CN112695143A - 一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，所述方法包括将炉料进行高炉炼铁，得到铁水和炉渣，所述高炉冶炼的炉料包括：烧结矿、球团矿和长石精矿，所述烧结矿、球团矿和长石精矿的质量比为100:(10‑25):(5‑10)。所述高炉冶炼过程中的风温为1200‑1300℃，富氧率为4‑10％。本发明提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法将常规的铁精矿替换为铁锰矿和铬铁矿，充分利用了攀西地区丰富的铁尾矿，对于尾矿再利用具有重要意义，并且通过实验证明这种替换对高炉冶炼的利用系数和燃料比均无显著影响，具有可行性。

Description

一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种十分重要的铁矿资源，存在于全世界很多国家和地区。我国攀西地区有丰富的钒钛磁铁矿资源，但产出的钒钛磁铁矿具有矿石品位低、多元素共生、铁低钛高、矿石结构复杂等特点。由于上述特殊性，导致我国攀西地区产出的钒钛磁铁矿的冶炼成本高于同类铁矿。然而，随着常规铁矿资源的日益减少，低成本冶炼钒钛磁铁矿具有十分重要的意义，也是本领域技术人员一直研究的热点问题。
目前，常规的高炉钒钛磁铁矿冶炼方法为：将钒钛铁精矿和普通粉矿进行烧结生产出烧结矿，用钒钛铁精矿和普通铁精矿造球生产出氧化球团矿，再把烧结矿、球团矿及少量块矿按一定的比例，与焦炭一起加入到高炉内，下部鼓风燃烧焦炭产生还原气体，还原气体上升与炉料的下降使矿石进行还原，然后溶化滴落到炉缸完成炼铁冶炼过程，实现渣、铁的分离。
为了解决这一常见技术难题，专利文献201810915866.3公开了一种高品位钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，所述方法包括将烧结矿和球团矿混合进行高炉冶炼，得铁水和炉渣。所述烧结矿的原料组成为：钒钛磁铁精矿、铁精矿、活性石灰和燃料；所述球团矿由钒钛磁铁精矿和膨润土造球制得。
专利文献201810916711.1公开了一种全钒钛磁铁矿高炉炼铁的方法，所述方法是在喷吹辅助燃料的条件下，将炉料进行高炉炼铁，得到铁水和炉渣。所述炉料包括85-95质量份钒钛球团矿和5-15质量份石灰石矿；所述钒钛球团矿是由钒钛铁精矿、膨润土及生石灰的混合物经焙烧得到的球团矿。
专利文献201410218986.X公开了一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，所述方法以70-80份烧结矿、20-25份球团和2-5份块矿为原料，并配入占原料重量的20-30％的焦炭进行高炉冶炼。所述烧结矿由35-50份钒钛磁铁精矿、25-40份普通铁矿、2-5份铁锰矿、4-6份燃料以及14-16份溶剂烧结得到。所述球团由95-98份钒钛磁铁精矿和2-5份膨润土以及外加6-8份水经造球、干燥和焙烧得到。
专利文献201810952882.X公开了一种高比例球团矿的钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，所述高炉冶炼炉料包括：球团矿、普通块矿和钢渣。所述球团矿的制备方法为：将钒钛铁精矿、粘结剂和熔剂混合，得到混合物；将所述混合物和水混合后造球，得到球团；将所述球团进行干燥、预热和焙烧，得到球团矿。
专利文献201811098874.X公开了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法，所述方法将钒钛烧结矿、钒钛球团矿及钢渣，通过高风温、高富氧率实现钒钛磁铁矿的高炉强化冶炼，同时回收钢渣中的铁和钒。所述烧结矿的制备原料优选包括：钒钛磁铁精矿、普通铁精矿、熔剂和燃料。所述球团矿的制备原料优选包括：钒钛磁铁精矿和粘结剂。
结合攀西地区矿产资源特点，本发明提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，所述方法在常规技术基础上将铁精矿替换为铁锰矿和铬铁矿，有效利用了攀西铁尾矿中的铁锰矿和铬铁矿，为尾矿再利用做出贡献。
发明内容
本发明的目的是提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，所述方法将常规用于制备烧结矿的铁精矿替换为铁锰矿和铬铁矿，虽然铁矿使用比重增加导致炉渣产量增加，但是所述方法充分利用了攀西地区丰富的铁尾矿，对于尾矿再利用具有重要意义。其次，本发明在高炉冶炼炉料中加入少量长石精矿，长石精矿是富含钾、钠、钙等碱金属的铝硅酸盐矿物。发明人预料不到的发现，在高炉冶炼炉料中加入适量长石精矿能提高高炉中炉渣与铁水分离效率，减少扒渣铁损。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
第一方面，本发明提供一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，其特征在于，将炉料进行高炉炼铁，得到铁水和炉渣，所述高炉冶炼的炉料包括：烧结矿、球团矿和长石精矿，所述烧结矿、球团矿和长石精矿的质量比为100:(10-25):(5-10)。
所述高炉冶炼过程中的风温为1200-1300℃，富氧率为4-10％。
其中，本发明所述的烧结矿包括如下质量份数的制备原料：钒钛磁铁精矿50-70份、铁锰矿20-30份、铬铁矿10-20份、燃料5-10份、熔剂10-20份。
所述烧结矿通过如下方法制备得到：按比例将钒钛磁铁精矿、铁锰矿、铬铁矿、燃料和熔剂混合后烧结，得到烧结矿。
所述燃料为焦炭和煤粉，所述焦炭的用量为400-450kg/t铁，所述煤粉的用量为100-150kg/t铁。
所述熔剂选自活性石灰和生石灰的组合，活性石灰与生石灰的质量比为1:1。
本发明使用的钒钛磁铁精矿产自我国攀西地区，其主要成分以质量百分比计含有55-65％TFe、1-2％SiO2、0.5-1％CaO、0.5-2％MgO、1-2％Al2O3、0.6-1％V2O5、5-9％TiO2。
本发明使用的铁锰矿产自我国攀西地区，其主要成分以质量百分比计含有30-35％TFe、22-29％SiO2、0.1-1％CaO、10-15％MnO、0.1-0.5％V2O5。
本发明使用的铬铁矿产自我国攀西地区，其主要成分以质量百分比计含有30-40％TFe、10-25％Cr2O3、10-15％SiO2、1-2％Al2O3、0.1-2％MgO、1-3％CaO。
本发明所述的球团矿包括如下质量份数的制备原料：钒钛磁铁精矿80-90份、粘结剂1-8份、水5-10份。
所述球团矿的制备方法为：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合，得到混合物，造球，得到球团；将球团进行干燥、预热和焙烧，得到球团矿。所述干燥温度为500-600℃，预热温度为800-1000℃，焙烧温度为1200-1300℃。
所述球团矿的平均粒径为10-50mm，其中粒径在10-20mm的占比应≥80％。
所述粘结剂选自膨润土。
本发明使用的长石精矿是富含钾、钠、钙等碱金属的铝硅酸盐矿物，产自我国攀西地区。本发明的发明人预料不到的发现，在高炉冶炼炉料中加入长石精矿后能减少扒渣过程中的铁损。分析原因，是因为长石精矿能使表面炉渣熔点升高，避免因为炉渣的稀稠状态使扒渣过程中部分铁水被炉渣带走，提高炉渣与铁水分离效果，有效降低扒渣铁损。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的部分实施例，而不是全部。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
钒钛磁铁矿高炉冶炼实施方法
实施例1
烧结矿的制备：将钒钛磁铁精矿70重量份，铁锰矿30重量份，铬铁矿20重量份，焦炭粉6重量份、煤粉2重量份、活性石灰10份、生石灰5份搅拌混合，加水形成含水量为8％的混合料，将该混合料加入带式烧结机进行煤气点火烧结，料层高度控制在600-800mm。
球团矿的制备：将钒钛磁铁精矿90重量份与膨润土5重量份配料后混合，加水6重量份，造球，制成球团，将球团进行干燥、预热和焙烧，得到球团矿。干燥温度500℃，时间12分钟，预热温度1000℃，时间20分钟，焙烧温度1200℃，时间40分钟。
高炉冶炼：将100重量份的烧结矿与25重量份的球团矿配入高炉，加入5重量份的长石精矿，进行冶炼，控制风温为1300℃，富氧率达4％，得铁水和炉渣。检测炉渣碱度，利用扒渣机进行扒渣直到渣铁分离，计算扒渣铁损。按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比。结果数据如表1所示。
实施例2
烧结矿和球团矿的制备同实施例1，高炉冶炼过程将100重量份的烧结矿与25重量份的球团矿配入高炉，加入8重量份的长石精矿，进行冶炼，冶炼条件同实施例1。检测炉渣碱度，利用扒渣机进行扒渣直到渣铁分离，计算扒渣铁损。按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比。结果数据如表1所示。
实施例3
烧结矿和球团矿的制备同实施例1，高炉冶炼过程将100重量份的烧结矿与25重量份的球团矿配入高炉，加入10重量份的长石精矿，进行冶炼，冶炼条件同实施例1。检测炉渣碱度，利用扒渣机进行扒渣直到渣铁分离，计算扒渣铁损。按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比。结果数据如表1所示。
对比例1
烧结矿和球团矿的制备同实施例1，高炉冶炼过程将100重量份的烧结矿与25重量份的球团矿配入高炉，不加长石精矿进行冶炼，冶炼条件同实施例1。检测炉渣碱度，利用扒渣机进行扒渣直到渣铁分离，计算扒渣铁损。按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比。结果数据如表1所示。
对比例2
烧结矿的制备方法同实施例1，区别仅在于将30重量份的铁锰矿和20重量份的铬铁矿替换为25重量份的普通铁精矿，所述普通铁精矿中TFe为60-70％。
球团矿的制备同实施例1，高炉冶炼过程将100重量份的烧结矿与25重量份的球团矿配入高炉，加入5重量份的长石精矿，进行冶炼，冶炼条件同实施例1。检测炉渣碱度，利用扒渣机进行扒渣直到渣铁分离，计算扒渣铁损。按照每立方米高炉有效容积每天生产的铁水量的数据计算钒钛磁铁矿高炉冶炼过程中的利用系数和燃料比。结果数据如表1所示。
表1钒钛磁铁矿高炉冶炼结果
Figure BDA0002830868110000061
通过高炉冶炼后炉渣碱度数据可以看出，按照本发明提供的方法进行高炉冶炼得到的炉渣碱度与长石精矿的加入量有明显的正相关性，从实施例1-3，随着长石精矿加入量越多，得到的炉渣碱度越大。这是因为长石精矿其成分便是碱金属或碱土金属形成的铝硅酸盐，作为炉料加入后导致炉渣碱度增加是正常的。此外，长石精矿的加入量还与扒渣铁损相关，与不加长石精矿的对比例1相比，实施例1的扒渣铁损由3.7％下降到3.3％，随着长石精矿加入量增加，扒渣铁损进一步降低至3.0％(实施例2)和2.9％(实施例3)。对比例2于实施例1的长石精矿加入量相同，但是其扒渣铁损之所以比实施例1低的原因在于对比例2本身产生的炉渣量较少，在扒渣过程中由炉渣带走的铁水量也会相应减少。
根据上表利用系数和燃料比数据可以看出，实施例1-3与对比例1的数据没有显著性差异，也没有规律的变化趋势，说明长石精矿与利用系数和燃料比没有显著相关性，长石精矿的加入量不影响高炉冶炼的利用系数和燃料比。将实施例1与对比例2进行比较，我们可以看到两者在利用系数和燃料比数据上也没有显著差异，这说明将本发明所述的铁锰矿和铬铁矿替换为铁含量相当的普通铁精矿后，两者的利用系数和燃料比是相当的，这一数据印证了一个事实，本发明将普通铁精矿替换为铁锰矿和铬铁矿是可行的。这一发现为攀西地区铁尾矿的再利用奠定了一定研究基础。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种钒钛磁铁矿高炉冶炼的方法，其特征在于，将炉料进行高炉炼铁，得到铁水和炉渣，所述高炉冶炼的炉料包括：烧结矿、球团矿和长石精矿，所述烧结矿、球团矿和长石精矿的质量比为100:(10-25):(5-10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高炉冶炼过程中的风温为1200-1300℃，富氧率为4-10％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的烧结矿包括如下质量份数的制备原料：钒钛磁铁精矿50-70份、铁锰矿20-30份、铬铁矿10-20份、燃料5-10份、熔剂10-20份。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述燃料为焦炭和煤粉，所述熔剂选自活性石灰和生石灰的组合。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结矿通过如下方法制备得到：按比例将钒钛磁铁精矿、铁锰矿、铬铁矿、燃料和熔剂混合后烧结，得到烧结矿。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的球团矿包括如下质量份数的制备原料：钒钛磁铁精矿80-90份、粘结剂1-8份、水5-10份，所述粘结剂选自膨润土。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球团矿的制备方法为：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合，得到混合物，造球，得到球团；将球团进行干燥、预热和焙烧，得到球团矿。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述干燥温度为500-600℃，预热温度为800-1000℃，焙烧温度为1200-1300℃。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述球团矿的平均粒径为10-50mm，其中粒径在10-20mm的占比应≥80％。
10.根据权利要求1-9任一所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁精矿产自我国攀西地区，其主要成分以质量百分比计含有55-65％TFe、1-2％SiO2、0.5-1％CaO、0.5-2％MgO、1-2％Al2O3、0.6-1％V2O5、5-9％TiO2。
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