CN1272451C - 一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂。复合添加剂该按重量百分比含有以下组分：铁粉：20～28%、NaCO3：25～35%、CaO：20～25%、炭粉：20～25%。本发明的有益效果是，该复合添加剂的使用对铁精矿的粒度要求不严格、可以减少现有技术方案的铁精矿再磨及造球工序，铁的成核速度和长大速度均比现有技术方案高，采用普通磨粉达到的粒度就可以分别选出铁粉，减少了硅酸铁的含量，能提高铁粉的纯净度，可以实现工业化生产。

Description

一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂
技术领域
本发明涉及一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂。
背景技术
粉末冶金用还原铁粉的原料之一是铁精矿，要求精矿铁品位大于70％，二氧化硅小于0.25％，并呈单体结构。由于钒钛磁铁矿为含网状弥散分布的钛铁矿和钛铁尖晶石，机械分选业精矿的铁品位为53％～57％，采用现有技术不能直接制取粉末冶金用铁粉。
据冶金工业出版社出版朱俊士著《选矿试验研究与产业化》一书记载，试验室对含铁量56.87％的钒钛磁矿用无烟煤作还原剂，15％～20％的NaCl作添加剂，在密闭的坩锅中1100度还原，还原产物细磨到-200目占95％后磁选，可得品位为87％～96％的铁粉。又据中南大学出版社2001年出版邱冠周等所著的出版的《冷固结球团直接还原》一书记载，对钒钛磁铁矿采用铁精矿再磨——添加剂冷固结造球——煤基回转窑还原——还原样品两段磨矿细度一200目占96％以上——磁选分离的工艺试验，制得铁含量92％的铁粉。但该方法存在下述不足：①单一的NaCl催化剂，其催化作用发生在900℃以上，还原温度1000℃时，铁晶粒很细小，1100℃时，铁晶粒才长大到0.15～0.03mm，催化剂的作用范围较窄；②还原过程中，FeO与Fe晶格差异较大，铁晶核形成比较困难，仅靠氧化铁自身反应成核，其成核速度和晶粒长大速度都比较小；③高温反应过程中，有硅酸铁生成，降低了铁粉的纯净度；④工序较长，冷固结球团需对铁精矿再磨和造球，还原后的磨粉强度较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，它能使铁在铁矿石还原过程中迅速成核、迅速长大，并能在不需附加任何特殊手段的情况下分选出高品位的粉末冶金用铁粉。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明钒钛磁铁矿还原原用复合添加剂，其特征在于：该复合添加剂按重量百分比由以下组分组成：
铁粉：20～28％、Na2CO3：25～35％、CaO：20～25％和炭粉：20～25％。
上述复合添加剂中各组分在还原过程中的作用如下述：
1、Na2CO3在还原过程中的有益反应
              
            
            
上述生成物能被水解，可去除铁粉中二氧化硅，五氧化二磷、氧化铝等有害杂质，可起到普通精矿还原后的磨矿、磁选除脉石等作用，碳酸钠不与四氧化三铁和氧化亚铁反应，但以降低活化能的方式，催化四氧化三铁到氧化亚铁到铁的反应进行，并起起促使铁晶粒长大的作用。
2、磁铁矿在还原过程中反应链为
                  
                      
               
                  
                       Fe(1)----Fe
FeO(1)是尚为形成晶粒的活性氧化亚铁分子，Fe(1)是还原氧化亚铁生成的活性铁分子，由氧化亚铁到铁的过程是一个非常缓慢的过程，原因是氧化亚铁与铁晶粒的差异较大，所需能量也较大，在还原剂中增加金属铁，就能使还原过程一开始金属铁就与磁性氧化铁相互作用，加速形成活性氧化亚铁，而不降低还原速度。
在添加剂中使用铁粉粒度-40目即可。
3、CaO的作用
氧化铁在还原到氧化亚铁时，与二氧化硅生成硅酸铁，硅酸铁的存在使还原铁不能使用于粉末冶金领域，氧化钙的加入，可以达到两方面效果，一是脱硫，降低铁粉中硫含量，二是由于氧化钙可从铁中置换出氧化亚铁，反应式为：
             
达到抑制硅酸铁生成的目的。
4、炭粉
少量炭粉加入还原剂中，可以对铁精矿粉料层起疏松作用，增强铁精矿粉透气性，加速还原气中还原料的扩散过程，在还原过程中碳的主要反应有：
                     
                     
因此，炭粉的加入还可以起到辅助还原剂的作用。
本发明的复合添加剂的组份可优选为：铁粉20％、Na2CO330％、CaO25％、炭粉25％。复合添加剂与铁精矿的比为20～30％。
本发明的有益效果是，该复合添加剂的使用对铁精矿的粒度要求不严格，可以减少现有技术方案的铁精矿再磨及造球工序，铁的成核速度和长大速度均比现有技术方案高，采用普通磨粉达到的粒度就可以分别选出铁粉，减少了硅酸铁的含量，能提高铁粉的纯净度，可以实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，按重量百分比由以下组分组成：铁粉：20～28％、Na2CO3：25～35％、CaO：20～25％和炭粉：20～25％。
其中，铁粉的粒度为-40目以下。
炭粉中固定碳含量＞75％。
该复合添加剂的添加量为铁精矿重量的20～30％。
实施例1：
取-40目铁粉22Kg，Na2CO3 30Kg，CaO 25Kg和炭粉25Kg，均匀混合作添加剂，再与410Kg铁精矿混合均匀混合作还原料，放入还原炉通氢气在1150度还原2小时。冷却至50度出炉，破碎、磁选、即可得铁粉及钒钛渣。
实施例2：
取-60目铁粉50Kg，Na2CO3 50Kg，CaO 47Kg和炭粉40Kg，均匀混合作添加剂，再与625Kg铁精矿混合均匀混合作还原料，放入还原炉通氢气在1150度还原2小时。冷却至50度出炉，破碎、磁选、即可得铁粉及钒钛渣。
实施例3：
取-100目铁粉50Kg，Na2CO3 50Kg，CaO 45Kg和炭粉45Kg，均匀混合作添加剂，再与950Kg铁精矿混合均匀混合作还原料，放入还原炉通氢气在1150度还原2小时。冷却至50度出炉，破碎、磁选、即可得铁粉及钒钛渣。
将本发明的复合添加剂用于处理一吨铁品位在53％、二氧化钛品位在12％的钒钛铁精矿，可收到450公斤品位大于94％的一次还原铁粉，110公斤品位大于70％的二氧化钛以及品位大于1％的五氧化二钒的钒钛渣。

Claims (7)

1、一种钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：该复合添加剂按重量百分比由以下组分组成：
铁粉：20～28％、Na2CO3：25～35％、CaO：20～25％和炭粉：20～25％。
2、根据权利要求1所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：所述铁粉的粒度为-40目以下。
3、根据权利要求1或2所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：所述铁粉的含量按重量百分比为20％。
4、根据权利要求1所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：所述Na2CO3的含量按重量百分比为30％。
5、根据权利要求1所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：所述CaO的含量按重量百分比为25％。
6、根据权利要求1所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：所述炭粉的含量按重量百分比为25％。
7、根据权利要求1所述钒钛磁铁矿还原用复合添加剂，其特征在于：该复合添加剂的添加量为铁精矿重量的20～30％。
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