一種提高釩鈦磁鐵礦燒結礦抗壓強度的方法與流程

本發明涉及冶金工程技術領域,尤其涉及一種提高釩鈦磁鐵礦燒結礦抗壓強度的方法。

背景技術：

我國釩鈦磁鐵礦儲量豐富，總儲量達463億噸，居世界第5。資源分布廣，探明的礦區有1834處之多，但主要分布在四川攀西地區和河北承德地區。近幾十年來，針對釩鈦磁鐵礦的高效利用取得了許多重大成果并相繼投入生產實踐，開發了諸如直接還原和熔融還原的非高爐冶煉釩鈦磁鐵礦技術，然而，作為傳統高爐冶煉，經燒結到高爐冶煉的長流程生產工藝，仍然占據主體地位。但是，經燒結過程后的釩鈦磁鐵礦出現了成品率低下和強度不高等問題，燒結礦粉化程度高且運輸至高爐過程中易破碎，嚴重制約了后續生產流程的順利進行。

針對釩鈦磁鐵礦強化燒結技術，主要有如下技術，富氧燒結工藝，即通過選擇合適位置向燒結料層噴吹適量的氧氣來提高料層上部溫度,以改善燒結礦質量，但是實施難大且成本很高；在釩鈦磁鐵礦中添加強化劑促進燒結礦質量提高，但是強化劑制備原料來源單一，且配方為各鋼鐵企業技術秘密。

技術實現要素：

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的是提供一種提高釩鈦磁鐵礦燒結礦抗壓強度的方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種提高釩鈦磁鐵礦燒結礦抗壓強度的方法，包括如下步驟：

S1，焙燒劑的制備：

S1a：混勻，褐鐵礦和生石灰均勻混合，所述褐鐵礦中三氧化二鐵含量和生石灰中氧化鈣含量的摩爾比為1：1；

S1b：壓塊，將S1a均勻混合的試樣運用壓樣機壓制成圓柱體塊狀樣品；

S1c：焙燒，將S1b中得到的圓柱體塊狀樣品放置在高溫硅鉬爐中加熱，空氣氣氛，從室溫升至1200℃，恒溫8小時，使之充分反應，焙燒完成并冷卻后，振磨成粉狀，得到焙燒劑；保溫時間8小時，可以保證焙燒劑的充分反應生成；

S2，釩鈦磁鐵礦強化燒結：

S2a：混勻，將釩鈦磁鐵礦和S1c得到的焙燒劑均勻混合，兩者的質量比為1.62-2.76:1；

S2b：壓塊，將S2a均勻混合的試樣運用壓樣機壓制成圓柱體塊狀樣品；

S2c：焙燒，將S2b中得到圓柱體塊狀樣品放置在高溫硅鉬爐中加熱，空氣氣氛，從室溫升至1240℃，恒溫10分鐘。

作為優化，所述S1b和S2b中壓樣機的壓力為10Mpa。選擇10Mpa的壓力壓制粉狀試樣成圓柱狀，是為了在保證樣品在焙燒過程中充分反應的前提下，不至于燒制過程中因為過于緊實或者松弛而熱分裂。10Mpa壓力下的焙燒試樣可以保證很好的完整度。

作為優化，所述S1b采用壓樣機將S1a中均勻混合的試樣制成直徑1cm，高1cm的圓柱體塊狀樣品。如此尺寸形狀的壓制試樣，不至于因為過小而得到的樣品量太少，也不至于過大而使得焙燒過程中化學反應不夠充分。

作為優化，所述S2b采用壓樣機將S2a中均勻混合的試樣制成直徑1cm，高1cm的圓柱體塊狀樣品。如此尺寸形狀的壓制試樣，不至于因為過小而得到的樣品量太少，也不至于過大而使得焙燒過程中化學反應不夠充分。

作為優化，所述S1c將焙燒完后的試樣振磨成100目以下的粉狀。振磨至100目粒度下，使得焙燒劑和釩鈦磁鐵礦可以更加均勻充分地混合。

相對于現有技術，本發明具有如下優點：

1、本發明即在釩鈦磁鐵礦中配加一定量的褐鐵礦和生石灰制成的焙燒劑，經燒結后發現其抗壓強度相比于普通釩鈦磁鐵礦燒結礦提高顯著。

2、在保持堿度水平不變的前提下通過成分調節獲得抗壓強度較好的釩鈦磁鐵礦燒結礦，對燒結礦的重要成分指標未產生影響，可操作性強，易于推廣到工業應用中。

3、本發明所制備的焙燒劑原料為褐鐵礦和生石灰，原料都來源于燒結生產現場料堆，褐鐵礦的來源廣泛，只要控制好其中三氧化二鐵含量和生石灰有效氧化鈣含量滿足摩爾比1：1，任意褐鐵礦配加生石灰都可制成本發明所述的焙燒劑。即本發明的焙燒劑原料取材廣泛，發明的實用性強。

4、褐鐵礦也是燒結含鐵原料中能耗較高，且最終燒結成品礦質量指標不高的原料之一，通過本發明將燒結效果不好的兩種鐵礦石(釩鈦磁鐵礦和褐鐵礦)混合燒結，最終得到抗壓強度較好的燒結成品，這為熱力學和動力學條件不好的鐵礦石強化燒結提供了新的思路。

附圖說明

圖1為普通釩鈦磁鐵礦燒結礦的燒結礦工藝流程示意圖。

圖2為加入焙燒劑的釩鈦磁鐵礦強化燒結礦工藝流程示意圖。

具體實施方式

下面對本發明作進一步詳細說明。

本發明通過在釩鈦磁鐵礦中配加一定含量由褐鐵礦和生石灰燒制的焙燒劑，經燒結工藝后發現抗壓強度明顯提高。這對釩鈦磁鐵礦燒結礦運輸過程中粉化現象以及成品率不高等問題的解決具有重要的意義，也為突破釩鈦磁鐵礦應用瓶頸提供了新的思路和可能，對我國儲量豐富但難利用的貧礦資源的生產提煉具有重要的應用價值。

對比例：普通釩鈦磁鐵礦燒結礦及抗壓強度測試

1)混勻。將釩鈦磁鐵礦和生石灰按照一定質量比均勻混合。質量比是根據最終燒結礦理論堿度(原料中氧化鈣和二氧化硅質量比)為1.7計算得到。

2)壓塊。將均勻混合的試樣運用壓樣機(壓力10Mpa)壓制成直徑1cm，高1cm的圓柱體塊狀樣品。

3)焙燒。樣品放置高溫硅鉬爐中加熱，空氣氣氛。從室溫升至1240℃，恒溫10分鐘。得到普通釩鈦磁鐵礦燒結礦。

抗壓強度檢測。檢測得到普通釩鈦磁鐵礦燒結礦的抗壓強度為37.49Mpa。

實施例1：一種提高釩鈦磁鐵礦燒結礦抗壓強度的方法，包括如下步驟：

S1，焙燒劑的制備：

S1a：混勻，褐鐵礦1和生石灰的質量分數按照質量比2.8:1均勻混合；

S1b：壓塊，將S1a均勻混合的試樣運用壓樣機(壓力10Mpa)壓制成直徑1cm，高1cm的圓柱體塊狀樣品；

S1c：焙燒，將S1b中得到的圓柱體塊狀樣品放置高溫硅鉬爐中加熱，空氣氣氛，從室溫升至1200℃，恒溫8小時，使之充分反應，焙燒完成并冷卻后，振磨成(100目以下)粉狀，得到焙燒劑；

S2，釩鈦磁鐵礦強化燒結：

S2a：混勻，將釩鈦磁鐵礦和S1c得到的焙燒劑均勻混合，兩者的質量比為1.62-2.76:1；

S2b：壓塊，將S2a均勻混合的試樣運用壓樣機(壓力10Mpa)壓制成直徑1cm，高1cm的圓柱體塊狀樣品；

S2c：焙燒，將S2b中得到圓柱體塊狀樣品放置在高溫硅鉬爐中加熱，空氣氣氛，從室溫升至1240℃，恒溫10分鐘。得到配加褐鐵礦1制備的焙燒劑的釩鈦磁鐵礦強化燒結礦。

抗壓強度檢測。檢測得到配加褐鐵礦1制備的焙燒劑的釩鈦磁鐵礦強化燒結礦的抗壓強度為45.21Mpa。

實施例2-3與實施例1相比步驟相同，不同之處在于原料的選擇和參數的設置，具體見表1；

表1

表2是實施例1-3使用的釩鈦磁鐵礦、3種褐鐵礦和生石灰化學成分表(質量分數，％)；

表2

表3是對比例得到的普通釩鈦磁鐵礦燒結礦和實施例1-3得到的釩鈦磁鐵礦強化燒結礦的抗壓強度。

表3

通過對比例和實施例1-3，發現添加3種褐鐵礦制備的焙燒劑的釩鈦磁鐵礦燒結礦相比于普通釩鈦磁鐵礦燒結礦，其抗壓強度從37.49Mpa提高到45.21、46.89和43.98Mpa，分別提高了21％、25％和17％，即焙燒劑的加入對釩鈦磁鐵礦的抗壓強度有極大地增強。而本發明的焙燒劑的制備原料之一的褐鐵礦來自企業料場任意三種褐鐵礦，最終的結果表明本發明的應用范圍很廣，實用性很強。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。