一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，包括：以釩鈦磁鐵礦為基準，按質量百分比計，將0.08～0.5％的復合粘結劑和0.4～1.2％添加劑外配(二者添加順序隨機)到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再外配5～7％水混勻，使用圓盤造球機造球，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。本發明中，采用有機粘結劑和膨潤土復合作為球團粘結劑，改善了球團的還原性、低溫還原粉化、還原膨脹等熱態冶金性能。采用本發明的技術方案生產的釩鈦磁鐵礦氧化球團為后續氣基豎爐還原過程抑脹提質起到重要作用。
【專利說明】
一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝
技術領域
[0001]本發明屬于冶金技術領域，涉及一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝。
【背景技術】
[0002]現行的釩鈦磁鐵礦還原工藝，無論采用傳統的高爐、煤基轉底爐還是回轉窯等設備進行還原，不僅對礦料本身品位要求高，而且還不能高效回收高價組元，尤其是鈦的有效回收，不利于鈦白粉行業發展的需要。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組元帶來契機。然而，目前該技術中，釩鈦磁鐵礦氧化球團在用氣體還原時易發生“災難性”膨脹，是其進行還原生產的難點。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的還原時間；氣化還原過程中球團出現膨脹甚至粉化現象，不僅影響還原效率，嚴重時生產不能順行。
[0003]1979年，CN11-2118/TF第14卷第5期公開了《釩鈦磁鐵精礦球團災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釩鈦磁鐵礦加芒硝球團用弱還原性氣氛處理，完全消除了災難性膨脹。主要技術特征是將太和釩鈦磁鐵精礦:芒硝:皂土按配比100:6:1進行造球(球團直徑5?8mm)，在回轉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，還原后的球團完整。然而，該工藝雖然可以消除鈉化氧化球團的災難性膨脹，但球團粒徑只有5?8mm且氧化過程需用天然氣磁化處理，大大增加氧化球團的成本。
[0004]1988年，CN11-2118/TF第23卷第7期公開了《MgO在球團礦中賦存形式的研究》，王筱留，宋陽升指出加入少量的MgO、焙燒制度適宜能穩定較多的磁鐵礦并改善球團礦性能。然而，該技術只做出了定性分析，沒有定量化的試驗結果，即并未具體針對對釩鈦磁鐵礦氧化球團直接還原粉化技術提出明確的工藝參數范圍，并不能作為該領域的特定技術指導工業化生產。
[0005]2011年，CN51-1245/TF第32卷第4期公開了《攀枝花釩鈦鐵精礦球團還原膨脹試驗研究》，馬蘭和楊紹利提出了將配加小于1.5%膨潤土的攀枝花釩鈦磁鐵礦球團在C0<20%的氣氛下進行磁化焙燒，所得球團還原時的最大線膨脹率<5%，球團不粉化。然而，該方法制備的球團氧化焙燒過程需保證C0<20%的氣氛，大大增加了氧化焙燒成本。
【發明內容】
[0006]本發明發明目的是:
[0007]提供了一種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，旨在消除釩鈦磁鐵礦氧化球團在氣基豎爐還原過程中發生“災難性”膨脹，高效提鐵質提鈦質。本工藝摒棄了傳統高爐冶煉釩鈦磁鐵礦能耗高、污染大、有價元素鈦回收率低和煤基轉底爐直接還原-電爐熔分工藝渣量大、硫含量高、渣T12品位低等缺限，同時避免了只采用膨潤土做粘結劑降低球團礦自身品位，增大渣量，降低鐵、鈦、釩回收率的問題。
[0008]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0009]—種氣基豎爐用低品位釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其主要的工藝特征:
[0010]以釩鈦磁鐵礦為基準，按質量百分比計，將0.08?0.5 %的復合粘結劑和0.4?1.2%添加劑外配(二者添加順序隨機)到釩鈦磁鐵礦粉后混勻，再外配5?7%水混勻，使用圓盤造球機造球，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，試驗流程圖見附圖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65wt %以上，且以粒徑0.074mm以下的比例達80wt %以上為優選；
[0012]所述的復合粘結劑為: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土混合，混合配比5?15: 85，混合物料粒徑0.5mm以下(優選0.25mm以下)，外配量
0.35?0.7%為優選;
[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%為優選；
[0014]所述的生球為:粒徑9?16mm，跌落強度5次及以上，抗壓強度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，時間8?12min ；預熱溫度800?1000°C，時間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時間15?25min。
[0016]—種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，
[0017]步驟1、以釩鈦磁鐵礦為基準，按質量百分比計，將0.08?0.5%的復合粘結劑和
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，使用圓盤造球機造球，篩分；
[0018]步驟2、將篩分得到生球按照干燥溫度250?400°C，時間8?12min;預熱溫度800?1000 °C，時間1?15min;焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時間15?25min在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團。
[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65wt%以上，且以粒徑
0.074mm以下的比例達80wt%以上為最優。
[0020]其中，所述的復合粘結劑為: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土混合，混合質量配比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，所述的氧化球團為:粒徑9?16mm，跌落強度5次/球以上，抗壓強度12N/球以上，爆裂溫度320°C以上。
[0023]其中，所述步驟2的焙燒工藝參數為:干燥溫度250?400°C，時間8?12min;預熱溫度800?1000 °C，時間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時間15?25min。
[0024]其中，所述復合粘結劑的混合物料粒徑在0.25_以下。
[0025]發明技術方案帶來的有益效果:
[0026]本發明采用有機粘結劑和膨潤土復合作為球團粘結劑，改善了球團的還原性、低溫還原粉化、還原膨脹等熱態冶金性能。采用本發明的技術方案生產的釩鈦磁鐵礦氧化球團為后續氣基豎爐還原過程抑脹提質起到重要作用。
【附圖說明】
[0027]圖1為氧化球團工藝流程圖
【具體實施方式】
[0028]為詳細、清晰地說明本發明，下面結合本發明實施例中的附圖1，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。
[0029]檢測方法:
[0030]跌落強度:單個生球從0.5m高處落到鋼板上反復跌落，直到生球破壞為止的次數。
[0031]抗壓強度:取規定直徑(一般為10?12.5mm)的球團礦在壓力試驗機上測定每個球在破裂前的最大抗壓強度，用平均值“N/個球”表示。每組實驗取隨機氧化球團80個。(本發明抗壓強度檢測設備:HXQT-1OD全自動球團抗壓強度試驗機。)
[0032]爆裂溫度:是參照美國AC公司的動態測定法，在Φ650 X 100mm的豎式管爐中進行的。從葉氏鼓風機出來的室溫空氣，經轉子流量計控制風速進入管爐中。管爐是通過電阻絲加熱的，由可控硅溫度自動控制儀表控制溫度。該裝置中間有一根Φ 80 X 1200mm的不銹鋼熱風管，該管內裝有高度為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，反映熱風溫度的熱電偶裝在生球干燥杯的底部。試驗用來裝生球的干燥杯內徑為50_，高度為150mm，底部均勾排列有Φ 3mm的圓孔，以便氣流進入干燥杯中進行干燥。
[0033]測定生球爆裂溫度時，每次取50個合格生球裝入干燥杯中，將干燥杯放在風速為
1.5m/s(冷態)的豎式管中，生球在爐膛內停留5min后取出，以生球破裂4% (即破裂2個球團)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)采用國際標準ISO 11257測定。
[0035]還原膨脹率(RS)采用國家標準GBT 13240測定
[0036]還原度(RI)和金屬化率采用國際標準ISO 11258。
[0037]實施例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，按質量百分比計，外配30g復合粘結劑和50g添加劑，在混料機上攪拌6min，再外配5 %水，攪拌1min。將混合料在圓盤造球機造球，篩分，將1?12mm的生球放入焙燒杯中，采用液化氣燃氣按照如下焙燒制度進行氧化焙燒:干燥從室溫開始，升溫至350 °C，丨旦溫8min，風量35m3/h ；之后升溫至900°C，丨旦溫15min，風量15m3/h;繼續升溫至1200°C，恒溫25min，風量15m3/h;均熱段溫度1150°C，時間5min，風量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時風量40m3/h。得到含釩鈦氧化球團礦:57.83wt%TFe、12.21wt%T12，氧化球團的抗壓強度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%，還原后的抗壓強度512N/球。將該方案中氧化球團還原后熔分所得鈦渣中Ti0261.23wt %，比煤基轉底爐還原后熔分渣(54.9wt %T12)高6個百分點。
[0039]實施例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，按質量百分比計，外配30g復合粘結劑和50g添加劑，在混料機上攪拌6min，再外配6 %水，攪拌1min。將混合料在圓盤造球機造球，篩分，將10?12mm的生球放入焙燒杯中采用液化氣燃氣按照如下焙燒制度進行氧化焙燒:干燥從室溫開始，升溫至300°C，恒溫lOmin，風量35m3/h;之后升溫至950°C，恒溫1min，風量15m3/h;繼續升溫至1250°C，恒溫20min，風量15m3/h;均熱段溫度1150°C，時間5min，風量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時風量40m3/h。得到含釩鈦氧化礦球團礦:48.93wt % TFe、8.19wt% T12，氧化球團的抗壓強度2491N/個，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%，還原后的抗壓強度406N/球。將該方案中氧化球團還原后熔分所得鈦渣中Ti0245.82wt%，比煤基轉底爐還原后熔分渣(39.41wt%Ti02)高 5 個百分點。
[0041 ] 實施例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，按質量百分比計，外配30g復合粘結劑和50g添加劑，在混料機上攪拌6min，再外配4%水，攪拌1min。將混合料在圓盤造球機造球，篩分，將10?12mm的生球放入焙燒杯中采用液化氣燃氣按照如下焙燒制度進行氧化焙燒:干燥從室溫開始，升溫至300 °C，丨旦溫1min，風量35m3/h ;之后升溫至1000°C，丨旦溫1min，風量15m3/h ；繼續升溫至1300 V，恒溫15min，風量15m3/h ；均熱段溫度1150 °C，時間5min，風量15m3/h，然后冷卻至室溫，冷卻時風量40m3/h。得到含釩鈦氧化球團礦:53.98wt %TFe,8.97wt%T12，氧化球團的抗壓強度2978N/個，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%,還原后的抗壓強度41 IN/球。將該方案中氧化球團還原后熔分所得鈦渣中Ti0263.261wt%，比煤基轉底爐還原后熔分渣(55.83wt%Ti02)高 7個百分點。
[0043]上述實施例中，低溫還原粉化率采用國際標準ISO11257測定，還原膨脹率采用國家標準GBT 13240測定，還原度和金屬化率采用國際標準ISO 11258。本發明實施例僅用于示例本發明，而不以任何方式來限制本發明。
【主權項】
1.一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于: 步驟1、以釩鈦磁鐵礦為基準，按質量百分比計，將0.08?0.5%的復合粘結劑和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，使用圓盤造球機造球，篩分； 步驟2、將篩分得到生球按照干燥溫度250?400 0C，時間8?12min;預熱溫度800?1000°C，時間10?15min;焙燒溫度1150?1250°C，焙燒時間15?25min在焙燒爐上氧化焙燒后得到氧化球團。2.根據權利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，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65wt%以上。3.根據權利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于，所述的復合粘結劑為: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土混合，混合質量配比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.根據權利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，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.根據權利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于，所述的氧化球團為:粒徑9?16mm，跌落強度5次/球以上，抗壓強度12N/球以上，爆裂溫度320°C以上。6.根據權利要求1所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于，所述步驟2的焙燒工藝參數為:干燥溫度250?400°C，時間8?12min;預熱溫度800?1000 °C，時間10?15min ；焙燒溫度1150?1250 °C，焙燒時間15?25min。7.根據權利要求3所述的一種氣基豎爐用釩鈦磁鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于，所述復合粘結劑的混合物料粒徑在0.25mm以下。8.根據權利要求2所述的一種氣基豎爐用釩鈦鐵礦氧化球團抑脹提質工藝，其特征在于，所述銀鈦磁鐵礦粒徑在0.074mm以下的比例達80wt%以上。
【文檔編號】C22B1/242GK105886755SQ201610240610
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月18日
【發明人】李烈軍, 彭政務, 陳松軍, 周峰, 高吉祥, 張河健, 胡玲, 盧布
【申請人】華南理工大學