CN109666790B - 一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法，该方法将钒钛矿粉与氧化钙粉末和钠基膨润土先干燥，后干混，配加水、均匀混料、密闭静置；进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉～2ml/10g矿粉，并且每次加水加料间隔在45秒～90秒，使矿粉充分滚动压实，制得的生球球团；在生球焖料；烘干，之后进行预氧化焙烧；将温度升高，进行二次高温氧化焙烧，之后冷却，制得中低碱度高铬型全钒钛自熔性球团矿。该方法解决生球强度低，抗压强度低，湿度大，烘干后易粉化和爆裂等问题，制得性能优良的中低碱度高铬型全钒钛自熔性球团矿。制得的球团满足高炉入炉要求，提高了球团成矿效率，并降低了成本。

Description

一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法

技术领域

本发明涉及一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法，属于钢铁冶金炼铁生产领域。

背景技术

钒钛磁铁矿是多金属元素的复合矿，以铁、钒、钛共生的一种特殊的磁性铁矿石，由于铁钛共生，钒以类质同象赋存在钛磁铁矿中，所以称之为钒钛磁铁矿。钒钛磁铁矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组份，此种矿石遍布世界各地，由于地质构造和成矿条件的差异，导致各地的钒钛磁铁矿特点各不相同，根据不同类型的钒钛磁铁矿，其冶炼方法和冶炼过程的内在反应性质亦有明显的差异。

采用铁矿粉球团作业是以高炉-转炉为中心的现代钢铁工业生产流程的第一个工艺环节，其产品质量对后续的炼铁和炼钢生产具有基础性的重要影响。自熔性球团矿是碱度(CaO/SiO₂)为0.8～1.3左右的球团矿物，组成和结构比较复杂，但仍以赤铁矿为主，赤铁矿连晶是其固结的基本形式。在现有的钒钛磁铁矿冶炼中，以中低碱度烧结矿配加酸性球团矿和块矿的炉料结构为主要生产工艺，但红格铬钒钛烧结矿的初始熔点高，生成液相少，TiO₂通过液相扩散与CaO生成CaO·TiO₂，造成强度低，低温还原粉化率高，矿物组成差。如何能改善上部炉料的分化问题是需要考虑的一个问题。

此外，在中低碱度球团矿的生产过程中，存在有由于矿粉和造球过程中吸水过多，成分不均匀，母球之间易粘结，成球效率低，烘干之后易爆裂，成球率低，抗压强度低于高炉入炉要求等问题。

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，本发明提供一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法。

(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：

一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法，其包括如下步骤：

(1)、将钒钛矿粉与氧化钙粉末和钠基膨润土先干燥，后进行干混混匀，配加水，均匀混料，混至捏粉成块的状态即可；

(2)、将步骤(1)中混匀的料在室温下密闭静置20min～30min，使料层湿度均匀；

(3)、在圆盘造球机上以30r/min～45r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉～2ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在45秒～90秒之间，使矿粉充分滚动压实，制得的生球球团直径在8mm～12mm之内，且生球含水量在10％～12％之间；

(4)、在室温下经过0.5～1h进行生球焖料；

(5)、将生球焖料后进行烘干，之后进行预氧化焙烧；

(6)、将温度升高，进行二次高温氧化焙烧，之后冷却，制得中低碱度高铬型全钒钛自熔性球团矿。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，所述钒钛矿粉的粒度小于200目(粒径<0.074mm)的占65～75％。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，所述钒钛矿粉为中低铬型钒钛磁铁矿，其成分TFe含量按质量百分比为53％～57％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.3％～0.6％，V₂O₅含量在0.9％～1.4％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.5％～1.0％，SiO₂含量在1％～3％，此时，所述氧化钙的用量为原料总质量的1.8％～3.4％。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，所述钒钛矿粉为高铬型钒钛磁铁矿，其TFe含量按质量百分比为50％～55％，FeO含量为23％～27％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.7％～1.0％，V₂O₅含量在0.8％～1.2％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.8％～1.0％，SiO₂含量在4％～5％；此时，所述氧化钙的用量为原料总质量的3.1％～5.6％。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，原料中，钒钛矿粉与氧化钙粉末和钠基膨润土配的碱度为0.8～1.3。

其中碱度为原料中碱性氧化物与酸性氧化物的比例，本发明中的碱度为二元碱度，专门指CaO与SiO₂的质量比。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，原料中，所述钠基膨润土中的SiO₂的质量含量为42％～48％，CaO含量为3.5％～4.5％，Na含量占4％～5％，所述钠基膨润土用量为钒钛矿粉质量的1％～2％。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，加水的量为原料总质量的6～8％，混料时间为15min～20min。

如上所述的方法，优选的，在步骤(1)中，所述干燥的温度为100℃～105℃，时间为5～6小时，使所述钒钛矿粉的水分小于1％。

如上所述的方法，优选的，在步骤(5)中，所述烘干的温度为100℃～105℃，烘干的时间为3～4小时。

如上所述的方法，优选的，在步骤(5)中，所述预氧化焙烧的温度900℃～950℃，焙烧时间为15min～20min，焙烧时鼓风空气的流速为2L/min～2.5L/min。

如上所述的方法，优选的，在步骤(6)中，二次高温氧化焙烧的温度为1250℃～1280℃，焙烧时鼓吹空气的流量为2L/min～2.5L/min，焙烧时间20min～30min。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：

本发明中采用钒钛磁铁矿作为原料，添加分析纯氧化钙粉末、钠基膨润土，配得的球团矿原料碱度为0.8～1.3的中低碱度，有别于一般的焖料工序，根据添加氧化钙的中低碱度球团的特性增加了造球后的两次焖料工序，再经过一次预氧化焙烧和二次高温氧化焙烧，解决生球强度低，抗压强度低，湿度大，烘干后易粉化和爆裂等问题，制得性能优良的中低碱度高铬型全钒钛自熔性球团矿。

本发明提供的利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法中所用膨润土为钠基膨润土，吸水速度慢，吸水率和膨胀倍数大，有较高的可塑性和较强的粘结性，有利于碱性球团的粘结成球；采用的造球机转速较快，增加碱性球团料的滚动，减少了母球粘结的几率，增加了母球自滚动的频率，利于提高生球强度；其焙烧制度连续，温度略高于一般球团焙烧温度，使得碱性球团的抗压强度大幅提高，平均保持在2200N～3000N范围内，满足高炉入炉要求，提高了球团成矿效率，降低了成本；本发明的制备工艺简洁，没有复杂的操作过程，便于操作。

经过大量实验验证，本发明发明利用氧化钙的添加制得的中低碱度全钒钛球团矿，低温还原粉化率RDI_-3.15mm在8％～14％，远远低于中低碱度烧结矿的低温还原粉化率；还原膨胀率RSI在7％～9％范围内，还原膨胀率较小；球团氧化率较完全，大部分的钛磁铁矿被氧化成了易还原的钛赤铁矿，钛赤铁矿占70％以上，钛磁铁矿仅占1％～5％；中温还原率RI在85％以上，中文还原性能较好；中低碱度球团矿的软化开始温度(1150℃～1250℃)，熔化开始温度(1270℃～1380℃)，滴落温度(1470℃～1570℃)均较中低碱度烧结矿低，软化区间和熔滴温度区间分别在60℃～140℃和150℃～240℃之间，料柱间压差低，滴落性能较好，透气性好，有较好的冶金性能，高炉配加后可改善炉料结构，降低高炉的料柱压差，增加炉料的还原性，降低低温还原粉化，对高炉的增产、节焦有良好的作用。

采用中低碱度的全钒钛球团矿来代替以中低碱度烧结矿配加酸性球团矿的全钒钛高炉冶炼中低碱度烧结，可以将TiO₂从烧结矿中转移出来，上部炉料的粉化问题得到改善。

附图说明

图1为本发明中一优选实施例的流程图。

图2为本发明一实施例中制备的中低碱度全钒钛自熔性球团矿的电子扫描显微镜图像。

图3为本发明本发明一实施例中制备的生球宏观形貌图。

具体实施方式

目前，高炉炼铁的炉料结构是由烧结矿、球团矿和块矿按比例混合组成的，钒钛磁铁矿的高炉冶炼也不例外。一般来说，高炉冶炼要求炉渣碱度在1.1-1.3之间，所以高碱度烧结矿(一般碱度大于1.6)需要配加部分的酸性球团矿(碱度小于0.9)，以形成较为合适的炉渣碱度。这是现有常采用的“高碱度烧结矿+酸性球团矿+天然块矿”的高炉炉料结构。球团矿和烧结矿一样属于人造块矿，球团矿粒度均匀，透气性好，中低温还原度高，强度高，但高温还原度差，球团生产过程中产生的污染物(粉尘和硫氧化物)要远远低于烧结矿，本发明生产的碱性球团矿以代替部分烧结矿可有助于环境保护和热循环利用。本发明制备的碱性球团一是为了填补相关研究的空缺，二是正是为了减少添加碱性烧结矿，以碱性球团来弥补碱度。本发明还解决了以往以酸性球团矿的生产方法生产碱性球团矿的过程中出现的一系列问题，包括矿粉吸水量大造成的成球效率低；母球之间易粘结，成分不均匀，烘干之后易爆裂造成的成球率低；焙烧后造成的抗压强度低于高炉入炉要求，还原率低及还原粉化率高等问题。

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。

本发明下面的实施例中采用的低铬型钒钛磁铁矿为红格地区中低铬型钒钛磁铁矿，其TFe含量按质量百分比为53％～57％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.3％～0.6％，V₂O₅含量在0.9％～1.4％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.5％～1.0％，SiO₂含量在1％～3％。

高铬型钒钛磁铁矿为红格地区中的高铬型钒钛磁铁矿，其TFe含量按质量百分比为50％～55％，FeO含量为23％～27％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.7％～1.0％，V₂O₅含量在0.8％～1.2％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.8％～1.0％，SiO₂含量在4％～5％。

添加剂中的钠基膨润土中的SiO₂含量为42％～48％，CaO含量为3.5％～4.5％，Na含量占4％～5％。

本发明实施例中采用的氧化钙粉末为分析纯，钠基膨润土为工业现场使用产品。

实施例1

1、取5Kg红格地区低铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末90.81g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为0.8；氧化钙粉末占原料总量的1.8％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度105℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到70％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加原料总质量6％的水，均匀混料16min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置20min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以30r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在10％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过0.5h的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1250℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.5L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间30min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度低铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对上述制备的中低碱度低铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度低铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2100N/球～2230N/球；中温还原性RI为79％～85％；还原膨胀率在9.3％以内；软化开始温度在1130℃～1150℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在110～160℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例2

1取5Kg红格地区低铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末102.2g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为0.9；氧化钙粉末占原料总质量的2.02％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度104℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到75％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加6％的水，均匀混料20min，混至轻微捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置25min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以32r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在11％，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过45min的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1260℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.5L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间25min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度低铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例准备的中低碱度低铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度低铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2500N/球～3000N/球；中温还原性RI为82％～85％；还原膨胀率在9.0％以内；软化开始温度在1121℃～1142℃，熔化温度在1285℃～1305℃，滴落温度在1495℃～1525℃，软化区间在125～155℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例3

1、取5Kg红格地区低铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末113.5g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为1.0；氧化钙占原料总质量的2.25％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度105℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到70％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加原料质量7％的水，均匀混料15min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置20min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以32r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在2ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，基本集中在10mm，测得最后制得的生球含水量在12％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过45min的生球焖料，可以较好增加生球的强度和抗压性能，提高造球的效率；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1280℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.5L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间25min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度低铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度低铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度低铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2700N/球～3500N/球；中温还原性RI为84％～88％；还原膨胀率在8.8％以内；软化开始温度在1120℃～1140℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在120～150℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例4

1、取5Kg红格地区低铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末124.9g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为1.1；氧化钙占原料总量的2.47％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度104℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到75％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加原料质量6％的水，均匀混料15min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置20min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以30r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在2ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在11％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过1h的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度100℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2.3L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1270℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.2L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间25min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度低铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度低铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度低铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2400N/球～3300N/球；中温还原性RI为83％～86％；还原膨胀率在9.3％以内；软化开始温度在1109℃～1128℃，熔化温度在1246℃～1323℃，滴落温度在1481℃～1542℃，软化区间在130～160℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例5

1、取5Kg红格地区高铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末156.312g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为0.8；氧化钙粉末占原料总量的3.1％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度105℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到75％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加原料质量6.5％的水，均匀混料18min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置28min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以40r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在45秒，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在11.3％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过40min的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2.2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1275℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间30min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度高铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度高铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度高铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2062N/球～2215N/球；中温还原性RI为77.62％～80.21％；还原膨胀率在9.3％以内；软化开始温度在1120℃～1140℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在120～150℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例6

1、取4Kg红格地区高铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末140.68g、钠基膨润土40g作为添加剂，配得碱度为0.9；氧化钙占原料总量的3.48％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度102℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到70％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加原料总质量7％的水，均匀混料15min，混至轻微捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置30min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以32r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在2ml/15g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在12％，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过60min的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1280℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.4L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间20min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度高铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度高铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度高铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2138N/球～2336N/球；中温还原性RI为79.25％～82.21％；还原膨胀率在9.0％以内；软化开始温度在1120℃～1140℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在120～150℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例7

1、取5Kg红格地区高铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末195.4g、钠基膨润土50g作为添加剂，配得碱度为1.0；氧化钙占原料总量的3.87％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度105℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到70％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加6％的水，均匀混料20min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置20min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以42r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在2ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，基本集中在10mm，测得最后制得的生球含水量在11％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过45min的生球焖料，可以较好增加生球的强度和抗压性能，提高造球的效率；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度105℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1280℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.5L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间20min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度高铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度高铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度高铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2672N/球～3455N/球；中温还原性RI为79.86％～83.34％；还原膨胀率在8.6％以内；软化开始温度在1120℃～1140℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在120～150℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

实施例8

1、取4Kg红格地区高铬型钒钛磁铁矿作为原料，准备分析纯氧化钙粉末171.94g、钠基膨润土40g作为添加剂，配得碱度为1.1；氧化钙占原料总量的4.26％。

2、将原料和添加剂分别放在搪瓷盘中置于烘干箱中烘干，烘干温度104℃，由于之后添加的CaO和膨润土会因吸水而影响干混混匀效果，所以要对矿粉进行充分的烘干消除自由水，烘干时间6h，使矿粉水分小于1％；

3、用-0.5mm筛将干燥的钒钛矿粉进行筛分，对不满足粒度要求的进行细磨重新过筛，使低于200目的矿粉达到70％；

4、将钒钛矿粉与分析纯氧化钙粉末和钠基膨润土先进行干混混匀，称重，配加4％的水，均匀混料19min，混至捏粉成块的状态即可；

5、将混匀的料在室温下密闭静置28min，使料层湿度均匀；

6、在圆盘造球机上以40r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1ml/10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在1min左右，使矿粉充分滚动压实，制得的球团直径在8mm～12mm之内，测得最后制得的生球含水量在11％左右，这是由于CaO充分吸水反应生成Ca(OH)₂，Ca(OH)₂又会大量吸水，使得含水量增加；

7、添加大量氧化钙的中低碱度球团容易吸收大量水分，在造得生球后，球团的强度和抗压强度较低，以及氧化钙与水反应生成氢氧化钙的程度不充分，所以要在室温下经过40min的生球焖料，可以有效增加生球的强度和抗压性能；

8、将造好的生球在烘干箱内烘干，烘干温度100℃，烘干时间4h，充分使氢氧化钙脱水，使得球团矿内部结构更加致密，提高生球强度；

9、将1#马弗炉升至950℃，将生球放入外鼓2L/min的空气的马弗炉内进行预氧化焙烧，焙烧时间15min；

10、将2#马弗炉升至1280℃，将预焙烧完的生球迅速放入炉内进行二次高温氧化焙烧，使用气泵机外增鼓吹2.5L/min的空气以增强氧化气氛，焙烧时间25min，将焙烧结束的球团取出，空冷至室温，制得中低碱度高铬型全钒钛球团矿。

按现有的指标测试标准和试验方法，对本实施例制备的中低碱度高铬型全钒钛球团矿的冶金性能进行了试验测试。测得中低碱度高铬型全钒钛球团矿的抗压强度平均在2412N/球～2813N/球；中温还原性RI为78.27％～82.29％；还原膨胀率在9.2％以内；软化开始温度在1120℃～1140℃，熔化温度在1280℃～1300℃，滴落温度在1490℃～1520℃，软化区间在120～150℃内，软熔温度高，软熔区间窄，符合较优的冶金性能。

将本发明中各实施例制备的中低碱度全钒钛球团矿进行电子扫描显微镜检测，获得的电子扫描显微镜图像，从图中可以看出球团经过了充分氧化焙烧，成矿固结较好，以赤铁矿为主，成分均匀，没有明显的气孔和裂隙，密度均匀。以实施例5中制备的中低碱度全钒钛球团矿为例，其电子扫描显微镜图像如图2所示。

上述实施例中制备的生球，进行生球焖料后干燥前的生球，观察其宏观形貌，从生球宏观形貌图中，可看出球团成深黑色，表面致密无裂痕，形貌规则均匀，直径分布满足正态分布，平均直径为10mm。以实施例1的生球为例，其宏观形貌图如图3所示。

在上述实施例中对制备的全钒钛球团矿，按现有的指标测试标准和试验方法具体是指：软熔滴落性能按照GB/T 34211-2017标准来测定，粒度分布按照GB/T 10322.7-2004标准来测定，还原膨胀率按照GB/T 13240-1991标准来测定，中温还原性按照GB/T 13241-1991标准来测定，低温还原粉化率按照GB/T 13242-1991标准来测定，抗压强度按照GB/T14201-1993标准来测定。

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 (7)

1.一种利用氧化钙制备中低碱度全钒钛自熔性球团矿的方法，其特征在于，其包括如下步骤：

(1)、将钒钛矿粉与氧化钙粉末和钠基膨润土先干燥，后进行干混混匀，配加水，均匀混料，混至捏粉成块的状态即可；

(2)、将步骤(1)中混匀的料在室温下密闭静置20min～30min，使料层湿度均匀；

(3)、在圆盘造球机上以30r/min～45r/min的转速进行造球，在母球长大之前喷水量控制在1mL /10g矿粉～2mL /10g矿粉，防止母球之间粘连，并且每次加水加料间隔在45秒～90秒之间，使矿粉充分滚动压实，制得的生球球团直径在8mm～12mm之内，且生球含水量在10％～12％之间；

(4)、在室温下经过0.5～1h进行生球焖料；

(5)、将生球焖料后进行烘干，之后进行预氧化焙烧；

(6)、将温度升高，进行二次高温氧化焙烧，之后冷却，制得中低碱度高铬型全钒钛自熔性球团矿；

在步骤(1)中，当所述钒钛矿粉为中低铬型钒钛磁铁矿，其成分TFe含量按质量百分比为53％～57％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.3％～0.6％，V₂O₅含量在0.9％～1.4％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.5％～1.0％，SiO₂含量在1％～3％，此时，所述氧化钙的用量为原料总质量的1.8％～3.4％；

当所述钒钛矿粉为高铬型钒钛磁铁矿，其TFe含量按质量百分比为50％～55％，FeO含量为23％～27％，TiO₂含量为10％～12％，Cr₂O₃含量为0.7％～1.0％，V₂O₅含量在0.8％～1.2％，MgO含量在2.5％～4％，CaO含量在0.8％～1.0％，SiO₂含量在4％～5％；此时，所述氧化钙的用量为原料总质量的3.1％～5.6％；

在步骤(1)中，原料中，钒钛矿粉与氧化钙粉末和钠基膨润土配的碱度为0.8～1.3，所述碱度是指原料中总的CaO与SiO₂的质量比；

在步骤(1)中，原料中，所述钠基膨润土中的SiO₂的质量含量为42％～48％，CaO含量为3.5％～4.5％，Na含量占4％～5％，所述钠基膨润土用量为钒钛矿粉质量的1％～2％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钒钛矿粉的粒径<0.074mm的占65～75％。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，加水的量为原料质量的6～8％，混料时间为15min～20min。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述干燥的温度为100℃～105℃，时间为5～6小时，使所述钒钛矿粉的水分小于1％。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述烘干的温度为100℃～105℃，烘干的时间为3～4小时。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(5)中，所述预氧化焙烧的温度900℃～950℃，焙烧时间为15min～20min，焙烧时鼓风空气的流速为2L/min～2.5L/min。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(6)中，所述二次高温氧化焙烧的温度为1250℃～1280℃，焙烧时鼓吹空气的流量为2L/min～2.5L/min，焙烧时间为20min～30min。

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