一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，包括：以釩鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，將0.08～0.5％的復(fù)合粘結(jié)劑和0.4～1.2％添加劑外配(二者添加順序隨機(jī))到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再外配5～7％水混勻，使用圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分；將篩分得到生球按照一定的焙燒制度在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團(tuán)。本發(fā)明中，采用有機(jī)粘結(jié)劑和膨潤(rùn)土復(fù)合作為球團(tuán)粘結(jié)劑，改善了球團(tuán)的還原性、低溫還原粉化、還原膨脹等熱態(tài)冶金性能。采用本發(fā)明的技術(shù)方案生產(chǎn)的釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)為后續(xù)氣基豎爐還原過(guò)程抑脹提質(zhì)起到重要作用。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)行的釩鈦磁鐵礦還原工藝，無(wú)論采用傳統(tǒng)的高爐、煤基轉(zhuǎn)底爐還是回轉(zhuǎn)窯等設(shè)備進(jìn)行還原，不僅對(duì)礦料本身品位要求高，而且還不能高效回收高價(jià)組元，尤其是鈦的有效回收，不利于鈦白粉行業(yè)發(fā)展的需要。氣基豎爐直接還原工藝為高效回收釩鈦磁鐵礦資源的高價(jià)組元帶來(lái)契機(jī)。然而，目前該技術(shù)中，釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)在用氣體還原時(shí)易發(fā)生“災(zāi)難性”膨脹，是其進(jìn)行還原生產(chǎn)的難點(diǎn)。主要原因是:釩鈦磁鐵礦相中的含鐵物相2Fe0.Ti〇2、Fe0.T12和Fe0.2Ti02中的鐵還原需要較高的還原溫度和較長(zhǎng)的還原時(shí)間；氣化還原過(guò)程中球團(tuán)出現(xiàn)膨脹甚至粉化現(xiàn)象，不僅影響還原效率，嚴(yán)重時(shí)生產(chǎn)不能順行。
[0003]1979年，CN11-2118/TF第14卷第5期公開(kāi)了《釩鈦磁鐵精礦球團(tuán)災(zāi)難性膨脹及其消除辦法的研究》，冀春林，陳厚生等提出了一種對(duì)釩鈦磁鐵礦加芒硝球團(tuán)用弱還原性氣氛處理，完全消除了災(zāi)難性膨脹。主要技術(shù)特征是將太和釩鈦磁鐵精礦:芒硝:皂土按配比100:6:1進(jìn)行造球(球團(tuán)直徑5?8mm)，在回轉(zhuǎn)窯上用天然氣磁化焙燒(焙燒溫度1130?1180 °C)后在1L豎爐用H2還原，還原后的球團(tuán)完整。然而，該工藝雖然可以消除鈉化氧化球團(tuán)的災(zāi)難性膨脹，但球團(tuán)粒徑只有5?8mm且氧化過(guò)程需用天然氣磁化處理，大大增加氧化球團(tuán)的成本。
[0004]1988年，CN11-2118/TF第23卷第7期公開(kāi)了《MgO在球團(tuán)礦中賦存形式的研究》，王筱留，宋陽(yáng)升指出加入少量的MgO、焙燒制度適宜能穩(wěn)定較多的磁鐵礦并改善球團(tuán)礦性能。然而，該技術(shù)只做出了定性分析，沒(méi)有定量化的試驗(yàn)結(jié)果，即并未具體針對(duì)對(duì)釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)直接還原粉化技術(shù)提出明確的工藝參數(shù)范圍，并不能作為該領(lǐng)域的特定技術(shù)指導(dǎo)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005]2011年，CN51-1245/TF第32卷第4期公開(kāi)了《攀枝花釩鈦鐵精礦球團(tuán)還原膨脹試驗(yàn)研究》，馬蘭和楊紹利提出了將配加小于1.5%膨潤(rùn)土的攀枝花釩鈦磁鐵礦球團(tuán)在C0<20%的氣氛下進(jìn)行磁化焙燒，所得球團(tuán)還原時(shí)的最大線膨脹率<5%，球團(tuán)不粉化。然而，該方法制備的球團(tuán)氧化焙燒過(guò)程需保證C0<20%的氣氛，大大增加了氧化焙燒成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明發(fā)明目的是:
[0007]提供了一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，旨在消除釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)在氣基豎爐還原過(guò)程中發(fā)生“災(zāi)難性”膨脹，高效提鐵質(zhì)提鈦質(zhì)。本工藝摒棄了傳統(tǒng)高爐冶煉釩鈦磁鐵礦能耗高、污染大、有價(jià)元素鈦回收率低和煤基轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分工藝渣量大、硫含量高、渣T12品位低等缺限，同時(shí)避免了只采用膨潤(rùn)土做粘結(jié)劑降低球團(tuán)礦自身品位，增大渣量，降低鐵、鈦、釩回收率的問(wèn)題。
[0008]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0009]—種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其主要的工藝特征:
[0010]以釩鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，將0.08?0.5 %的復(fù)合粘結(jié)劑和0.4?1.2%添加劑外配(二者添加順序隨機(jī))到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再外配5?7%水混勻，使用圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分;將篩分得到生球按照一定的焙燒制度在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團(tuán)，試驗(yàn)流程圖見(jiàn)附圖1。
[0011]所述的釩鈦磁鐵礦為:50?59wt% TFe，9?13wt %Ti02，8?I Iwt % (Ca0+Mg0+Si02+AI2O3)，粒徑0.074mm以下的比例達(dá)65wt %以上，且以粒徑0.074mm以下的比例達(dá)80wt %以上為優(yōu)選；
[0012]所述的復(fù)合粘結(jié)劑為:聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一種及一種以上與膨潤(rùn)土混合，混合配比5?15: 85，混合物料粒徑0.5mm以下(優(yōu)選0.25mm以下)，外配量
0.35?0.7%為優(yōu)選;
[0013]所述的添加劑為:輕燒鎂粉、菱鎂石和白云石中的一種及一種以上，粒徑為
0.043mm以下，外配量0.6?1.3%為優(yōu)選；
[0014]所述的生球?yàn)?粒徑9?16mm，跌落強(qiáng)度5次及以上，抗壓強(qiáng)度12N/球以上，爆裂溫度320°C以上；
[0015]所述的焙燒制度:干燥溫度250?400°C，時(shí)間8?12min ；預(yù)熱溫度800?1000°C，時(shí)間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時(shí)間15?25min。
[0016]—種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，
[0017]步驟1、以釩鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，將0.08?0.5%的復(fù)合粘結(jié)劑和
0.4?1.2 %添加劑添加到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再添加5?7 %水混勻，使用圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分；
[0018]步驟2、將篩分得到生球按照干燥溫度250?400°C，時(shí)間8?12min;預(yù)熱溫度800?1000 °C，時(shí)間1?15min;焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時(shí)間15?25min在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團(tuán)。
[0019]其中，所述的釩鈦磁鐵礦為包含:50?59wt%TFe，9?13wt%Ti02，8?1^^%氧化物，所述氧化物包括Ca0+Mg0+Si02+Al 203，除上述三組分外，所述釩鈦磁鐵礦內(nèi)還存在其它礦相及微量元素，如V等，所述釩鈦磁鐵礦粒徑0.074mm以下的比例達(dá)65wt%以上，且以粒徑
0.074mm以下的比例達(dá)80wt%以上為最優(yōu)。
[0020]其中，所述的復(fù)合粘結(jié)劑為:聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一種或一種以上與膨潤(rùn)土混合，混合質(zhì)量配比5?15:85，混合物料粒徑0.5mm以下的添加量為所述釩鈦磁鐵礦的0.35?0.7wt %。
[0021]其中，所述的添加劑為:輕燒鎂粉、菱鎂石和白云石中的一種或一種以上，粒徑
0.043mm以下，添加量為所述f凡鈦磁鐵礦的0.6?1.3wt%。
[0022]其中，所述的氧化球團(tuán)為:粒徑9?16mm，跌落強(qiáng)度5次/球以上，抗壓強(qiáng)度12N/球以上，爆裂溫度320°C以上。
[0023]其中，所述步驟2的焙燒工藝參數(shù)為:干燥溫度250?400°C，時(shí)間8?12min;預(yù)熱溫度800?1000 °C，時(shí)間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時(shí)間15?25min。
[0024]其中，所述復(fù)合粘結(jié)劑的混合物料粒徑在0.25_以下。
[0025]發(fā)明技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果:
[0026]本發(fā)明采用有機(jī)粘結(jié)劑和膨潤(rùn)土復(fù)合作為球團(tuán)粘結(jié)劑，改善了球團(tuán)的還原性、低溫還原粉化、還原膨脹等熱態(tài)冶金性能。采用本發(fā)明的技術(shù)方案生產(chǎn)的釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)為后續(xù)氣基豎爐還原過(guò)程抑脹提質(zhì)起到重要作用。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為氧化球團(tuán)工藝流程圖
【具體實(shí)施方式】
[0028]為詳細(xì)、清晰地說(shuō)明本發(fā)明，下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖1，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。
[0029]檢測(cè)方法:
[0030]跌落強(qiáng)度:單個(gè)生球從0.5m高處落到鋼板上反復(fù)跌落，直到生球破壞為止的次數(shù)。
[0031]抗壓強(qiáng)度:取規(guī)定直徑(一般為10?12.5mm)的球團(tuán)礦在壓力試驗(yàn)機(jī)上測(cè)定每個(gè)球在破裂前的最大抗壓強(qiáng)度，用平均值“N/個(gè)球”表示。每組實(shí)驗(yàn)取隨機(jī)氧化球團(tuán)80個(gè)。(本發(fā)明抗壓強(qiáng)度檢測(cè)設(shè)備:HXQT-1OD全自動(dòng)球團(tuán)抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)機(jī)。)
[0032]爆裂溫度:是參照美國(guó)AC公司的動(dòng)態(tài)測(cè)定法，在Φ650 X 100mm的豎式管爐中進(jìn)行的。從葉氏鼓風(fēng)機(jī)出來(lái)的室溫空氣，經(jīng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制風(fēng)速進(jìn)入管爐中。管爐是通過(guò)電阻絲加熱的，由可控硅溫度自動(dòng)控制儀表控制溫度。該裝置中間有一根Φ 80 X 1200mm的不銹鋼熱風(fēng)管，該管內(nèi)裝有高度為100mm的Φ 15mm的氧化鋁瓷球，電爐加熱瓷球，使鼓入的空氣迅速被加熱成為溫度恒定的熱氣流，反映熱風(fēng)溫度的熱電偶裝在生球干燥杯的底部。試驗(yàn)用來(lái)裝生球的干燥杯內(nèi)徑為50_，高度為150mm，底部均勾排列有Φ 3mm的圓孔，以便氣流進(jìn)入干燥杯中進(jìn)行干燥。
[0033]測(cè)定生球爆裂溫度時(shí)，每次取50個(gè)合格生球裝入干燥杯中，將干燥杯放在風(fēng)速為
1.5m/s(冷態(tài))的豎式管中，生球在爐膛內(nèi)停留5min后取出，以生球破裂4% (即破裂2個(gè)球團(tuán))所能承受的最高溫度(AC公司以生球破1 % )為爆裂溫度。
[0034]低溫還原粉化率(RDI)采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11257測(cè)定。
[0035]還原膨脹率(RS)采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 13240測(cè)定
[0036]還原度(RI)和金屬化率采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11258。
[0037]實(shí)施例1
[0038]取5kg含釩鈦磁鐵礦，其中59Wt%TFe，13Wt %T12，I Iwt % (Ca0+Mg0+Si02+Al203)，粒徑0.074mm以下的占80%以上。以銀鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，外配30g復(fù)合粘結(jié)劑和50g添加劑，在混料機(jī)上攪拌6min，再外配5 %水，攪拌1min。將混合料在圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分，將1?12mm的生球放入焙燒杯中，采用液化氣燃?xì)獍凑杖缦卤簾贫冗M(jìn)行氧化焙燒:干燥從室溫開(kāi)始，升溫至350 °C，丨旦溫8min，風(fēng)量35m3/h ；之后升溫至900°C，丨旦溫15min，風(fēng)量15m3/h;繼續(xù)升溫至1200°C，恒溫25min，風(fēng)量15m3/h;均熱段溫度1150°C，時(shí)間5min，風(fēng)量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時(shí)風(fēng)量40m3/h。得到含釩鈦氧化球團(tuán)礦:57.83wt%TFe、12.21wt%T12，氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度280IN/球，低溫還原粉化率RDI—3.15?為2.7%,還原膨脹率11.01%，還原度R9Q = 73.9%，金屬化率92.8%，還原后的抗壓強(qiáng)度512N/球。將該方案中氧化球團(tuán)還原后熔分所得鈦渣中Ti0261.23wt %，比煤基轉(zhuǎn)底爐還原后熔分渣(54.9wt %T12)高6個(gè)百分點(diǎn)。
[0039]實(shí)施例2
[0040]取5kg含釩鈦磁鐵礦，其中50wt%TFe,9wt%T12,1Iwt% (Ca0+Mg0+Si02+Al203)，粒徑0.074mm以下的占65%以上。以銀鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，外配30g復(fù)合粘結(jié)劑和50g添加劑，在混料機(jī)上攪拌6min，再外配6 %水，攪拌1min。將混合料在圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分，將10?12mm的生球放入焙燒杯中采用液化氣燃?xì)獍凑杖缦卤簾贫冗M(jìn)行氧化焙燒:干燥從室溫開(kāi)始，升溫至300°C，恒溫lOmin，風(fēng)量35m3/h;之后升溫至950°C，恒溫1min，風(fēng)量15m3/h;繼續(xù)升溫至1250°C，恒溫20min，風(fēng)量15m3/h;均熱段溫度1150°C，時(shí)間5min，風(fēng)量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時(shí)風(fēng)量40m3/h。得到含釩鈦氧化礦球團(tuán)礦:48.93wt % TFe、8.19wt% T12，氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度2491N/個(gè)，低溫還原粉化率RDI—3.15?為3.01%,還原膨脹率9.89%，還原度R9q = 70.12%，金屬化率94.5%，還原后的抗壓強(qiáng)度406N/球。將該方案中氧化球團(tuán)還原后熔分所得鈦渣中Ti0245.82wt%，比煤基轉(zhuǎn)底爐還原后熔分渣(39.41wt%Ti02)高 5 個(gè)百分點(diǎn)。
[0041 ] 實(shí)施例3
[0042]取5kg含釩鈦磁鐵礦，其中55wt %TFe，1wt %T12，8wt % (Ca0+Mg0+Si02+Al203)，粒徑0.074mm以下的占80%以上。以銀鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，外配30g復(fù)合粘結(jié)劑和50g添加劑，在混料機(jī)上攪拌6min，再外配4%水，攪拌1min。將混合料在圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分，將10?12mm的生球放入焙燒杯中采用液化氣燃?xì)獍凑杖缦卤簾贫冗M(jìn)行氧化焙燒:干燥從室溫開(kāi)始，升溫至300 °C，丨旦溫1min，風(fēng)量35m3/h ;之后升溫至1000°C，丨旦溫1min，風(fēng)量15m3/h ；繼續(xù)升溫至1300 V，恒溫15min，風(fēng)量15m3/h ；均熱段溫度1150 °C，時(shí)間5min，風(fēng)量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時(shí)風(fēng)量40m3/h。得到含釩鈦氧化球團(tuán)礦:53.98wt %TFe,8.97wt%T12，氧化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度2978N/個(gè)，低溫還原粉化率RDI—3.15?為3.21 %，還原膨脹率10.32 %，還原度R9q = 74.03%,金屬化率95.01%,還原后的抗壓強(qiáng)度41 IN/球。將該方案中氧化球團(tuán)還原后熔分所得鈦渣中Ti0263.261wt%，比煤基轉(zhuǎn)底爐還原后熔分渣(55.83wt%Ti02)高 7個(gè)百分點(diǎn)。
[0043]上述實(shí)施例中，低溫還原粉化率采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11257測(cè)定，還原膨脹率采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GBT 13240測(cè)定，還原度和金屬化率采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 11258。本發(fā)明實(shí)施例僅用于示例本發(fā)明，而不以任何方式來(lái)限制本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于: 步驟1、以釩鈦磁鐵礦為基準(zhǔn)，按質(zhì)量百分比計(jì)，將0.08?0.5%的復(fù)合粘結(jié)劑和0.4?1.2%添加劑添加到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再添加5?7%水混勻，使用圓盤(pán)造球機(jī)造球，篩分； 步驟2、將篩分得到生球按照干燥溫度250?400 0C，時(shí)間8?12min;預(yù)熱溫度800?1000°C，時(shí)間10?15min;焙燒溫度1150?1250°C，焙燒時(shí)間15?25min在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團(tuán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述的I凡鈦磁鐵礦包含:50?59*1:5/^?6，9?13￥1:%1';[02，8?11￥1:%氧化物，所述氧化物包括Ca0+Mg0+Si02+Al203，所述I凡鈦磁鐵礦粒徑0.074mm以下的比例達(dá)65wt%以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述的復(fù)合粘結(jié)劑為:聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺或聚乙烯醇中的一種或一種以上與膨潤(rùn)土混合，混合質(zhì)量配比5?15:85，混合物料粒徑0.5mm以下的添加量為所述釩鈦磁鐵礦的0.35?0.7wt%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述的添加劑為:輕燒鎂粉、菱鎂石和白云石中的一種或一種以上，粒徑0.043mm以下，添加量為所述銀鈦磁鐵礦的0.6?1.3wt%。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述的氧化球團(tuán)為:粒徑9?16mm，跌落強(qiáng)度5次/球以上，抗壓強(qiáng)度12N/球以上，爆裂溫度320°C以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述步驟2的焙燒工藝參數(shù)為:干燥溫度250?400°C，時(shí)間8?12min;預(yù)熱溫度800?1000 °C，時(shí)間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時(shí)間15?25min。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述復(fù)合粘結(jié)劑的混合物料粒徑在0.25mm以下。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氣基豎爐用釩鈦鐵礦氧化球團(tuán)抑脹提質(zhì)工藝，其特征在于，所述銀鈦磁鐵礦粒徑在0.074mm以下的比例達(dá)80wt%以上。
【文檔編號(hào)】C22B1/242GK105886755SQ201610240610
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月18日
【發(fā)明人】李烈軍, 彭政務(wù), 陳松軍, 周峰, 高吉祥, 張河健, 胡玲, 盧布
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)