CN114480836B - 一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿及其制备方法 - Google Patents

一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿及其制备方法，所述烧结矿由以下重量份的原料组成：20～50份钒钛磁铁精矿、20～30份含铁粉矿一、5～10份含铁粉矿二、0～25份磁铁精矿、2.5～5.5份石灰石、4～7份白云石、5～8份生石灰，4～6份焦末或4～6份灰分含量＜14%的无烟煤、15~20份二次资源及返矿，以及0.05~0.5份硼酸。其制备方法是将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、含铁粉矿二及磁铁精矿混匀，加入石灰石、白云石、生石灰、焦末或无烟煤、二次资源及返矿以及硼酸混匀后造球，最后送入烧结装置点火、烧结、破碎、冷却、筛分即得。本发明实现了采用50%以上钒钛磁铁精矿烧结生产的同时，烧结工序生产效率、质量均有所提高的低成本烧结造块的目的。

Description

一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿及其制备方法
技术领域
本发明属于烧结技术领域，具体涉及一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿及其制备方法。
背景技术
2020年以来，国际铁矿石价格大幅上涨，进口矿62普指最高涨至230美元/t以上，且呈继续上涨趋势，如何开发利用储量巨大成本较低的钒钛磁铁精矿替代进口矿已成为内地钢企降低用矿成本的有效途径。但由于钒钛磁铁矿属难冶矿种，钒钛精中TiO2、Al2O3含量高，SiO2低，烧结时同化温度高，生成的液相量少，且TiO2易与CaO反应，生成钙钛矿（CaO.TiO2），它的析出既不起固结作用，而且性脆，抗压强度低，有一定的贮存能力，烧结矿强度较差，平均粒度小。同时由于烧结矿中Fe2O3含量高（次生赤铁矿），存在着相变应力。由α型Fe2O3转变成γ型Fe2O3伴随着体积增加7.7%。Fe2O3在还原为Fe3O4的过程中引起晶体开裂，导致烧结矿低温还原粉化严重，不利于高炉透气性及燃料比的降低。同时由于在高炉冶炼的过程中钛元素是逐步还原的，TiO2过还原后生成TiC、TiN、Ti（C、N），这些化合物属高熔点物质，弥散在高炉渣中，使炉渣发稠，流动性变差，影响高炉渣铁的正常排放，对冶炼过程造成不良影响。因此，冶炼钒钛矿的难点在于减少TiO2过还原生成TiC、TiN、Ti（C、N）的数量，防止炉渣变稠。做到这点并不是单纯高炉冶炼的技术问题，从烧结矿生产、高炉冶炼都需要精心组织。
而如何有效抑制烧结矿低温还原粉化，抑制TiC、TiN的还原生成，改善高钛渣性能，从而实现高炉低成本冶炼是本发明要解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的第一目的是提供一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿，本发明的另一目的是提供所述高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿，由以下重量百分比的原料组成：20～50份的钒钛磁铁精矿、20～30份的含铁粉矿一（进口粉矿）、5～10份的含铁粉矿二（省内粉矿）、0～25份的磁铁精矿、2.5～5.5份的石灰石、4～7份的白云石、5～8份的生石灰，4～6份的焦末或4～6份的灰分含量＜14%的无烟煤、15~20份的二次资源及返矿，以及0.05~0.5份的硼酸；
所述烧结矿Tfe含量为51.00%～53.00%，R21.90～2.10倍，转鼓指数≥60%、低温还原粉化指数（RDI+3.15mm）≥60%；
所述烧结矿平均粒度为17.64%~22.53%，其中粒度＞40mm的占比5.56%~13.10%，25~40mm的占比21.26%~28.33%，16~25mm的占比20.57%~24.65%，10~16mm的占比8.20%~10.23%，5~10mm的占比13.77%~18.46%，＜5mm的占比15.12%~16.30%。
本发明的另一目的是这样实现的，所述高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿的制备方法，按以下步骤实现：
1）将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、含铁粉矿二及磁铁精矿混匀得到物料a；
2）在所述物料a中依次加入石灰石、白云石以、生石灰、焦末或无烟煤、二次资源及返矿以及硼酸混匀得到物料b，将物料b造球得到物料c；
3）将所述物料c送入烧结装置点火、烧结、破碎、冷却、筛分得到目标烧结矿。
本发明的有益效果为：
本发明通过配矿结构优化、配加硼酸、优化熔剂配比等技术措施，有效克服了钒钛磁铁精矿在烧结过程中因钙钛矿生成、2CaO·SiO2相变及Fe2O3（主要指烧结矿中的次生赤铁矿）相变导致的烧结矿转鼓指数低、烧结矿低温还原粉化严重（配加钒钛磁铁精后30%~40%左右）影响高炉透气性，不利于高炉燃料比的降低的问题。有效解决了长期困扰钒钛磁铁精矿烧结低温还原粉化指数较低的情况，实现了在采用50%以上钒钛磁铁精矿烧结生产的同时，烧结工序生产效率、质量均有所提高，实现了利用成本较低的难冶炼钒钛磁铁精矿的低成本烧结造块的目的。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
本发明一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿，由以下重量百分比的原料组成：20～50份的钒钛磁铁精矿、20～30份的含铁粉矿一、5～10份的含铁粉矿二、0～25份的磁铁精矿、2.5～5.5份的石灰石、4～7份的白云石、5～8份的生石灰，4～6份的焦末或4～6份的灰分含量＜14%的无烟煤、15~20份的二次资源及返矿，以及0.05~0.5份的硼酸；
所述烧结矿Tfe含量为51.00%～53.00%，R21.90～2.10倍，转鼓指数≥60%、低温还原粉化指数（RDI+3.15mm）≥60%；
所述烧结矿平均粒度为17.64%~22.53%，其中粒度＞40mm的占比5.56%~13.10%，25~40mm的占比21.26%~28.33%，16~25mm的占比20.57%~24.65%，10~16mm的占比8.20%~10.23%，5~10mm的占比13.77%~18.46%，＜5mm的占比15.12%~16.30%；
所述钒钛磁铁精矿化学质量成分比为： TFe 53.00%~60.00%，TiO28.00%~15.00%，V2O50.30%~1.20%，所述钒钛磁铁精矿粒度≦0.2mm含量为98%以上。
所述含铁粉矿一Tfe含量为60.00%~65.00%，粒度≦8mm含量为85%以上；
所述磁铁精矿Tfe含量为62.00%~64.00%，粒度≦0.2mm含量为98%以上。
所述的含铁粉矿二Tfe含量为50.00%~55.00%，粒度≦8mm含量为80%以上。
所述石灰石化学成分质量比为：SiO2为0.5%~1.5%，CaO为52%~55%，MgO为0.5%~1.2%；所述白云石化学成分质量比为：SiO2为1.2%~2.5%，CaO为29%~32%，MgO为19%~22%；所述生石灰化学成分质量比为SiO2为0.5%~1.5%，CaO为82%~85%，MgO为0.5%~1.2%。
所述高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿的制备方法，按以下步骤实现：
1）将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、含铁粉矿二及磁铁精矿混匀得到物料a；
2）在所述物料a中依次加入石灰石、白云石以、生石灰、焦末或无烟煤、二次资源及返矿以及硼酸混匀得到物料b，将物料b造球得到物料c；
3）将所述物料c送入烧结装置点火、烧结、破碎、冷却、筛分得到目标烧结矿。
步骤2中，所述造球方法如下：将物料b，送入圆筒混合机中（含一混和二混），加水搅拌与混匀造球，控制混匀造球5～8分钟，混合料水分6.00%～8.50%，小于3mm粒级的含量控制在30%以下。
步骤3中，在直径φ300x700mm的烧结杯内进行烧结，点火温度1050～1100℃，点火时间90秒；
烧结参数为：混合料料层高度700mm～770mm，铺底料厚度20~40mm，除尘器前负压12.00～14.00KPa，终点温度为366℃~474℃。
实施例1
1）按表2中配比将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、磁铁精矿及含铁粉矿二混匀得到物料a备用，成分详见表1；
2）在物料a中再依次加入石灰石、白云石、生石灰、焦末或无烟煤、二次资源及返矿和硼酸混匀得到物料b，将物料b置于圆筒混合机中（含一混和二混），加水搅拌，混匀造球，控制混匀造球时间为5min，混合料水分为7.50%，小于3mm粒级的含量为33.14%得到物料c；
3）将物料c布料于烧结杯中，烧结杯直径φ300x700mm，在混合料料层高度700mmmm，铺底料厚度20mm，点火温度1050℃，点火时间90秒，除尘器前负压12.00KPa的烧结参数条件下进行烧结，得到烧结矿，破碎、冷却、筛分后得到成品烧结矿，其烧结矿粒度及其他性能指标如表3-4所示。
对比例1
将表2所示物料进行原料搭配、混匀造球，在与实施例1相同的烧结条件下，按照传统烧结方法进行烧结，得到的烧结矿的粒度及其他性能指标如表3-4所示。
表1 实施例1和对比例1原料分析%
表2 实施例1和对比例1烧结原料配比
表3 实施例1与传统烧结方法的烧结矿粒度组成
表4 实施例1与对比例1的烧结指标
从表3可知，实施例1采用本发明烧结方法与传统烧结相比，返矿减少0.92个百分点，5~10mm部分减少2.81个百分点，平均粒度，均匀系数均有所增加。
从表4可知，实施例1采用本发明烧结方法相比，转鼓指数提高0.66个百分点，成品率提高0.91个百分点，低温还原粉化强度（RDI+6.3mm）提高50.66个百分点，低温还原粉化指数（RDI+3.15mm）提高44.82个百分点，磨损指数 (RDI-0.5mm)降低20.70个百分点。
实施例2
本实施例中原料钒钛磁铁精矿较实施例1从20%提高至50%
1）按表6中配比将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、磁铁精矿及含铁粉矿二混匀得到物料a备用，成分含量详见表5；
2）在物料a中再依次加入石灰石、白云石、生石灰、焦末、二次资源及返矿和硼酸混匀得到物料b，将物料b置于圆筒混合机中（含一混和二混），加水搅拌，混匀造球，控制混匀造球时间8min，混合料水分为8.50%，小于3mm粒级的含量为29.36%得到物料c。
3）将物料c布料于烧结杯中，烧结杯直径φ300x700mm，在混合料料层高度770mm，铺底料厚度40mm，点火温度1100℃，点火时间90秒，除尘器前负压14.00KPa的烧结参数条件下进行烧结，得到烧结矿，破碎、冷却、筛分后得到成品烧结矿，其烧结矿粒度及其他性能指标如表5-6所示。
对比例2
将表5所示配比的矿石进行原料搭配、混匀造球，在与实施例2相同的烧结条件下，按照传统烧结方法进行烧结，得到的烧结矿的粒度及其他性能指标如表7-8所示。
表5 实施例2和对比例2原料化学分析%
表6 实施例2和对比例2烧结原料配比
表7 实施例2与对比例2的烧结矿粒度组成
表8实施例2与对比例2的烧结指标
从表7可知，实施例2采用本发明烧结方法与传统烧结相比，返矿减少0.26
个百分点，5~10mm部分减少3.55个百分点，平均粒度、均匀系数均有所增加。
从表8可知，实施例2采用本发明烧结方法与传统烧结相比，转鼓指数提高1.33个百分点，成品率提高0.26个百分点，低温还原粉化强度（RDI+6.3mm）提高14.58个百分点，低温还原粉化指数（RDI+3.15mm）提高24.37个百分点，磨损指数 (RDI-0.5mm)降低15.08个百分点。
实施例3
本实施例中原料钒钛磁铁精矿较实施例1从20%提高至52%，焦末替换成灰分小于14%的无烟煤。
1）按表9中配比将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、磁铁精矿及含铁粉矿二混匀得到物料a备用，成分含量详见表5；
2）在物料a中再依次加入石灰石、白云石、生石灰、灰分含量＜14%的无烟煤、二次资源及返矿和硼酸混匀得到物料b，将物料b置于圆筒混合机中（含一混和二混），加水搅拌，混匀造球，控制混匀造球时间6min，混合料水分为7.76%，小于3mm粒级的含量为29.11%得到物料c；
3）将物料c布料于烧结杯中，烧结杯直径φ300x700mm，在混合料料层高度720mm，铺底料厚度45mm，点火温度1080℃，点火时间90秒，除尘器前负压13.00KPa的烧结参数条件下进行烧结，得到烧结矿，破碎、冷却、筛分后得到成品烧结矿，其烧结矿粒度及其他性能指标如表11-12所示。
对比例3
将表10所示配比的矿石进行原料搭配、混匀造球，在与实施例3相同的烧结条件下，按照传统烧结方法进行烧结，得到的烧结矿的粒度及其他性能指标如表11-12所示。
表9 实施例3和对比例3原料化学分析%
表10 实施例3和对比例3烧结原料配比
表11 实施例3与对比例3的烧结矿粒度组成
表12实施例3与对比例3的烧结指标
从表11可知，实施例3采用本发明烧结方法与传统烧结相比，返矿减少0.69
个百分点，5~10mm部分减少5.78个百分点，平均粒度，均匀系数均有所增加。
从表12可知，实施例3采用本发明烧结方法与传统烧结相比，转鼓指数提高3.04个百分点，成品率提高2.08个百分点，低温还原粉化强度（RDI+6.3mm）提高18.83个百分点，低温还原粉化指数（RDI+3.15mm）提高21.45个百分点，磨损指数 (RDI-0.5mm)降低12.83个百分点。

Claims (2)

1.一种高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿，其特征在于，由以下重量份的原料组成：20~50份的钒钛磁铁精矿、20~30份的含铁粉矿一、5~10份的含铁粉矿二、0~25份的磁铁精矿、2.5~5.5份的石灰石、4~7份的白云石、5~8份的生石灰，4~6份的焦末或4~6份的灰分含量＜14%的无烟煤、15~20份的二次资源及返矿，以及0.05~0.5份的硼酸；钒钛磁铁精矿化学成分质量比为：TFe 53.00%~60.00%，TiO2 8.00%~15.00%，V2O5 0.30%~1.20%，钒钛磁铁精矿粒度≤0.2mm含量为98%以上；含铁粉矿一TFe含量为60.00%~65.00%，粒度≤8mm含量为85%以上；磁铁精矿TFe含量为62.00%~64.00%，粒度≤0.2mm含量为98%以上；含铁粉矿二TFe含量为50.00%~55.00%，粒度≤8mm含量为80%以上；石灰石化学成分质量比为：SiO2 0.5%~1.5%，CaO 52%~55%，MgO 0.5%~1.2%，其余为Fe及不可避免的不纯物；白云石化学成分质量比为：SiO2 1.2%~2.5%，CaO 29%~32%，MgO 19%~22%，其余为Fe及不可避免的不纯物；生石灰化学成分质量比为：SiO2 0.5%~1.5%，CaO 82%~85%，MgO为0.5%~1.2%，其余为Fe及不可避免的不纯物；制备方法按以下步骤实现：
1）将钒钛磁铁精矿、含铁粉矿一、含铁粉矿二及磁铁精矿混匀得到物料a；
2）在所述物料a中依次加入石灰石、白云石、生石灰、焦末或无烟煤、二次资源及返矿以及硼酸混匀得到物料b，将物料b造球得到物料c；
3）将所述物料c送入烧结装置点火、烧结、破碎、冷却、筛分得到目标烧结矿；点火温度1050~1100℃，点火时间90秒；烧结参数为：混合料料层高度700mm~770mm，铺底料厚度20~40mm，除尘器前负压12.00~14.00KPa，终点温度为366℃~474℃；
所述烧结矿TFe含量为51.00%~53.00%，R2 1.90~2.10倍，R2的数值为CaO和SiO2质量百分数的比值，转鼓指数≥60%、低温还原粉化指数RDI+3.15mm≥60%；
所述烧结矿平均粒度为20.85mm~22.53mm，粒度均匀系数为2.25~2.26，其中，粒度＞40mm的占比9.99%~13.10%，25~40mm的占比24.01%~28.33%，16~25mm的占比20.57%~25.87%，10~16mm的占比8.93%~9.6%，5~10mm的占比12.66%~15.65%，＜5mm的占比15.12%~16.04%。
2.根据权利要求1所述高配比钒钛磁铁精矿的低成本烧结矿，其特征在于，步骤2）中造球方法如下：将物料b送入圆筒混合机中，加水搅拌与混匀造球，控制混匀造球5~8分钟，混合料水分6.00%~8.50%，小于3mm粒级的含量控制在35%以下。
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