CN113981213A - 高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，属于冶金烧结领域。高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法包括如下步骤：a.按质量百分比将原料配料；b.将高铁高钛超细钒钛精矿、国内中粉和石灰石加水强制混匀后，再加入进口矿粉、国内高粉、活性灰/生石灰、燃料和返矿进行二次混匀，然后将混合原料滚动制粒，得到烧结料，进行烧结。采用本发明的方法，通过二次混匀、降低水分配比和优化烧结过程，能够使高铁高钛超细粒级钒钛精矿烧结所得烧结矿取得较好的技术指标，满足钒钛矿高炉冶炼要求，可有效解决现有技术烧结钒钛磁铁矿的成本较高的问题。
Description
技术领域
本发明属于冶金烧结领域，具体涉及一种高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法。
背景技术
目前，烧结高钛型钒钛磁铁矿时，由于钒钛磁铁矿含铁品位低，导致高炉入炉品位和利用系数较低，为了确保高炉入炉烧结矿质量，需要购买进口铁矿石、高品位普通粉矿和高品质炼焦煤等。同时，由于高炉长期进行低品位冶炼，需要消耗更多的燃料，从而导致炼铁工序能耗大，流程节能减排压力困难。为此，通过优化和改进选矿工艺流程，不断提高自产钒钛精矿TFe品位，降低外购成本，实现高品位钒钛磁铁矿选-冶联合绿色制造技术，成为目前烧结行业面临的重要攻关项目。
但由于钒钛精矿中铁钛紧密共生的属性，虽然经过选矿工艺后，钒钛精矿铁含量可以明显提高，但钛含量也在铁精矿中进行了富集，形成了高铁高钛型钒钛精矿，同时，对此种精矿进行筛分检测发现，其-200目比例达到90％以上。因此，这种高铁高钛超细粒级钒钛精矿在烧结工艺中如何应用，国内外都未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术烧结钒钛磁铁矿的成本较高的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，包括如下步骤：
a.按质量百分比将原料配料，其中主要原料的配比为高铁高钛超细钒钛精矿30-40％，进口矿粉0-20％，国内高粉15-25％，国内中粉0-20％，活性灰/生石灰5-8％，石灰石7-9％，焦粉3-5％；原料还包括返矿，返矿加入量为主要原料质量的25-30％；
b.将高铁高钛超细钒钛精矿、国内中粉和石灰石加水强制混匀后，再加入进口矿粉、国内高粉、活性灰/生石灰、燃料和返矿进行二次混匀，然后将混合原料滚动制粒，得到烧结料，进行烧结。
上述步骤b中，控制混合原料的水分为6.8-7.3％。
上述步骤b中，所述烧结的方法为，将烧结料装入烧结杯中，对烧结杯中的烧结料进行点火抽风烧结，当烧结杯下端抽风管道的废气温度升至顶点然后再下降50℃后，烧结结束。
进一步的是，将烧结料装入烧结杯中，烧结杯铺底料粒度为10-16mm，铺底料厚度为烧结杯高度的2.0-2.5％，铺烧结料层厚度为烧结杯高度的78-91％。
进一步的是，控制点火温度为1000-1100℃，点火时间为2.5-3.0min，点火负压为5.5-6.0kPa。
更进一步的是，控制烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m3/min，控制垂直烧结速度为15.0-20mm/min。
上述高铁高钛超细钒钛精矿的主要化学成分按质量百分比为：TFe 58.00-59.10％，SiO2 2.00-2.50％，CaO 0.15-0.25％，MgO 1.95-3.20％，Al2O3 2.95-3.40％，V2O50.70-0.75％，TiO2 10.00-10.20％。
上述进口矿粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 63-64％，SiO2 3-4％，CaO0.05-0.15％， MgO 0.15-0.25％，Al2O3 1.55-1.65％。
上述国内高粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 57-58％，SiO2 7.5-8.0％，CaO 1-2％， MgO 1.35-1.45％，Al2O3 1.85-1.95％，TiO2 1.45-1.55％。
所述国内中粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 41-43％，SiO2 20-22％，CaO2-4％， MgO 0.35-0.45％，Al2O3 4.45-4.55％，TiO2 0.30-0.40％。
进一步的是，所述高铁高钛超细钒钛精矿的粒度＜0.074mm的占比91％-95％。
上述步骤a中，配料前将生石灰和活性灰进行加水消化处理，消化时间为10min。
本发明的有益效果是：本发明将烧结原料分步混合，第一次混匀时采用强制混匀，将高铁高钛超细粒级钒钛精矿形成的自成球核状态打散，同时让超细粒级钒钛精矿粘附在中粉或石灰石表面，从而使烧结过程中生成更多硅酸盐或铁酸钙相去替代原自成球核的固相固结，进一步提高了烧结矿的成品率和转鼓强度；二次混合后将所有物料加入制粒机中进行滚动制粒，形成以国内中粉、进口矿粉和石灰石为制粒核心，中间层则以超细钒钛精矿、国内高粉等为主的中间吸附层，外层则以消化后的熔剂为主、超细钒钛精矿为辅的包裹层的三层结构，其它如燃料和返矿等物料则均匀填充在三层结构料的各个部位。
同时，本发明控制了混合原料的水分，避免超细粒级钒钛精矿遇水后自我粘结，起到提高烧结矿转鼓强度的目的。采用本发明的方法，通过二次混匀、降低水分配比和优化烧结过程，能够使高铁高钛超细粒级钒钛精矿烧结所得烧结矿取得较好的技术指标，满足钒钛矿高炉冶炼要求，且实施例烧结矿各项技术指标均优于对比例，具有较明显的改善效果。
本发明的烧结方法用高铁高钛超细粒级钒钛精矿替代现有钒钛矿后，当设定烧结矿品位不变时，能够大幅度降低进口矿和国内高粉的配比，此种配矿将显著降低烧结工艺成本；同时，用高铁高钛超细粒级钒钛精矿替代现有钒钛矿后，保持基本物料结构不变的条件下，尽可能的提高烧结矿品位，从而达到提高高炉入炉品位，降低燃料消耗的目的，能够有效降低炼铁系统工艺成本和促进炼铁流程节能减排。
具体实施方式
本发明的技术方案，具体可以按照以下方式实施。
高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，包括如下步骤：
a.按质量百分比将原料配料，其中主要原料的配比为高铁高钛超细钒钛精矿30-40％，进口矿粉0-20％，国内高粉15-25％，国内中粉0-20％，活性灰/生石灰5-8％，石灰石7-9％，焦粉3-5％；原料还包括返矿，返矿加入量为主要原料质量的25-30％；
b.将高铁高钛超细钒钛精矿、国内中粉和石灰石加水强制混匀后，再加入进口矿粉、国内高粉、活性灰/生石灰、燃料和返矿进行二次混匀，然后将混合原料滚动制粒，得到烧结料，进行烧结。
超细粒级钒钛精矿遇水后容易自我粘结，形成自成核小球，这些自成核球内部缺少低熔点物相，同时在烧结混料中无法达到紧实且烧结过程高温时间较短，不能形成固相固结，从而降低了强度，为了提高烧结矿转鼓强度，因此优选的是，上述步骤b中，控制混合原料的水分为6.8-7.3％。
为了达到更好的实验效果，因此优选的是，上述步骤b中，所述烧结的方法为，将烧结料装入烧结杯中，对烧结杯中的烧结料进行点火抽风烧结，当烧结杯下端抽风管道的废气温度升至顶点然后再下降50℃后，烧结结束；更优选的是，将烧结料装入烧结杯中，烧结杯铺底料粒度为10-16mm，铺底料厚度为烧结杯高度的2.0-2.5％，铺烧结料层厚度为烧结杯高度的78-91％；控制点火温度为1000-1100℃，点火时间为2.5-3.0min，点火负压为5.5-6.0kPa；控制烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m3/min，控制垂直烧结速度为15.0-20mm/min。
上述高铁高钛超细钒钛精矿的主要化学成分按质量百分比为：TFe 58.00-59.10％，SiO2 2.00-2.50％，CaO 0.15-0.25％，MgO 1.95-3.20％，Al2O3 2.95-3.40％，V2O50.70-0.75％，TiO2 10.00-10.20％，所述高铁高钛超细钒钛精矿的粒度＜0.074mm的占比91％-95％。
上述进口矿粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 63-64％，SiO2 3-4％，CaO0.05-0.15％， MgO 0.15-0.25％，Al2O3 1.55-1.65％。
上述国内高粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 57-58％，SiO2 7.5-8.0％，CaO 1-2％， MgO 1.35-1.45％，Al2O3 1.85-1.95％，TiO2 1.45-1.55％。
所述国内中粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 41-43％，SiO2 20-22％，CaO2-4％， MgO 0.35-0.45％，Al2O3 4.45-4.55％，TiO2 0.30-0.40％。
为了达到更好的实验效果，上述步骤a中，配料前将生石灰和活性灰进行加水消化处理，消化时间为10min。
下面通过实际的例子对本发明的技术方案和效果做进一步的说明。
实施例
本申请提供4组采用本申请烧结方法的实施例以及一组对比例。
1、实施例中采用的原料主要化学成分如表1所示，不同品位钒钛精矿粒度组成如表2所示，其它烧结原料粒度组成如表3所示。
表1 烧结所用原料的化学成分(％)
表2 不同品位钒钛精矿粒度组成(％)
表3 其它烧结原料粒度组成(％)
| 原料 | >8 | 8--5 | 5--3 | 3--1 | <1 | Dcpmm |
| 进口矿 | 15.82 | 13.5 | 17.54 | 35.46 | 13.58 | 4.146 |
| 国内中粉 | 7.98 | 20.28 | 28.18 | 37.20 | 3.36 | 4.109 |
| 国内高粉 | 1.54 | 3.05 | 4.96 | 58.37 | 22.78 | 1.852 |
| 焦粉 | 0 | 9.45 | 19.1 | 52.21 | 13.74 | 2.491 |
| 石灰石 | 0 | 0 | 20.48 | 65.88 | 11.64 | 2.195 |
| 活性灰 | 0 | 0.21 | 8.18 | 38.42 | 53.19 | 1.375 |
由表1-3可知，随着钒钛精矿品位逐渐升高，其所含TiO2含量并没有明显降低，降低的则是SiO2、CaO、MgO和Al2O3等脉石矿物，同时其小于0.074mm粒级明显增多，从75.47％逐渐增加至91.96％和94.99％，粒度越来越细。因此，与目前生产现场所用的TFe56％左右的钒钛精矿相比，后续选用的TFe为58％和59％的钒钛精矿属于高铁高钛超细粒级钒钛精矿。
2、根据方法中原料配比进行配料，具体配比如表4所示。
表4 烧结原料的配比情况(％)
按照表4中配比将原料配料，然后根据本发明烧结方法进行烧结实验，结果如下。
对比例
所述活性灰消化用水比例为2:1，烧结混合料水分为7.3±0.2％。
实验结果：烧结矿转鼓强度51.50％，烧结成品率73.54％，利用系数1.152t/(m2.h)，烧结矿TFe品位50.94％，CaO含量10.22％，SiO2含量5.83％，TiO2含量6.31％，烧结碱度 CaO/SiO2＝1.75倍。
实施例1
所述活性灰消化用水比例为2:1，烧结混合料水分为7.1±0.2％。
实验结果：烧结矿转鼓强度52.13％，烧结成品率73.90％，利用系数1.147t/(m2.h)，烧结矿TFe品位50.87％，CaO含量10.39％，SiO2含量5.92％，TiO2含量6.40％，烧结碱度 CaO/SiO2＝1.76倍。
实施例2
所述活性灰消化用水比例为2:1，烧结混合料水分为7.0±0.2％。
实验结果：烧结矿转鼓强度52.47％，烧结成品率74.12％，利用系数1.141t/(m2.h)，烧结矿TFe品位50.89％，CaO含量10.17％，SiO2含量5.78％，TiO2含量6.29％，烧结碱度 CaO/SiO2＝1.76倍。
实施例3
所述活性灰消化用水比例为2:1，烧结混合料水分为7.1±0.2％。
实验结果：烧结矿转鼓强度53.47％，烧结成品率75.56％，利用系数1.257t/(m2.h),烧结矿TFe品位51.28％，CaO含量10.33％，SiO2含量5.74％，TiO2含量6.35％，烧结碱度 CaO/SiO2＝1.80倍。
实施例4
所述活性灰消化用水比例为2:1，烧结混合料水分为7.0±0.2％。
实验结果：烧结矿转鼓强度54.80％，烧结成品率76.71％，利用系数1.253t/(m2.h),烧结矿TFe品位52.07％，CaO含量10.27％，SiO2含量5.81％，TiO2含量6.21％，烧结碱度 CaO/SiO2＝1.77倍。
由实施例1-2和对比例可知，烧结得到同等品位的烧结矿，采用高铁高钛超细粒级钒钛精矿代替现有钒钛矿，能够大幅度降低进口矿和国内高粉的配比，显著降低了烧结工艺成本；由实施例3-4和对比例可知，保持基本物料结构不变的条件下，采用本发明的烧结方法，可以提高烧结矿品位，从而达到提高高炉入炉品位，降低燃料消耗的目的，能够有效降低炼铁系统工艺成本和促进炼铁流程节能减排。
Claims (10)
1.高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于包括如下步骤：
a.按质量百分比将原料配料，其中主要原料的配比为高铁高钛超细钒钛精矿30-40％，进口矿粉0-20％，国内高粉15-25％，国内中粉0-20％，活性灰/生石灰5-8％，石灰石7-9％，焦粉3-5％；原料还包括返矿，返矿加入量为主要原料质量的25-30％；
b.将高铁高钛超细钒钛精矿、国内中粉和石灰石加水强制混匀后，再加入进口矿粉、国内高粉、活性灰/生石灰、燃料和返矿进行二次混匀，然后将混合原料滚动制粒，得到烧结料，进行烧结。
2.根据权利要求1所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：步骤b中，控制混合原料的水分为6.8-7.3％。
3.根据权利要求1所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：步骤b中，所述烧结的方法为，将烧结料装入烧结杯中，对烧结杯中的烧结料进行点火抽风烧结，当烧结杯下端抽风管道的废气温度升至顶点然后再下降50℃后，烧结结束。
4.根据权利要求3所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：将烧结料装入烧结杯中，烧结杯铺底料粒度为10-16mm，铺底料厚度为烧结杯高度的2.0-2.5％，铺烧结料层厚度为烧结杯高度的78-91％。
5.根据权利要求3所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：控制点火温度为1000-1100℃，点火时间为2.5-3.0min，点火负压为5.5-6.0kPa。
6.根据权利要求3所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：控制烧结抽风负压为11.5-12.5kPa，抽风流量为5-15m3/min。
7.根据权利要求3所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：控制垂直烧结速度为15.0-20mm/min。
8.根据权利要求1所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：所述高铁高钛超细钒钛精矿的主要化学成分按质量百分比为：TFe 58.00-59.10％，SiO2 2.00-2.50％，CaO 0.15-0.25％，MgO 1.95-3.20％，Al2O3 2.95-3.40％，V2O5 0.70-0.75％，TiO210.00-10.20％；
所述进口矿粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 63-64％，SiO2 3-4％，CaO 0.05-0.15％，MgO 0.15-0.25％，Al2O3 1.55-1.65％；
所述国内高粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 57-58％，SiO2 7.5-8.0％，CaO 1-2％，MgO 1.35-1.45％，Al2O3 1.85-1.95％，TiO2 1.45-1.55％；
所述国内中粉的主要化学成分按质量百分比为：TFe 41-43％，SiO2 20-22％，CaO 2-4％，MgO 0.35-0.45％，Al2O3 4.45-4.55％，TiO2 0.30-0.40％。
9.根据权利要求8所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：所述高铁高钛超细钒钛精矿的粒度＜0.074mm的占比91％-95％。
10.根据权利要求1所述的高铁高钛超细粒级钒钛精矿的烧结方法，其特征在于：步骤a中，配料前将生石灰和活性灰进行加水消化处理，消化时间为10min。
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