CN110042228A - 烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冶金领域，主要涉及烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，尤其是一种有效改进钒钛磁铁精矿粒度粗制粒性能的烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法：使用非烧结行业使用的粘结剂，该粘结剂为膨润土，以重量百分比计，膨润土配比占烧结料的0.1‑2.0％。对于粒度粗的钒钛磁铁精矿而言，亲水性与成球性极差，混合料粒度组成差，粒度细，料层阻力大，混合料球粒的热稳定性亦差，烧结过程中精矿从核粒上脱落，使透气性更加恶化，烧结技术经济指标差。本发明创造性的添加膨润土替代传统的“生石灰+活性灰”组合，进行强化制粒的作用与效果明显，为钒钛磁铁精矿强化制粒开辟了新的途径，是钒钛矿强化制粒的技术突破。本发明适用于以烧结矿为主的强化制粒工艺之中。

Description

烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，主要涉及烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，尤其是一种烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法。

背景技术

攀枝花钒钛磁铁矿属于世界上难烧矿石之一，其精矿粒度粗，严重影响制粒与烧结性能。生产用精矿<200目粒级仅50％左右，实际生产中还存在有+1.0mm粒级，是国内粒度最粗的精矿，而国内外普通精矿的粒度<200目一般可达到90％以上。攀枝花精矿呈较规则的圆球状，比表面积仅491.17cm²/g，其在核粒上的粘附力弱，成球性极差。混合料球粒的热稳定性亦差，在烧结的干燥阶段受机械挤压和强热气流作用，精矿从核粒上脱落，使透气性更加恶化。同时精矿TiO₂含量高达12.8-13.5％，Al₂O₃高达4-5％，烧结产生的液相量少，影响烧结矿质量，对烧结和炼铁都不利。用这种钒钛磁铁精矿烧结由于透气性差，烧结风量不足，在没有采取有效的强化措施下，例如采用一般负压10000Pa左右进行烧结，烧结机利用系数不到 1.0t/m².h,转鼓强度仅65％左右，成品率50％左右，用这种烧结矿冶炼高炉技术经济指标差。多年来一直在寻求钒钛磁铁精矿强化制粒的粘结剂。

膨润土是以蒙脱石为主的含水粘土矿。蒙脱石的化学成分为:(Al₂,Mg₃) [Si₄O₁₀][OH]₂·nH₂O,由于它具有特殊的性质。膨润土由于具有吸水性、膨胀性、阳离子交换性、触变性、粘结性、吸附性、增稠性、润滑性、稳定性、脱色性等性能，被广泛应用于各个行业。特别是铁矿石球团行业添加膨润土用于造球能显著提高生球强度与干燥预热球团强度，用于烧结铁精矿强化制粒的未见报道与文献。对于强化制粒而言，目前强化制粒作用最强的无机粘结剂是膨润土，比生石灰/活性灰强得多，广泛应用于生产球团矿之强化造球，是生产球团矿不可或缺或难以替代的主流粘结剂，主要缺点是降低铁矿石的入炉品位。一般球团生产中膨润土配比为2％左右，可以生产出满足干燥-预热-焙烧要求的合格生球，其中，球团生产的生球强度比烧结要求的混合料球粒强度要求要严格得多。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种有效改进钒钛磁铁精矿粒度粗制粒性能的烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，使用非烧结行业使用的粘结剂，该粘结剂为膨润土，以重量百分比计，膨润土配比占烧结料的 0.1-2.0％。

进一步的是，使用0.5-2.0％的膨润土替代现有的粘结剂活性石灰的部分或全部。

进一步的是，所述膨润土为钙基膨润土。

进一步的是，所述膨润土为钠基膨润土。

进一步的是，烧结料的混合料加水时除按正常的加水量加水外，还增加额外的加水量，其中，额外加水量按膨润土自身重量添加，即按膨润土自身重量配比重量的10-30倍水量加入。

进一步的是，烧结料加入膨润土后，进入混合机进行混合与制粒，可采用二段甚至三段混合，一次混合充分混匀与加水，二次混合强化制粒，使膨润土与精矿充分接触，产生强的毛细张力，增强制粒效果，三段混合使制粒小球致密化，提高小球强度。两段混合时间不低于7分钟，三段混合总时间达到10分钟最佳。

本发明的有益效果是：对于粒度粗的钒钛磁铁精矿而言，亲水性与成球性极差，混合料粒度组成差，粒度细，料层阻力大，混合料球粒的热稳定性亦差，烧结过程中精矿从核粒上脱落，使透气性更加恶化，烧结技术经济指标差。本发明创造性的添加膨润土替代传统的“生石灰+活性灰”组合，进行强化制粒的作用与效果明显，为钒钛磁铁精矿强化制粒开辟了新的途径，是钒钛矿强化制粒的技术突破。本发明适用于以烧结矿为主的强化制粒工艺之中。

具体实施方式

烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，使用非烧结行业使用的粘结剂，该粘结剂为膨润土，以重量百分比计，膨润土配比占烧结料的0.1-2.0％。同时，也有如下方案：使用0.5-2.0％的膨润土替代现有的粘结剂活性石灰的部分或全部。

有的钒钛磁铁精矿由于其粒度粗，亲水性与成球性极差，混合料粒度组成差，粒度细，料层阻力大，混合料球粒的热稳定性亦差，烧结过程中精矿从核粒上脱落，使透气性更加恶化。本发明就是提供一种钒钛磁铁精矿强化制粒的粘结剂与方法，解决钒钛磁铁精矿粒度粗制粒性能差的问题，同时改善混合料球粒的热稳定性，添加适量的膨润土能改善钒钛精矿的这两种缺陷。膨润土是国内外球团厂广泛采用粘结剂。膨润土的主要成分是蒙脱石，井含有不定数量的其他粘土矿物〔如高岭土)和非粘土矿物(如石英、长石、方英石等)。蒙脱石的主要特性如下:(1)呈层状结构。蒙脱石是一种具有膨胀性能，呈层状结构的含水铝硅酸盐。它与所有的粘土矿物一样，是由硅氧四面体与铝氧(氢氧)八面体平行连结组成的单位晶胞(晶层)垂直叠置起来，呈层状结构。它是由两层Si-O四面体中夹一层Al-O(OH)八面体所组成。这种结构未变的不等价阳离子的同晶置换，使结构带有负电荷。(2)具有阳离子吸附和交换的性能。由于同晶置换蒙脱石带有负电荷，在蒙脱石硅氧四面体中吸附的阳离子是固定的。在铝氧八面体中负电荷占优势，为平衡这种负电荷所被吸附的阳离子是松懈地被吸附在片晶表面。在有水存在的情况下，被吸附的阳离子变成水化物，使之成为“可交换的”阳离子。也就是说，当有水存在时，它们可能被其他阳离子取代，并按下述原则进行取代。吸附Ca²⁺的称为钙基膨润土，吸收Na⁺称为钠基膨润土。(3)吸水性强。蒙脱石有强烈的吸水性，钠基膨润土吸水率最大可达600-700％,钙基膨润土吸水率最高也有200-300％吸水速度则较快。(4) 膨润土是一种高分散性物质。添加膨润土后改善了造球物料的粒度组成，使生球内毛细管径变小，毛细力增大。另一方面膨润土吸水后呈胶体颗粒，填充在生球的颗粒之间，增加了颗粒之间的分子粘结力，因此它可以提高生球的强度。当生球受到外力冲击，颗粒之间可产生滑动，所以对提高生球落下强度更为明显。由于蒙脱石具有上述恃性，因此采用膨润土作粘结剂，可以达到调节造球原料水分，稳定造球操作，提高生球强度的作用。添加膨润土后，由于它具有很强的吸水性，造球物料中有较多的水分变为层间水。这种层间水与毛细水不同，在机械力作用下不发生迁移，因此不致使生球表面过湿而发生粘结，所以采用膨润土后允许造球物料有较宽的水分波动范围。利用膨润土的强粘结性，作为强化制粒的主要粘接剂，也可以同时使用其它粘结剂如生石灰，也可不用。作为优选的方案，以重量百分比计，优选所述膨润土配比占烧结料的0.5-2.0％，从而达到相同的制粒效果或更优的制粒效果。由于膨润土的吸水性极强，吸水量相当于自身重量的10-20倍，吸水后体积增大20-30倍，这种水称为晶格水(相当于生石灰的消化水)，在500℃时这种水分才能分解，低温下(如200℃)不分解，现有的检测水分手段不能检测出这部分水分，但在混合料加水时又必须加足这部分水量。

另外，为了满足膨润土的吸水性与膨胀性，优选这样的方案：烧结料的混合料加水时除按正常的加水量加水外，还增加额外的加水量，其中，额外加水量按膨润土自身重量添加，即按膨润土自身重量配比重量的10-30倍水量加入。

膨润土使用前要烘干水分，不能结块，加入混合料之前，结块的要充分捣细，以粉末状加入混合料中，使膨润土充分分散在混合料中。其中，优选采用钙基膨润土，可以提高吸水速度；也可以考虑采用钠基膨润土，膨胀效果更好，但吸水速度较慢。

烧结料中加入膨润土后，优选进入混合机进行混合与制粒。其中，可以选择混合与制粒时采用二段混合法，其中第一次混合时充分混匀与加水，第二次混合时强化制粒。第一次混合充分混匀与加水；第二次混合则强化制粒，使膨润土与精矿充分接触，产生强的毛细张力，增强制粒效果。选择二段混合法时，混合时间不低于7分钟。

另外，也可以选择混合与制粒时采用三段混合法，其中第一次混合时充分混匀与加水，第二次混合时强化制粒。第一次混合充分混匀与加水；第二次混合则强化制粒，使膨润土与精矿充分接触，产生强的毛细张力，增强制粒效果；第三段混合使制粒小球致密化，提高小球强度。选择三段混合法时，混合时间不低于10分钟。

本发明所采用的膨润土，除了强化制粒提高混合料粒径外，还能增强生球的热稳定性，在干燥预热阶段，小球不破裂，抗冲击与挤压的强度明显增强，因此球团生产中添加膨润土几乎成为不二选择。钒钛磁铁精矿烧结添加膨润土能同时到达强化制粒与提高热稳定性的目的，这正是克服钒钛磁铁精矿原料特性缺陷所需要的。此外，采用膨润土替代生石灰还能降低溶剂成本，消除生石灰使用过程中污染环境的问题。

实施例

本实施例采用膨润土替代部分或全部生石灰或活性化进行试验。

配料方案见表1。

1、膨润土准备

膨润土加入混合料之前，结块的要充分捣细，以粉末状加入混合料中。膨润土加水量控制：膨润土的吸水性极强，吸水量相当于自身重量的10-20倍，吸水后体积增大20-30倍，这种水称为晶格水(相当于生石灰的消化水)，在500℃时这种水分才能分解，低温下(如200℃)不分解，现有的检测水分手段不能检测出这部分水分，但在混合料加水时又必须加足这部分水量，加水量按膨润土自身重量(按配比计算的重量)的15倍水量加入。同时，在考虑膨润土自身的吸水量后，混合料总的水分控制比基准样稍高。

2、配料方案

铁矿石配矿结构为：(钒钛磁铁精矿+澳矿+国内高粉+国内中粉)占比共计80％，其中钒钛磁铁精矿为主，配比占50％以上。配加膨润土后，通过调整铁矿石之间的配比，可以保证烧结矿品位不降低，而成本降低，其降低部分主要来源于膨润土替代生石灰/活性灰的性价比与价格差。

本实验添加膨润土是在考虑烧结矿品位不变的条件下进行优化配矿，降低烧结矿成本。由表1可见，采用膨润土替代部分生石灰与活性灰能达到降本增效的目的。

表1膨润土替代生石灰/活性灰配料方案

实验号一：膨润土0.5％，撤生石灰1％，撤活性灰1％；

实验号二：膨润土1％，撤生石灰2％，撤活性灰2％；

实验号三：膨润土1.5％，撤生石灰2％，撤活性灰3％(停配活性灰)；

实验号四：膨润土2％，撤生石灰4％，撤活性灰3％(停配生石灰与活性灰)；

3、制粒试验

生石灰、活性灰适量水充分消化，紧接着将已消化好的生石灰、活性灰，预先加水膨胀后的膨润土加入配合料，并补充加水到要求水分，经机械混匀4-6min，然后装料至圆筒混合机(Φ600×1200mm，转速16.77rpm)内制粒7min。

强化制粒试验结果见表2。

表2膨润土替代生石灰与活性灰对混合料粒度的影响

4、膨润土强化制粒效果

膨润土的粘结性能与强化制粒作用远远超过生石灰与活性灰，是目前强化作用最强的无机粘结剂，主要用于球团工艺，用量少作用大，缺点是降低球团矿品位，用于烧结同样降低烧结矿品位。

由表2可见，与基准期生石灰4％+活性灰3％对比，膨润土配比(P1-P4)从0.5-2.0％逐步替代生石灰与活性灰，直至停配，得到湿混合料，对湿混合料进行粒度筛分，可见随着膨润土配比的增加与(生石灰+活性灰)配比的减少，>3mm粒级增加，平均粒度增大。如P4号膨润土配2.0％，完全替代生石灰4％+活性灰3％，湿筛混合料平均粒度达到5.6mm，远远高于基准期4.55mm。

将湿混合料用电炉烘干后再进行粒度筛分，P4号干筛平均粒度达到4.57mm，远远高于基准期3.81mm。说明膨润土对稳定混合料的热稳定性具有较强作用，在烘干加热过程中精矿从球粒上脱落的几率大为减少。P3号生石灰1.5％+膨润土1.5％，其干筛混合料平均粒度达到 4.14mm，高于基准期3.81mm。钒钛磁铁精矿混合料在烧结过程中抗热稳定性差，添加膨润土可改善这种原料缺陷。

由此可见，采用适量膨润土替代生石灰+活性灰强化制粒是可行的，且效果明显，采用膨润土强化制粒效果是肯定的。

另一明显效果是的烧结矿成本降低，在现有的价格条件下，通过调整铁矿石结构与配比，在保持烧结矿品位与其它成分基本相同的条件下(见表1)，按计算结果，用0.5-2.0％膨润土替代生石灰+活性灰，烧结矿成本可以降低2.81-7.90元/t，并随膨润土配比增加降本效果增加，且达到了强化制粒的明显效果。

Claims (6)

1.烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：使用非烧结行业使用的粘结剂，该粘结剂为膨润土，以重量百分比计，膨润土配比占烧结料的0.1-2.0％。

2.烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：使用0.5-2.0％的膨润土替代现有的粘结剂活性石灰的部分或全部。

3.如权利要求1所述的烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：所述膨润土为钙基膨润土。

4.如权利要求1所述的烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土。

5.烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：烧结料的混合料加水时除按正常的加水量加水外，还增加额外的加水量，其中，额外加水量按膨润土自身重量添加，即按膨润土自身重量配比重量的10-30倍水量加入。

6.烧结钒钛磁铁精矿强化制粒方法，其特征在于：烧结料加入膨润土后，进入混合机进行混合与制粒，可采用二段甚至三段混合，一次混合充分混匀与加水，二次混合强化制粒，使膨润土与精矿充分接触，产生强的毛细张力，增强制粒效果，三段混合使制粒小球致密化，提高小球强度。两段混合时间不低于7分钟，三段混合总时间达到10分钟最佳。