本发明涉及炼铁领域，具体涉及一种用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂，以及制备该复合添加剂的方法。
背景技术：
在我国的承德、攀西地区，蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源。钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多元素共生的复合矿，具有很高的综合利用价值。现阶段，我国钒钛磁铁矿的利用方式主要是制成烧结矿或球团矿送入高炉冶炼。另外，还有少量采用回转窑、转底炉和气基竖炉直接还原冶炼的工艺。
钒钛磁铁矿结构复杂、品位低、含钛量高，给造块和冶炼过程造成了很大的困难，属于难选、难烧、难炼的矿石。不管是采用高炉还是气基竖炉，冶炼钒钛磁铁矿都需要提供能够满足入炉要求的球团矿。我国在生产球团矿的过程中，主要以膨润土作为添加剂。国内钢铁企业膨润土的配加量大，导致球团矿的品位降低。并且，在高温还原过程中，容易产生铁橄榄石，不利于球团矿中铁元素的有效还原，导致生产效率降低，能耗增加。因此，单独使用膨润土作为生产球团矿的添加剂，难以满足生产要求。特别是当采用气基竖炉工艺时，对球团质量要求更高。
因此，针对钒钛磁铁矿的成分和结构特点，开发出相应的制备钒钛磁铁矿球团的添加剂，对于有效利用钒钛磁铁矿资源具有重要意义。
技术实现要素：
针对上述问题，本发明旨在提供一种用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂，以及制备该种复合添加剂的方法。本发明提供的复合添加剂能够提高钒钛磁铁矿球团的品位和强度，并且降低球团的焙烧温度，提高球团的产品质量。
本发明提供了一种用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂，所述复合添加剂包括5～10重量份的粘结剂、20～30重量份的强化剂、60～75重量份的镁质基体。
进一步的，所述复合添加剂的粒度小于200目，并且，粒度小于300目的复合添加剂质量占比≥50％。
优选的，所述粘结剂为α淀粉、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物。所述强化剂为硼砂、mno2中的一种或两种的混合物。
优选的，所述粘结剂为α淀粉、聚丙烯酰胺中的一种或两种的混合物。所述强化剂为cacl2、硼砂、mno2中的一种或几种的混合物。
进一步的，所述镁质基体为菱镁石或轻烧氧化镁。
本发明还提供了一种制备上述复合添加剂的方法，包括：取5～10重量份的粘结剂、20～30重量份的强化剂、60～75重量份的镁质基体混合均匀，然后研磨粉碎，得到所述复合添加剂。
本发明提供的用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂用量较少，只占球团总重量的0.8～1.5％，对球团的品位影响较小。相比于传统的由膨润土制备的球团，采用本发明的复合添加剂，能够提高钒钛磁铁矿球团的还原性指数和低温还原粉化指数，并降低了还原膨胀指数。并且，本发明提供的复合添加剂，能够提高钒钛磁铁矿球团的强度，降低其焙烧温度，减少焙烧能耗，改善钒钛磁铁矿球团的冶金性能，提升了钒钛磁铁矿球团的产品质量。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本发明的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本发明的限制。
本发明首先提供了一种用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂。所述复合添加剂由粘结剂、强化剂、镁质基体组成。其中，各组分的质量占比为：粘结剂：强化剂：镁质基体＝5～10：20～30：60～75。
本发明制备的复合添加剂为固体粉末状，粒度均小于200目。并且，在所述复合添加剂中，粒度小于300目的复合添加剂的质量占比≥50％。
本发明的粘结剂为α淀粉、聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺中的一种或几种的混合物，并且不限制混合物中各组分的质量占比。
本发明中，选用的强化剂为cacl2、硼砂、mno2中的一种或几种的混合物，并且不限制混合物中各组分的质量占比。
其中，mno2在高温下可分解产生o2。由于钒钛磁铁矿中feo的含量较高，在焙烧钒钛磁铁矿球团时，需要富氧鼓风，来保证feo可以充分氧化。因此，添加剂中含有mno2时，可以加强球团焙烧时的氧化气氛。同时，mno2分解产生的mno可以作为fe3o4氧化生成fe2o3过程的催化剂。
cacl2对于钒钛磁铁矿球团的氧化焙烧过程具有强化作用，增大了钒钛磁铁矿球团的抗压强度。并且，对于钒钛磁铁矿球团的还原粉化具有抑制作用。
硼砂可以有效降低钒钛磁铁矿球团焙烧过程的温度，缩短焙烧过程的时间，降低能耗。
并且，在本发明的添加剂中，当粘结剂中含有聚丙烯酸钠时，强化剂中则不应包含cacl2。因为，当聚丙烯酸钠和cacl2溶解于水中时，聚丙烯酸钠会以电解质的形态存在，易受ca2+的影响，形成不溶性盐，引起分子交联而凝胶化沉淀，从而降低添加剂的粘度。
本发明的镁质基体选用菱镁石或轻烧氧化镁。菱镁石和轻烧氧化镁可以有效改善钒钛磁铁矿生球的质量，并提升钒钛磁铁矿球团的冶金性能。
相比于传统的膨润土添加剂，本发明制备的复合添加剂中sio2、p、s等有害物质的含量更少。由本发明的复合添加剂制备的钒钛磁铁矿球团，品位较高。并且，该钒钛磁铁矿球团的焙烧温度可降低30～50℃，冶金性能大大改善。更进一步的，该钒钛磁铁矿球团的还原性指数提高了5～10％，低温还原粉化指数提高了6％左右，还原膨胀指数降低了5～8％。
同时，本发明还提供了一种制备上述复合添加剂的方法。本发明的制备方法包括：取5～10重量份的上述粘结剂、20～30重量份的上述强化剂、60～75重量份的上述镁质基体混合均匀，然后研磨粉碎，即得到能够用于制备钒钛磁铁矿球团的复合添加剂。并且，经研磨粉碎的复合添加剂的目数均在200目以下。进一步的，粒度小于300目的复合添加剂的质量占比不低于50％。
在制备钒钛磁铁矿球团时，加入的复合添加剂的质量占比为：0.8～1.5％。
实施例1
将粘结剂、强化剂、镁质基体混合均匀，粉碎至200目全部通过，并且，粒度小于300目的粉末高于50wt％(wt％为质量百分数)，得到复合添加剂。其中，复合添加剂的组成为：粘结剂(聚丙烯酸钠)5wt％、强化剂(硼砂80wt％、mno220wt％)25wt％、镁质基体(菱镁石)70wt％。
实施例2
将粘结剂、强化剂、镁质基体混合均匀，粉碎至200目全部通过，并且，粒度小于300目的粉末高于53wt％，得到复合添加剂。其中，复合添加剂的组成为：粘结剂(α淀粉60wt％、聚丙烯酰胺40wt％)5wt％、强化剂(硼砂50wt％、mno225wt％、cacl225wt％)20wt％、镁质基体(轻烧氧化镁)75wt％。
实施例3
将粘结剂、强化剂、镁质基体混合均匀，粉碎至200目全部通过，并且，粒度小于300目的粉末高于55wt％，得到复合添加剂。其中，复合添加剂的组成为：粘结剂(α淀粉)10wt％、强化剂(硼砂40wt％、mno230wt％、cacl230wt％)30wt％、镁质基体(轻烧氧化镁)60wt％。
采用钒钛磁铁矿精矿对实施例中制备的复合添加剂的性能进行了实验验证，来制备钒钛磁铁矿球团。对比实验中，加入了2wt％的膨润土作为添加剂。验证实验中，分别加入了1wt％的实施例1至实施例3制备的复合添加剂。对比实验和验证实验中，保证造球参数和热工制度一致。按照国家或行业标准的检测方法，分别对对比实验和验证实验制备的钒钛磁铁矿球团的性能指标进行了测定，见表1。
本发明选用的钒钛磁铁矿精矿的主要成分为：tfe57.18wt％、feo16.67wt％、sio21.16wt％、al2o32.69wt％、cao0.16wt％、mgo1.98wt％、tio212.94wt％、v2o50.65wt％。并且，该钒钛磁铁矿精矿为固体粉末状，其中粒径在200目以下的粉末占82.16wt％。该钒钛磁铁矿精矿的比表面积为1620cm2/g。
造球过程的参数为：造球时间：12min；造球水分含量：8.5wt％。
热工制度的参数为：预热温度：950℃；预热时间：18min；焙烧温度：1250℃；焙烧时间：15min。
表1不同添加剂制备的钒钛磁铁矿生球和成品球团的质量指标
(备注：ri为还原度指数；rsi为自由还原膨胀指数，为体积膨胀；rdi为低温还原粉化指数，以+3.15㎜计。)
由表1可知，由本发明的复合添加剂制备的钒钛磁铁矿生球和成品球团，其各个方面的性能指标均较由传统的膨润土作为添加剂制备的钒钛磁铁矿生球和成品球团优异。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。