设备进行改进，操作简便，能降烧结矿成本，本发明中主要是添加高铬型钒钛磁铁矿，充分利用了此种廉价矿石资源，变废为宝，使得炼铁成本降低。配加普通磁铁矿精粉后(本发明中实施例)烧结矿的产量、质量与不配加(见对比例)比较，转鼓指数升高，成品率升高，低温还原粉化指数降低，软化开始温度降低，软化区间变窄，开始滴落温度降低，融化区间变窄。由此可见，本发明方法可以有效提高烧结矿强度和产量，改善烧结矿还原性和高温性能，有利于高炉顺行。

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，任何本领域技术人员可以利用上述公开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

1.一种高铬型钒钛磁铁矿精粉配加普通磁铁矿精粉的烧结方法，其特征在于，其包括如下步骤：

S1、将原料包括高铬型钒钛磁铁矿精粉、普通磁铁矿精粉、熔剂、高炉除尘灰、瓦斯灰和返矿按比例称取，并使原料中碱度达到R＝1.8～2.3，并添加燃料混合得混合料；

S2、加水使混合料水分达到重量百分比为9.5～10.5％；

S4、将步骤S3制粒后的料球进行布料；

S5、在烧结机上进行点火抽风烧结；

2.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S1中，所述普通磁铁矿精粉成分，以质量分数计含有TFe 60.0～66.0％，SiO₂ 2.0～8.0％，CaO 0.3～2.0％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃ 0.7～1.8％，TiO₂ 0.5～2.5％，V₂O₅ 0.1～0.5％，Cr₂O₃ 0.01～0.15％；

所述高铬型钒钛磁铁精矿的成分，以质量分数计含有TFe 50.0～60.0％，SiO₂ 1.1～4.0％，CaO 0.5～2.5％，MgO 0.3～3.0％，Al₂O₃ 0.7～1.8％，TiO₂ 0.7～12.9％，V₂O₅ 0.1～1.6％，Cr₂O₃ 0.4～1.0％。

3.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S1中，返矿为烧结矿各次筛分的筛下物，成份是粒度＜5mm的烧结矿与未烧结的混合料。

4.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S1中，在原料中，按重量百分比计，所述普通磁铁矿精粉占15～80％、高铬型钒钛磁铁矿精粉占0～60％，所述熔剂占6～12％，所述高炉除尘灰占0.5～1.5％、瓦斯灰占0.5～1.5％，返矿占15～25％。

5.如权利要求4所述的烧结方法，其特征在于，所述熔剂为石灰粉、生石灰、白灰、石灰石、白云石中的至少一种。

6.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S1中，所述燃料为焦粉、无烟煤或木炭中的至少一种，所述添加的燃料为原料总重量的4.0～5.0％。

7.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S2中，加入的水分两次加入，第一次先加入70-80％的水分，进行步骤S3的混合制粒，进入二次混料机之前加入剩余水分混合后，再次制粒。

8.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S4中，所述布料时，铺底料的厚度为20～40mm，料层厚度为650～700mm。

9.如权利要求1所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S5中，所述烧结的参数为：点火温度为1250～1300℃，点火时间为100～140s，点火负压为6000～9000Pa，烧结负压为10000～16000Pa。

10.如权利要求8所述的烧结方法，其特征在于，在步骤S4中，所述底料为粒径为10～20mm的返矿。