CN112760479A - 一种提高钒钛烧结矿产质量的烧结方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高钒钛烧结矿产质量的烧结方法，先将钒钛烧结矿原料制备成高碱度混合料和低碱度混合料，然后将两种不同碱度的烧结混合料在烧结台车上依次布料，使得烧结料呈两种碱度的双层混合料层结构，最后经过一次点火烧结、破碎和冷却后，得到钒钛烧结矿。本发明可有效克服钒钛烧结矿成品率低、强度差、特别是低温还原粉化性能差的问题，同时可充分利用料层的蓄热作用，显著降低烧结能耗，减少污染物排放。

Description

一种提高钒钛烧结矿产质量的烧结方法
技术领域
本发明属于炼铁技术领域，涉及一种提高钒钛烧结矿产质量的烧结方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种重要的战略资源，其丰富的铁、钛和钒储量在我国及世界都是有着举足轻重的低位。高炉法处理钒钛磁铁矿是一种相对成熟的工艺，我国工业上的钒钛等资源主要是通过高炉法提取。钒钛磁铁矿先通过烧结法制备人造块矿，再进入高炉冶炼，分离铁、钛、钒等有价资源。其钒钛磁铁矿特有的性质，生产的烧结矿存在低温还原粉化性能差、成品率低、转鼓强度差等问题。尤其是低温还原粉化性能差，在高炉冶炼过程中会影响高炉透气性和生产效率。
常见的改善烧结矿低温还原粉化性能的方法不多。喷洒氯化钙法是利用Cl-与赤铁矿中Fe-O键形成Π键，提高Fe-O键抗应力强度。并且通过提高玻璃相的断裂韧性，组织裂纹的扩展，从而改善烧结矿低温还原粉化性能，但氯元素对高炉具有腐蚀作用，不适宜长期使用，而且该方法对于钒钛烧结矿的成品率和强度并无提升作用，且还原粉化性能提升效果一般。
河北联合大学和承钢研究的钒钛磁铁矿分流制粒烧结技术，其原理是将大颗粒物料制成高碱度混合料，细粒级物料制成酸性球团料，将高碱度混合料和酸性球团料混合后再布到烧结机台车上。该方法是将酸性和碱性原料混合在一起后再烧结，而不是分层进行布料，同时分流制粒工艺对原料成球性要求高，制备的球团料易破碎产生粉末。
专利申请公布号CN 110919794 A发明了一种改善烧结矿低温还原粉化的方法。该方法采用在每一层的混合料中加入粉化抑制剂来达到改善烧结矿粉化性能的目的，该方法需要在每一种混合料中加入抑制剂，且需要将混合料分成多层才能达到效果。
目前对于提升钒钛烧结矿产质量的方法均有其不足之处，在实际生产过程中应用较少。因此发明一种新的、高效的、可靠的提高钒钛烧结矿产质量的方法是十分有必要的。
发明内容
为了提高钒钛烧结矿的成品率和转鼓强度，改善钒钛烧结矿的低温还原粉化性能，保障高炉顺行，降低炼铁生产能耗，实现钒钛烧结矿的优质高效低耗生产，特提出本发明。
本发明提出一种提高钒钛烧结矿产质量烧结方法，先将钒钛烧结矿原料制备成高碱度混合料和低碱度混合料，然后将两种不同碱度的烧结混合料在烧结台车上依次布料，使得烧结料呈两种碱度的双层混合料层结构，最后经过一次点火烧结、破碎和冷却后，得到钒钛烧结矿。
上述方法中，钒钛烧结矿原料是指钒钛磁铁矿或含有钒钛磁铁矿的混合原料。
上述方法中，高碱度混合料的碱度范围为2.0～3.5，低碱度混合料的碱度范围为0.5～1.6。本发明中的两种混合料均采用常规的圆筒制粒方法得到，在此不再赘述。
上述方法中，高碱度混合料和低碱度混合料在烧结台车上的单层料层高度范围均为100～700mm。本发明中，A碱度混合料和B碱度混合料交替布料，自上而下形成低碱度混合料-高碱度混合料或高碱度混合料-低碱度混合料的混合料层结构，混合料的层数为2层。
上述方法中，所述高碱度混合料和低碱度混合料均包括钒钛烧结矿原料、熔剂和燃料，其中燃料的含量均为2.5～5.5wt％。本发明中，根据实际碱度和料层高度需求，调整钒钛烧结矿原料和熔剂用量即可。
上述方法中，所述熔剂选自石灰石、白云石和生石灰中的至少一种，所述燃料为焦粉或无烟煤。
上述方法中，双层混合料层结构中，下部料层中的燃料配比低于上部料层中的燃料配比。例如，当上部料层为高碱度混合料，其中燃料的占比为A；下部料层为低碱度混合料，其中燃料的占比为B，那么B小于A。再例如，当下部料层为高碱度混合料，其中燃料的占比为A；上部料层为低碱度混合料，其中燃料的占比为B，那么A小于B。总之，本发明中，优选下部料层中的燃料的占比小于上部料层中的燃料的占比，可以达到降低烧结能耗的作用，同时烧结矿产量和强度提高，还原粉化性能改善，可提高烧结和高炉炼铁的生产效率，进一步降低生产能耗。
上述方法中，总料层高度(包括底料层)为500～1200mm，点火时负压4～7KPa，点火时间0.75～2min，烧结抽风负压8～15KPa。需要说明的是，此处所述的料层高度包括铺底料的厚度以及双层混合料层的厚度。
本发明采用不同配料系统分别制备高碱度混合料和低碱度混合料，通过分层布料形成双层混合料层结构，在同一台烧结机上实现不同碱度混合料的烧结，再经过自然破碎混合，得到满足高炉碱度要求、且强度高、低温还原性能好的钒钛烧结矿。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)明显改善钒钛烧结矿的低温还原粉化性能，稳定高炉生产
采用本发明，将钒钛烧结矿原料制成两种不同碱度的烧结混合料(高碱度混合料和低碱度混合料)，再通过分层布料在一台烧结机上形成低碱度混合料-高碱度混合料或高碱度混合料-低碱度混合料的双层混合料层结构，完成上下两种不同碱度混合料的烧结，最后经过破碎、冷却、整粒等过程自然混匀，得到适宜碱度的烧结矿，同时改善钒钛烧结矿的低温还原粉化性能，保证高炉的顺行。
(2)提高钒钛烧结矿的产量和质量
采用本发明，得到的高碱度钒钛烧结矿的粘结相主要是铁酸钙，低碱度钒钛烧结矿的粘结相是硅酸盐，两者搭配后的综合质量高于现有常规技术制得的钒钛烧结矿质量，可有效提高烧结矿的成品率和转鼓强度。
(3)降低炼铁生产能耗
采用本发明，可充分利用烧结料层的蓄热作用，相比于双层混合料层结构中的上部料层中的燃料配比，优选在下部料层中配入相对较低比例的燃料，可以达到降低烧结能耗的作用。同时烧结矿产量和强度提高，还原粉化性能改善，可提高烧结和高炉炼铁的生产效率，进一步降低生产能耗。
(4)节约工厂投资
采用本发明，在一台烧结机上完成不同碱度混合料的烧结，比同时建两条烧结线可大幅降低投资成本。
附图说明
图1为烧结机装料示意图，图中A碱度混合料为高碱度混合料时，B碱度混合料则为低碱度混合料；A碱度混合料为低碱度混合料时，B碱度混合料则为高碱度混合料。
具体实施方式
以下结合实施例旨在进一步说明本发明，而非限制本发明。
对比例1
烧结混合料：100％钒钛磁铁矿，溶剂为生石灰、石灰石和白云石的混合物，质量比为3:2:4，焦粉占比为烧结混合料的3.8wt％，控制碱度为2.0，制粒水分7.0％。
在不分层烧结的条件下，直接将烧结混合料经过常规的混匀、制粒和单层布料后点火烧结，料层高度730mm(其中，铺底料的厚度为30mm)，点火时间2min，点火温度1150℃，烧结抽风负压10KPa，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为61.20％、50.63％、1.50t/(m2·h)、62.34Kg/t烧结矿和37.20％。
实施例1
钒钛烧结矿含铁原料为100％钒钛磁铁矿。
高碱度混合料中：溶剂为生石灰、石灰石和白云石的混合物，其质量比为14:5:10，焦粉占比为高碱度混合料的3.8wt％，控制碱度为2.50，制粒水分7.0％，在圆筒混合机中混匀制粒后作为高碱度混合料；
低碱度混合料：溶剂为生石灰，焦粉占比为低碱度混合料的3.8wt％，控制碱度为1.50，制粒水分7.0％，在圆筒混合机中混匀制粒后作为低碱度混合料。
首先铺30mm的底料，然后将低碱度混合料进行布料，布料高度为350mm，再将高碱度混合料布于低碱度混合料上方，布料高度为350mm，两层料层高度为700mm，综合碱度为2.0，然后进行点火烧结，点火时间2min，点火温度1150℃，烧结抽风负压10KPa，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为66.56％、56.13％、1.67t/(m2·h)、58.48Kg/t烧结矿和53.21％。
实施例2
在其他条件与实施例1相同的情况下，将高碱度混合料先进行布料，然后将低碱度混合料布于高碱度混合料上方，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为68.86％、57.33％、1.71t/(m2·h)、57.73Kg/t烧结矿和54.81％。
实施例3
在其他条件与实施例1相同的情况下，先将高碱度混合料进行布料，布料高度为490mm，然后将低碱度混合料布于高碱度混合料上方，布料高度为210mm，综合碱度为2.2，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为69.68％、57.93％、1.75t/(m2·h)、56.92Kg/t烧结矿和60.09％。
实施例4
在其他条件与实施例3相同的情况下，高碱度混合料控制碱度为3.3，熔剂为生石灰、石灰石和白云石的混合物，质量比为20:5:8；低碱度混合料控制碱度为1.44，熔剂为生石灰；将高碱度混合料进行布料，布料高度为210mm，再将低碱度混合料布于高碱度混合料上方，布料高度为490mm，综合碱度2.0，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为68.03％、56.46％、1.53t/(m2·h)、58.34Kg/t烧结矿和56.09％。
实施例5
在其他条件与实施例1相同的情况下，高碱度混合料中的燃料占比为3.5wt％，低碱度混合料中的燃料占比为3.8wt％。先将高碱度混合料进行布料，布料高度为350mm，然后将低碱度混合料布于高碱度混合料上方，布料高度为350mm，料层总高度为700mm，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为68.38％、59.44％、1.62t/(m2·h)、55.02Kg/t烧结矿和58.44％。
实施例6
钒钛烧结矿含铁原料为85％钒钛磁铁矿+15％粉矿。
在其他条件与实施例5相同的情况下，先将高碱度混合料进行布料，布料高度为700mm，然后将低碱度混合料布于高碱度混合料上方，布料高度为300mm，点火时间2.0min，烧结抽风负压12KPa，获得的烧结矿的成品率、转鼓强度、利用系数、固体燃耗和低温还原粉化指数RDI+3.15分别为69.59％、58.36％、1.75t/(m2·h)、54.62Kg/t烧结矿和60.96％。

Claims (8)

1.一种提高钒钛烧结矿产质量的烧结方法，其特征在于：先将钒钛烧结矿原料制备成高碱度混合料和低碱度混合料，然后将两种不同碱度的烧结混合料在烧结台车上依次布料，使得烧结料呈两种碱度的双层混合料层结构，最后经过一次点火烧结、破碎和冷却后，得到钒钛烧结矿。
2.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于：所述钒钛烧结矿原料是指钒钛磁铁矿或含有钒钛磁铁矿的混合原料。
3.根据权利要求1所述的烧结方法，其特征在于：高碱度混合料的碱度范围为2.0～3.5，低碱度混合料的碱度范围为0.5～1.6。
4.根据权利要求1-3任一项所述的烧结方法，其特征在于：高碱度混合料和低碱度混合料在烧结台车上的单层料层高度范围均为100～700mm。
5.根据权利要求1-3任一项所述的烧结方法，其特征在于：所述高碱度混合料和低碱度混合料均包括钒钛烧结矿原料、熔剂和燃料，其中燃料的含量均为2.5～5.5wt％。
6.根据权利要求5所述的烧结方法，其特征在于：所述熔剂选自石灰石、白云石和生石灰中的至少一种，所述燃料为焦粉或无烟煤。
7.根据权利要求5所述的烧结方法，其特征在于：双层混合料层结构中，下部料层中的燃料配比低于上部料层中的燃料配比。
8.根据权利要求1-3任一项所述的烧结方法，其特征在于：总料层高度为500～1200mm，点火时负压4～7KPa，点火时间0.75～2min，烧结抽风负压8～15KPa。
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