本發明涉及含鐵礦石燒結領域，具體而言，涉及一種燒結礦混合料、燒結礦及燒結礦的制備方法。
背景技術：
我國攀西地區具有儲量豐富的釩鈦磁鐵礦，該礦主要是鈦鐵礦和鈦鐵晶石的復合礦，具有難磨難選的特點。采選后用于燒結的鐵精礦fe含量低，僅有53％～55％，tio2含量高，達到10％～14％，al2o3含量高，3.5％～4.5％，自身熔點高，大于1400℃，親水性差，成球制粒效果不好，混合料透氣性差，垂直燒結速度慢。燒結過程中，熔劑中cao與精礦中tio2生成大量硬度高、韌性差、脆性高、強度差、且熔點高(1970℃)的鈣鈦礦(cao·tio2)。上述原因導致高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結過程液相量少、燒結礦抗摔打能力差、返礦率高、成品率低，增加燒結工序的加工成本和生產負荷量，甚至導致燒結工序和煉鐵工序原料供應鏈緊張，不利于煉鐵生產的有序組織。因此，探尋一種增加高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結過程液相量、改進釩鈦磁鐵礦燒結礦質量的燒結方法是十分有必要的。。
技術實現要素：
本發明的第一方面，提供了一種燒結礦的制備方法，可提高釩鈦磁鐵礦燒結的質量和產量，尤其適用于高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結生產。此外，上述的制備方法有助于降低燒結返礦率，降低燒結的加工成本。
本發明的第二方面，提供了一種燒結礦，其具有好的強度和抗摔打能力。
本發明的第三方面，提供了一種燒結礦混合料，其具有料層透氣性好、易燒結，燒結產品質量高的優點。
本發明是這樣實現的：
一種燒結礦的制備方法，用于燒結釩鈦磁鐵礦。其中，釩鈦磁鐵礦是以第一質量份的第一部分礦石和第二質量份的第二部分礦石被分別獨立地提供。制備方法包括：
提供含鐵礦粉和所述第一部分礦石的第一混料、含硼鐵礦和所述第二部分礦石的第二混料，并且第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，第一混料的堿度小于第二混料的堿度。使所述第二混料包裹所述第一混料得到燒結料。燒結所述燒結料。
一種基于上述的制備方法制作而成的燒結礦。
一種燒結礦混合料。燒結礦混合料包括由第二混料包裹于第一混料而得的燒結料，且第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，第一混料的堿度小于第二混料的堿度。其中，第一混料包括鐵礦粉和第一部分礦石，第二混料包括硼鐵礦和第二部分礦石；第一部分礦石、第二部分礦石是被分別獨立地提供的釩鈦磁鐵礦。
上述方案的有益效果：
本發明實施例提供的燒結礦的制備方法采用第一部分礦石和第二部分礦石的方式進行二次混料，并進行燒結。其中，釩鈦磁鐵礦精礦不易制粒，當期總量一致時，將其分為兩部分，并且在第一部分礦石內添加有鐵礦粉，可提高鐵礦石的利用率。同時，相對于釩鈦磁鐵礦精礦，鐵礦粉更易制粒，因此，在第一部分中，其余礦物(釩鈦磁鐵礦精礦之外的礦物)的比例提高，從而有利于第一部分造粒。此外，結合高燃料配料比，可提高燒結料層蓄熱溫度。在第二部分礦石內添加有硼鐵礦，可以降低燒結物熔點，進而改善燒結效果，降低燒結成本。此外，通過使第二混料包括第一混料，低燃料配比的外層可減少燒結過程的過熔，可提高燒結礦的質量。
具體實施方式
下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。
以下針對本發明實施例的燒結礦及其制備方法進行具體說明：
釩鈦磁鐵礦主要是鈦鐵礦和鈦鐵晶石的復合礦，具有難磨難選的特點。采選后，用于燒結的鐵精礦中fe含量低，僅有53％～55％，tio2含量高，達到10％～14％，al2o3含量高，3.5％～4.5％。
發明人發現，高熔點(大于1400℃)的鐵精礦親水性差，成球制粒效果不好，與其他物料混合形成的混合料透氣性差，因此，垂直燒結速度慢。此外，在燒結過程中，混合料的熔劑中cao與鐵精礦中tio2生成大量硬度高、韌性差、脆性高、強度差、且熔點高(1970℃)的鈣鈦礦(cao·tio2)。
上述原因導致高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結過程液相量少、燒結礦抗摔打能力差、返礦率高、成品率低，增加燒結工序的加工成本和生產負荷量，甚至導致燒結工序和煉鐵工序原料供應鏈緊張，不利于煉鐵生產的有序組織。
基于上述發現，發明人提出了一種改善釩鈦磁鐵燒結礦質量的燒結方法。發明人知道在釩鈦磁鐵礦中引入硼鐵礦可以改善燒結礦質量和提高燒結礦成品率，但是，使用硼鐵礦的成本過高，因此，如何提高燒結礦品質，同時降低生產成本是更進一步的難題。
本發明中，通過二次布料造粒，在大幅降低硼鐵礦用量，結合外裹燃料和熔劑燒結新技術手段前提下，對燒結礦質量和產量取得較好的改善效果，也控制了燒結礦的成本，對于釩鈦磁鐵礦燒結生產，更具有較大的技術改進作用和經濟利用價值。另外，通過采用外裹含硼鐵礦物料的方式，并結合外裹燃料和熔劑燒結方法，明顯提高了釩鈦磁鐵礦燒結的質量和產量，對高鈦型釩鈦磁鐵礦燒結生產意義重大。例如，采用上述工藝能降低燒結工藝中的返礦率，降低燒結的加工成本，提高產量等。
具體地，本發明實施例中，提供了一種燒結礦的制備方法。所述的制備方法用于燒結釩鈦磁鐵礦，尤其是高鈦型釩鈦磁鐵礦。其中，有待進行燒結處理的釩鈦磁鐵礦被分成獨立的兩部分，并且被分別地進行處理。
本發明中，釩鈦磁鐵礦包括第一質量份的第一部分礦石和第二質量份的第二部分礦石。第一部分礦石與第二部分礦石的質量可以存在多種選擇。較佳地，第一部分礦石的質量大于第二部分礦石。
例如，在一些示例中，第一部分礦石的質量是待燒結的釩鈦磁鐵礦總量的80％，第二部分礦石的質量是待燒結的釩鈦磁鐵礦總量的20％。在另一些示例中，第一部分礦石的質量是第二部分礦石質量的1.6倍或1.5倍。
基于釩鈦磁鐵礦的燒結礦的制造方法包括以下步驟。
步驟s101、提供含鐵礦粉和第一部分礦石的第一混料、含硼鐵礦和第二部分礦石的第二混料。
第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，且第一混料的堿度小于第二混料的堿度。
在本發明的一些示例中，第一混料的堿度可以為1.7～1.8，燃料配比可以為4～5％，或4.1～4.3％，或4.5～4.9％。第二混料的堿度為2.0～2.2％，燃料配比為3～4％，或3.1～3.3％，或3.5～3.9％。當然，第一混料和第二混料的堿度、燃料配比也可存在其他數值范圍，可根據實際的燒結工藝和釩鈦磁鐵礦的組成進行適當的調整。
作為一種可選的實現方式，第一混料和第二混料的組成如下：
第一混料包括釩鈦磁鐵礦(或釩鈦磁鐵礦精礦)、鐵礦粉、石灰石、生石灰、活性灰、焦粉、瓦斯灰以及混入燒結工藝中產生的冷返礦。
其中，釩鈦磁鐵礦中的tfe品位可以是53～55％，鐵礦粉可以包括tfe品位是58～60的部分(高品位鐵礦粉)，以及tfe品位是35～45的部分(中品位鐵礦粉)。
作為一種可選的示例，按重量份數計，第一混料包括43％的釩鈦磁鐵礦、34％的高品位鐵礦粉、5％的中品位鐵礦粉、4％的石灰石、6％的活性灰、5％的焦粉、1％的瓦斯灰和2％鋼渣，燃料配比按4～5％控制，配料堿度(cao/sio2)控制在1.7～1.8左右。其中的生石灰和活性灰采用溫度為40～70℃的熱水進行消化得到一混消化熔漿，和其它燒結物料(生石灰和活性灰之前的原料)一并加入一混作業中進行混料。
第二混料包括釩鈦磁鐵礦(或釩鈦磁鐵礦精礦)、硼鐵礦(或彭鐵精礦)、焦粉(或煤粉)、生石灰。
其中，釩鈦磁鐵礦中的tfe品位可以是53～55％，硼鐵精礦中的tfe品位可以是53～56％、三氧化二硼(b2o3)的含量可以為4～6％。硼鐵精礦配比為3～5％，燃料配比為3％～4％，對配料(生石灰之前的物料)進行均勻干混。生石灰在80～90℃的熱水條件下進行充分消化二混消化熔漿，堿度(cao/sio2)為2.0～2.2％。作為一種可選的示例，按重量份數計，第二混料包括83％的釩鈦磁鐵礦、3％的硼鐵礦、4％的煤粉、10％的生石灰。
步驟s102、使第二混料包裹第一混料得到燒結料。
待步驟s101中的一混燒結物料(第一混料中除生石灰和活性灰之外的原料)和熔劑熔漿(一混消化熔漿)混合后得到第一混料，使第一混料進入二混作業設備約30s～1min后，向第一混料均勻噴灑消化后的熔劑熔漿(二混消化熔漿)，同時將步驟s101中的燒結物料(第二混料中除生石灰之外的原料)均勻灑向第一混料表面，并噴灑霧狀水，進行二混制粒，制粒時間為3min～4min，混合料最終水分控制在7.0～7.5％。
進一步地，為提高第二混料對第一混料的包裹效果(二次添加的礦粉和燃料的外裹效果)，二次添加的礦粉(釩鈦磁鐵礦精礦+硼鐵精礦)粒度小于200目的達到80％以上，燃料粒度可進行適當的選擇。
步驟s103、燒結燒結料。
燒結的方式例如可以是：經分步(如前述的二次)制粒后的燒結混合料(燒結料)，在料層厚度為600～750mm，鋪底料厚度為20～40mm，點火溫度為1000～1100℃，燒結負壓為11.0～17.0kpa，燒結終點溫度控制為250～400℃條件下進行抽風燒結。
進一步地，還可對燒結后的產品進行破碎、冷卻、篩分和轉鼓測量等操作。經過篩分的礦石(返礦)可以作為第一混料中的部分原料使用。
本發明提供的釩鈦礦燒結方式可通過如下方式實現其對燒結礦性能的改進。
釩鈦磁鐵礦精礦親水性差，成球效果差，在釩鈦磁鐵精礦用量總量一定條件下，在第一混料(第一部分燒結物料)中僅用部分的釩鈦磁鐵礦精礦用量，增加使用成球性較好的高品位鐵礦粉和中品位鐵礦粉，從而使制粒性得到加強。其次，第一混料具有相對較高的燃料配比，因此，在燒結蓄熱作用下提高了燒結料內部(第一混料)的燒結溫度，有利于增加燒結過程中的燒結液相量，從而降低釩鈦磁鐵精礦熔點高的不利影響。
第二混料(第二部分燒結物料)適當量(如3～5％)的硼鐵精礦，并外裹于第一混料的方式。由于硼鐵精礦中b2o3熔點低(450℃)，配入3～5％的硼鐵精礦有利于降低第二混料(第二部分燒結物料)熔點，增加燒結液相量，同時又不至于因熔點過低、液相量過多而影響透氣性。進一步地，添加適當量的硼鐵精礦，可在硼鐵精礦用量較少的情況下取得良好的燒結效果，減少燒結成本。
另外，外裹燒結物料層(第二混料)相對低的燃料配比可減少燒結過程燒結礦過熔，進而也避免導致燒結透氣性惡化的現象。基于硼鐵精礦中cao含量低的特點，外裹燒結物料層(第二混料)較高的堿度(cao/sio2)控制，有利于在燒結過程中生成足夠的液相粘結相和強度高、還原性好的鐵酸鈣相，從而提高燒結礦的質量。
以下結合實施例對本發明的燒結礦及其制備方法作進一步的詳細描述。
實施例1
(1)按照43％的釩鈦磁鐵礦精礦(tfe品位為54.2％)、34％的高品位鐵礦粉(tfe品位為58.5％)、5％中品位鐵礦粉(tfe品位為38％的)、4％石灰石、6％活性灰、5％焦粉、1％瓦斯灰和鋼渣。生石灰和活性灰采用溫度為40～70℃的熱水進行消化，然后和其它燒結物料加入一混滾筒內進行均勻混料。
(2)按照82％的釩鈦磁鐵礦精礦(tfe品位為54.2％)、4.5％的硼鐵礦精礦(tfe品位為53.8％)、3.5％煤粉，進行配料和干混。10％的生石灰在85℃熱水內進行充分消化以得到熔劑熔漿。
(3)按釩鈦磁鐵礦精礦總用礦量，結合上述配比計算，步驟(1)和步驟(2)中的燒結混勻料分別按照75％和25％加入二混進行外裹混料。
具體地，先將步驟(1)中燒結混勻料按75％比重置于二混混料滾筒內，混料40s，向步驟(1)中的燒結混勻料噴灑步驟(2)中消化后制得的熔劑熔漿，同時將25％比重的步驟(2)燒結混勻料(不包括生石灰)加入二混滾筒內混勻料表面，并噴灑部分霧狀水。二混造粒4min結束，經測量，二混混合料水分為7.3％。
(4)在φ300×800mm(直徑300mm，高800mm)燒結杯中，在鋪底料為20mm條件下，將二混混勻料均勻鋪于杯體內，在1100℃溫度條件下進行點火，在負壓為14.5kpa條件下進行抽風燒結，燒結終點溫度為300℃時終止燒結。進行破碎、篩分、轉鼓測量后，相比于傳統釩鈦磁鐵礦燒結基準實驗，燒結礦成品率提高1.35％，轉鼓指數提高1.2％，燒結礦鈣鈦礦相有明顯的增多，燒結利用系數從1.295t/㎡·h提高至1.312t/㎡·h。
實施案例2
(1)按照43％的釩鈦磁鐵礦精礦(tfe品位為54.2％)、34％的高品位鐵礦粉(tfe品位為58.5％)、5％的中品位鐵礦粉(tfe品位為38％)、4％石灰石、6％活性灰、5％焦粉、1％瓦斯灰和鋼渣的配料結構進行配料，在一混滾筒內進行均勻混料。
(2)按照83％的釩鈦磁鐵礦精礦(tfe品位為54.2％)、3％的硼鐵礦精礦(tfe品位為53.8％)、4％煤粉，進行配料和干混。10％生石灰在85℃熱水內進行充分消化。
(3)按釩鈦磁鐵礦精礦總用礦量，結合上述配比計算，步驟(1)和步驟(2)中的燒結混勻料分別按照75％和25％加入二混進行外裹混料。
先將步驟(1)中燒結混勻料按75％比重置于二混混料滾筒內，混料40s，向步驟(1)中噴灑消化后的熔劑熔漿，同時將25％比重的步驟(2)燒結混勻料加入二混滾筒內混勻料表面，并噴灑部分霧狀水。二混造粒4min結束，經測量，二混混合料水分為7.5％。
(4)在φ300×800mm(直徑300mm，高800mm)燒結杯中，在鋪底料為20mm條件下，將二混混勻料均勻鋪于杯體內，在1100℃溫度條件下進行點火，在負壓為14.5kpa條件下進行抽風燒結，燒結終點溫度為300℃時終止燒結。進行破碎、篩分、轉鼓測量。相比于傳統釩鈦磁鐵礦燒結基準實驗，燒結礦成品率提高1.05％，轉鼓指數提高0.9％，燒結礦鈣鈦礦相有明顯的增多，但比添加4.5％硼鐵精礦時有所減少，燒結利用系數從1.295t/㎡·h提高至1.305t/㎡·h。
盡管已用具體實施例來說明和描述了本發明，然而應意識到，在不背離本發明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權利要求中包括屬于本發明范圍內的所有這些變化和修改。