一种烧结矿混合料、烧结矿及烧结矿的制备方法

摘要

一种烧结矿混合料、烧结矿及烧结矿的制备方法，属于含铁矿石烧结领域。烧结矿的制备方法用于烧结钒钛磁铁矿。其中，钒钛磁铁矿是以第一质量份的第一部分矿石和第二质量份的第二部分矿石被分别独立地提供。制备方法包括：提供含铁矿粉和所述第一部分矿石的第一混料、含硼铁矿和所述第二部分矿石的第二混料，且所述第一混料的燃料配比大于所述第二混料的燃料配比，所述第一混料的碱度小于所述第二混料的碱度。使所述第二混料包裹所述第一混料得到烧结料。烧结所述烧结料。本发明提供的烧结矿制备方法可以改善烧结矿的质量和产量。

说明书

技术领域

本发明涉及含铁矿石烧结领域，具体而言，涉及一种烧结矿混合料、烧结矿及烧结矿的制备方法。

背景技术

我国攀西地区具有储量丰富的钒钛磁铁矿，该矿主要是钛铁矿和钛铁晶石的复合矿，具有难磨难选的特点。采选后用于烧结的铁精矿Fe含量低，仅有53％～55％，TiO₂含量高，达到10％～14％，Al₂O₃含量高，3.5％～4.5％，自身熔点高，大于1400℃，亲水性差，成球制粒效果不好，混合料透气性差，垂直烧结速度慢。烧结过程中，熔剂中CaO与精矿中TiO₂生成大量硬度高、韧性差、脆性高、强度差、且熔点高(1970℃)的钙钛矿(CaO·TiO₂)。上述原因导致高钛型钒钛磁铁矿烧结过程液相量少、烧结矿抗摔打能力差、返矿率高、成品率低，增加烧结工序的加工成本和生产负荷量，甚至导致烧结工序和炼铁工序原料供应链紧张，不利于炼铁生产的有序组织。因此，探寻一种增加高钛型钒钛磁铁矿烧结过程液相量、改进钒钛磁铁矿烧结矿质量的烧结方法是十分有必要的。。

发明内容

本发明的第一方面，提供了一种烧结矿的制备方法，可提高钒钛磁铁矿烧结的质量和产量，尤其适用于高钛型钒钛磁铁矿烧结生产。此外，上述的制备方法有助于降低烧结返矿率，降低烧结的加工成本。

本发明的第二方面，提供了一种烧结矿，其具有好的强度和抗摔打能力。

本发明的第三方面，提供了一种烧结矿混合料，其具有料层透气性好、易烧结，烧结产品质量高的优点。

本发明是这样实现的：

一种烧结矿的制备方法，用于烧结钒钛磁铁矿。其中，钒钛磁铁矿是以第一质量份的第一部分矿石和第二质量份的第二部分矿石被分别独立地提供。制备方法包括：

提供含铁矿粉和所述第一部分矿石的第一混料、含硼铁矿和所述第二部分矿石的第二混料，并且第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，第一混料的碱度小于第二混料的碱度。使所述第二混料包裹所述第一混料得到烧结料。烧结所述烧结料。

一种基于上述的制备方法制作而成的烧结矿。

一种烧结矿混合料。烧结矿混合料包括由第二混料包裹于第一混料而得的烧结料，且第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，第一混料的碱度小于第二混料的碱度。其中，第一混料包括铁矿粉和第一部分矿石，第二混料包括硼铁矿和第二部分矿石；第一部分矿石、第二部分矿石是被分别独立地提供的钒钛磁铁矿。

上述方案的有益效果：

本发明实施例提供的烧结矿的制备方法采用第一部分矿石和第二部分矿石的方式进行二次混料，并进行烧结。其中，钒钛磁铁矿精矿不易制粒，当期总量一致时，将其分为两部分，并且在第一部分矿石内添加有铁矿粉，可提高铁矿石的利用率。同时，相对于钒钛磁铁矿精矿，铁矿粉更易制粒，因此，在第一部分中，其余矿物(钒钛磁铁矿精矿之外的矿物)的比例提高，从而有利于第一部分造粒。此外，结合高燃料配料比，可提高烧结料层蓄热温度。在第二部分矿石内添加有硼铁矿，可以降低烧结物熔点，进而改善烧结效果，降低烧结成本。此外，通过使第二混料包括第一混料，低燃料配比的外层可减少烧结过程的过熔，可提高烧结矿的质量。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

以下针对本发明实施例的烧结矿及其制备方法进行具体说明：

钒钛磁铁矿主要是钛铁矿和钛铁晶石的复合矿，具有难磨难选的特点。采选后，用于烧结的铁精矿中Fe含量低，仅有53％～55％，TiO2含量高，达到10％～14％，Al2O3含量高，3.5％～4.5％。

发明人发现，高熔点(大于1400℃)的铁精矿亲水性差，成球制粒效果不好，与其他物料混合形成的混合料透气性差，因此，垂直烧结速度慢。此外，在烧结过程中，混合料的熔剂中CaO与铁精矿中TiO2生成大量硬度高、韧性差、脆性高、强度差、且熔点高(1970℃)的钙钛矿(CaO·TiO2)。

上述原因导致高钛型钒钛磁铁矿烧结过程液相量少、烧结矿抗摔打能力差、返矿率高、成品率低，增加烧结工序的加工成本和生产负荷量，甚至导致烧结工序和炼铁工序原料供应链紧张，不利于炼铁生产的有序组织。

基于上述发现，发明人提出了一种改善钒钛磁铁烧结矿质量的烧结方法。发明人知道在钒钛磁铁矿中引入硼铁矿可以改善烧结矿质量和提高烧结矿成品率，但是，使用硼铁矿的成本过高，因此，如何提高烧结矿品质，同时降低生产成本是更进一步的难题。

本发明中，通过二次布料造粒，在大幅降低硼铁矿用量，结合外裹燃料和熔剂烧结新技术手段前提下，对烧结矿质量和产量取得较好的改善效果，也控制了烧结矿的成本，对于钒钛磁铁矿烧结生产，更具有较大的技术改进作用和经济利用价值。另外，通过采用外裹含硼铁矿物料的方式，并结合外裹燃料和熔剂烧结方法，明显提高了钒钛磁铁矿烧结的质量和产量，对高钛型钒钛磁铁矿烧结生产意义重大。例如，采用上述工艺能降低烧结工艺中的返矿率，降低烧结的加工成本，提高产量等。

具体地，本发明实施例中，提供了一种烧结矿的制备方法。所述的制备方法用于烧结钒钛磁铁矿，尤其是高钛型钒钛磁铁矿。其中，有待进行烧结处理的钒钛磁铁矿被分成独立的两部分，并且被分别地进行处理。

本发明中，钒钛磁铁矿包括第一质量份的第一部分矿石和第二质量份的第二部分矿石。第一部分矿石与第二部分矿石的质量可以存在多种选择。较佳地，第一部分矿石的质量大于第二部分矿石。

例如，在一些示例中，第一部分矿石的质量是待烧结的钒钛磁铁矿总量的80％，第二部分矿石的质量是待烧结的钒钛磁铁矿总量的20％。在另一些示例中，第一部分矿石的质量是第二部分矿石质量的1.6倍或1.5倍。

基于钒钛磁铁矿的烧结矿的制造方法包括以下步骤。

步骤S101、提供含铁矿粉和第一部分矿石的第一混料、含硼铁矿和第二部分矿石的第二混料。

第一混料的燃料配比大于第二混料的燃料配比，且第一混料的碱度小于第二混料的碱度。

在本发明的一些示例中，第一混料的碱度可以为1.7～1.8，燃料配比可以为4～5％，或4.1～4.3％，或4.5～4.9％。第二混料的碱度为2.0～2.2％，燃料配比为3～4％，或3.1～3.3％，或3.5～3.9％。当然，第一混料和第二混料的碱度、燃料配比也可存在其他数值范围，可根据实际的烧结工艺和钒钛磁铁矿的组成进行适当的调整。

作为一种可选的实现方式，第一混料和第二混料的组成如下：

第一混料包括钒钛磁铁矿(或钒钛磁铁矿精矿)、铁矿粉、石灰石、生石灰、活性灰、焦粉、瓦斯灰以及混入烧结工艺中产生的冷返矿。

其中，钒钛磁铁矿中的TFe品位可以是53～55％，铁矿粉可以包括TFe品位是58～60的部分(高品位铁矿粉)，以及TFe品位是35～45的部分(中品位铁矿粉)。

作为一种可选的示例，按重量份数计，第一混料包括43％的钒钛磁铁矿、34％的高品位铁矿粉、5％的中品位铁矿粉、4％的石灰石、6％的活性灰、5％的焦粉、1％的瓦斯灰和2％钢渣，燃料配比按4～5％控制，配料碱度(CaO/SiO₂)控制在1.7～1.8左右。其中的生石灰和活性灰采用温度为40～70℃的热水进行消化得到一混消化熔浆，和其它烧结物料(生石灰和活性灰之前的原料)一并加入一混作业中进行混料。

第二混料包括钒钛磁铁矿(或钒钛磁铁矿精矿)、硼铁矿(或彭铁精矿)、焦粉(或煤粉)、生石灰。

其中，钒钛磁铁矿中的TFe品位可以是53～55％，硼铁精矿中的TFe品位可以是53～56％、三氧化二硼(B₂O₃)的含量可以为4～6％。硼铁精矿配比为3～5％，燃料配比为3％～4％，对配料(生石灰之前的物料)进行均匀干混。生石灰在80～90℃的热水条件下进行充分消化二混消化熔浆，碱度(CaO/SiO₂)为2.0～2.2％。作为一种可选的示例，按重量份数计，第二混料包括83％的钒钛磁铁矿、3％的硼铁矿、4％的煤粉、10％的生石灰。

步骤S102、使第二混料包裹第一混料得到烧结料。

待步骤S101中的一混烧结物料(第一混料中除生石灰和活性灰之外的原料)和熔剂熔浆(一混消化熔浆)混合后得到第一混料，使第一混料进入二混作业设备约30s～1min后，向第一混料均匀喷洒消化后的熔剂熔浆(二混消化熔浆)，同时将步骤S101中的烧结物料(第二混料中除生石灰之外的原料)均匀洒向第一混料表面，并喷洒雾状水，进行二混制粒，制粒时间为3min～4min，混合料最终水分控制在7.0～7.5％。

进一步地，为提高第二混料对第一混料的包裹效果(二次添加的矿粉和燃料的外裹效果)，二次添加的矿粉(钒钛磁铁矿精矿+硼铁精矿)粒度小于200目的达到80％以上，燃料粒度可进行适当的选择。

步骤S103、烧结烧结料。

烧结的方式例如可以是：经分步(如前述的二次)制粒后的烧结混合料(烧结料)，在料层厚度为600～750mm，铺底料厚度为20～40mm，点火温度为1000～1100℃，烧结负压为11.0～17.0KPa，烧结终点温度控制为250～400℃条件下进行抽风烧结。

进一步地，还可对烧结后的产品进行破碎、冷却、筛分和转鼓测量等操作。经过筛分的矿石(返矿)可以作为第一混料中的部分原料使用。

本发明提供的钒钛矿烧结方式可通过如下方式实现其对烧结矿性能的改进。

钒钛磁铁矿精矿亲水性差，成球效果差，在钒钛磁铁精矿用量总量一定条件下，在第一混料(第一部分烧结物料)中仅用部分的钒钛磁铁矿精矿用量，增加使用成球性较好的高品位铁矿粉和中品位铁矿粉，从而使制粒性得到加强。其次，第一混料具有相对较高的燃料配比，因此，在烧结蓄热作用下提高了烧结料内部(第一混料)的烧结温度，有利于增加烧结过程中的烧结液相量，从而降低钒钛磁铁精矿熔点高的不利影响。

第二混料(第二部分烧结物料)适当量(如3～5％)的硼铁精矿，并外裹于第一混料的方式。由于硼铁精矿中B₂O₃熔点低(450℃)，配入3～5％的硼铁精矿有利于降低第二混料(第二部分烧结物料)熔点，增加烧结液相量，同时又不至于因熔点过低、液相量过多而影响透气性。进一步地，添加适当量的硼铁精矿，可在硼铁精矿用量较少的情况下取得良好的烧结效果，减少烧结成本。

另外，外裹烧结物料层(第二混料)相对低的燃料配比可减少烧结过程烧结矿过熔，进而也避免导致烧结透气性恶化的现象。基于硼铁精矿中CaO含量低的特点，外裹烧结物料层(第二混料)较高的碱度(CaO/SiO₂)控制，有利于在烧结过程中生成足够的液相粘结相和强度高、还原性好的铁酸钙相，从而提高烧结矿的质量。

以下结合实施例对本发明的烧结矿及其制备方法作进一步的详细描述。

实施例1

(1)按照43％的钒钛磁铁矿精矿(TFe品位为54.2％)、34％的高品位铁矿粉(TFe品位为58.5％)、5％中品位铁矿粉(TFe品位为38％的)、4％石灰石、6％活性灰、5％焦粉、1％瓦斯灰和钢渣。生石灰和活性灰采用温度为40～70℃的热水进行消化，然后和其它烧结物料加入一混滚筒内进行均匀混料。

(2)按照82％的钒钛磁铁矿精矿(TFe品位为54.2％)、4.5％的硼铁矿精矿(TFe品位为53.8％)、3.5％煤粉，进行配料和干混。10％的生石灰在85℃热水内进行充分消化以得到熔剂熔浆。

(3)按钒钛磁铁矿精矿总用矿量，结合上述配比计算，步骤(1)和步骤(2)中的烧结混匀料分别按照75％和25％加入二混进行外裹混料。

具体地，先将步骤(1)中烧结混匀料按75％比重置于二混混料滚筒内，混料40s，向步骤(1)中的烧结混匀料喷洒步骤(2)中消化后制得的熔剂熔浆，同时将25％比重的步骤(2)烧结混匀料(不包括生石灰)加入二混滚筒内混匀料表面，并喷洒部分雾状水。二混造粒4min结束，经测量，二混混合料水分为7.3％。

(4)在Φ300×800mm(直径300mm，高800mm)烧结杯中，在铺底料为20mm条件下，将二混混匀料均匀铺于杯体内，在1100℃温度条件下进行点火，在负压为14.5KPa条件下进行抽风烧结，烧结终点温度为300℃时终止烧结。进行破碎、筛分、转鼓测量后，相比于传统钒钛磁铁矿烧结基准实验，烧结矿成品率提高1.35％，转鼓指数提高1.2％，烧结矿钙钛矿相有明显的增多，烧结利用系数从1.295t/㎡·h提高至1.312t/㎡·h。

实施案例2

(1)按照43％的钒钛磁铁矿精矿(TFe品位为54.2％)、34％的高品位铁矿粉(TFe品位为58.5％)、5％的中品位铁矿粉(TFe品位为38％)、4％石灰石、6％活性灰、5％焦粉、1％瓦斯灰和钢渣的配料结构进行配料，在一混滚筒内进行均匀混料。

(2)按照83％的钒钛磁铁矿精矿(TFe品位为54.2％)、3％的硼铁矿精矿(TFe品位为53.8％)、4％煤粉，进行配料和干混。10％生石灰在85℃热水内进行充分消化。

(3)按钒钛磁铁矿精矿总用矿量，结合上述配比计算，步骤(1)和步骤(2)中的烧结混匀料分别按照75％和25％加入二混进行外裹混料。

先将步骤(1)中烧结混匀料按75％比重置于二混混料滚筒内，混料40s，向步骤(1)中喷洒消化后的熔剂熔浆，同时将25％比重的步骤(2)烧结混匀料加入二混滚筒内混匀料表面，并喷洒部分雾状水。二混造粒4min结束，经测量，二混混合料水分为7.5％。

(4)在Φ300×800mm(直径300mm，高800mm)烧结杯中，在铺底料为20mm条件下，将二混混匀料均匀铺于杯体内，在1100℃温度条件下进行点火，在负压为14.5KPa条件下进行抽风烧结，烧结终点温度为300℃时终止烧结。进行破碎、筛分、转鼓测量。相比于传统钒钛磁铁矿烧结基准实验，烧结矿成品率提高1.05％，转鼓指数提高0.9％，烧结矿钙钛矿相有明显的增多，但比添加4.5％硼铁精矿时有所减少，烧结利用系数从1.295t/㎡·h提高至1.305t/㎡·h。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。