用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法与流程

本发明属于冶金工业
技术领域：
，具体的涉及一种用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法。
背景技术：
球团矿是人造块状原料的一种方法，是一个将粉状物料变成物理性能和化学组成能够满足下一步加工要求的过程。随着钢铁工业的发展，炼铁所需原料将愈来愈大，而可供直接入炉的富块矿却愈来愈少，球团矿因其良好的冶金性能，使得它自上世纪60年代以来得到很大发展，球团矿的高炉冶炼效果明显优于其他原料。目前球团法以其巨大的优越性与造块的另一种方法烧结法并列成为人造块状原料的两大方法。球团法按固结方法分可分为高温固结和低温固结两种类型，高温固结又分为氧化焙烧球团、还原焙烧球团、磁化焙烧球团、钠化球团和氯化球团等六种主要方法，其中氧化焙烧球团为主流的高温固结方法，适用于以磁铁矿为主的铁矿粉加工人造块矿。实际生产中，由于磁铁矿粉在钢铁工业中用量大，采选成本增加，采购运输距离增加等，提高了球团加工成本，而菱褐铁矿和钒钛磁铁矿等矿种部分地区储量丰富、价格低廉，通过高温焙烧等球团加工，可作为优质的炼铁原料，发展前景广阔。菱褐精矿粉为菱铁矿和褐铁矿的共生矿(红矿)，菱褐精矿粉特点为品位较低，烧损大，干燥预热时存在结晶水和碳酸亚铁分解，干球强度低；钒钛磁铁精矿粉具有粒度较粗，比表面积小，矿粉颗粒表面亲水性差，造球时不易成球等特点，目前配加菱褐铁矿粉加工生产球团矿尚处于实验室研究阶段。技术实现要素：本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法。本工艺方法充分利用各地储量丰富的菱褐铁矿、钒钛磁铁矿加工生产优质的炼铁原料，具有很大的经济效益和广阔的市场前景。本发明所述的用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法，具体包括以下步骤：(1)混配料造球工序首先将菱褐铁矿粉、钒钛磁铁矿粉和膨润土以一定配比混合后，将混合料进行烘干和润磨预处理，通过造球过程加工出符合要求的生球；(2)布料及链篦机工序将加工合格的生球通过辊筛布料器输送至链篦机，进行干燥预热；(3)回转窑-环冷机工序经过干燥预热后的预热球进入回转窑和环冷机进行高温焙烧冷却和进一步氧化，制备得到球团矿。其中：步骤(1)中所述的混合料粒度要求小于0.074mm的粒料大于70％，水分要求小于8％。步骤(1)中所述的造球过程在造球盘中进行，造球过程中控制粒级组成，要求生球粒度位于8～12mm区间的大于85％，要求生球落下强度在8-10次/个球(在0.5m高度自由落下而不破裂的次数)。步骤(1)所述的造球过程中控制雾水添加，减少生球中含水，生球中含水量控制在8.5％以内，以提高干燥过程中的生球爆裂温度。以质量分数计，原料组成如下：菱褐铁矿粉：36-50％，钒钛铁矿粉：49-63％，膨润土：1-1.8％。造球过程中减少膨润土添加比例，配比控制在1.8％以内，以减少生球倒运过程中粘连和变形。由于菱褐铁矿粉在加热过程中存在结晶水和碳酸亚铁分解，要求所造生球所含水分较低，适当缩小球径，并提高落下强度。通过减少雾水，调整造球盘倾角，生球水分控制在8.5％以内，生球粒度直径8-12mm所占比例达到85％以上，落下强度达到8-10次/个球，为后续工序干燥预热时生球易于干燥、减少爆裂打下基础。步骤(2)中所述的辊筛布料器包括大球辊筛器和小球辊筛器；所述的链篦机机速控制在23-26hz。机速、回转窑窑速、环冷机环速等以变频器控制，以变频器频率表示速度。步骤(2)具体是通过大球辊筛器和小球辊筛器对输送过来的生球进行进一步分级，调整大、小辊筛间隙，将粒度＜6mm和>12mm的生球或粉末筛除，生球粒度直径8-12mm所占比例达到85％以上；使之均匀分布在链篦机篦床上进行干燥预热和初步氧化，生球在篦床上的堆积厚度控制在120mm。步骤(2)中所述链篦机的干燥一段、干燥二段、预热段烟罩温度控制要求分别为300℃、600℃、930℃，要求13个风箱温度平稳上升，形成梯度。干燥预热过程中控制链篦机13个风箱温度平稳上升，形成梯度具体是控制13个风箱温度梯度从80℃到460℃形成平缓升温梯度，每个风箱升温梯度不应大于50℃。通过混配料造球工序输送过来的生球，通过大小辊筛布料器进行进一步分级，调整大小辊筛间隙，将粒度小于6mm和大于12mm的生球或粉末筛除，使之均匀分布在链篦机篦床上，生球在篦床上的堆积厚度控制在120mm。控制链篦机机速在23-26hz，相比正常布料机速降低15-20％。调整主抽风机和链篦机两侧的循环风机风门刻度，使链篦机干燥一段、干燥二段、预热段烟罩温度控制分别为300℃、600℃、930℃，调整各风箱出口蝶阀，链篦机13个风箱温度梯度从80℃到460℃形成平缓升温梯度，每个风箱升温梯度小于50℃。通过混配料造球工序、布料及链篦机工序的调整，预热球进入回转窑之前强度为300-400n/个球，破裂比例小于10％。步骤(3)中所述的回转窑高温点控制要求1240-1260℃，环冷机冷却一段风要求风量加大，风门开至15％(正常为8-10％)，加大风量，增加冷却时间至1小时(正常冷却时间为45min)，一段供温为1010℃，环冷机台车布料厚度要求控制在700mm(正常为760mm)。本工艺中环冷机有效冷却面积为50m2，如果工艺实施过程有效冷却面积较大，可省略该工序相关操作。步骤(3)中所述的回转窑窑头罩温度控制在950-960℃，以稳定高温点温度区间。预热球进入回转窑环冷机工序后，进行高温焙烧冷却和进一步氧化。稳定回转窑温度，窑头罩温度控制在950-960℃，窑内高温点控制在1240-1260℃，温度过高造成能耗浪费，且容易引起窑内粉末热球粘接在窑壁上。热球进入环冷机时，环冷机台车布料厚度要求控制在700mm(正常为760mm)，环冷机冷却一段风机风门开至15％(正常为8-10％)，加大风量，一段风机出口供温为1010℃，增加冷却时间至1小时(正常冷却时间为45min)，这样使热球在冷却过程中避免相互黏连，并充分二次氧化。回转窑环冷机工序所说环冷机有效冷却面积为50m2，如果工艺实施过程中有效冷却面积较大，可省略该工序相关操作。本发明所述的工艺方法主要目的是针对菱褐铁矿粉加工人造富矿过程中，加热时存在结晶水和碳酸亚铁分解，导致的容易爆裂、产品不易成球强度低等特点，通过与钒钛磁铁矿粉混合造球，由钒钛磁铁矿粉在加热过程中氧化放热、产生液相并固结增强产品强度，以达到满足冶金工业生产的需要。本发明所述的工艺方法主要适用于年产60万吨链篦机-回转窑-环冷机工艺生产线，按照控制环节分主要分三个工序：混配料造球工序(ⅰ段工序)，布料及链篦机工序(ⅱ段工序)，回转窑-环冷机工序(ⅲ段工序)。本工艺方法使用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工混合球团矿，已通过工业试验，克服干燥焙烧过程中结晶水和碳酸亚铁分解导致的容易爆裂、强度低等难点，焙烧出成品球团矿抗压强度达到2000n/个球以上，符合gb/t27692-2011要求，能满足炼铁生产需要。本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：(1)采用本工艺方法制备的成品球团矿抗压强度达到2000n/个球以上，符合gb/t27692-2011要求，能满足炼铁生产需要。(2)本工艺方法充分利用各地储量丰富的菱褐铁矿、钒钛磁铁矿加工生产优质的炼铁原料，具有很大的经济效益和广阔的市场前景。附图说明图1是球团矿加工工艺流程图。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步描述。实施例1本实施例1所述的用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法，该工艺方法所述的球团矿由菱褐铁矿粉、钒钛铁矿粉和膨润土构成，其配料成分的质量百分含量为：菱褐铁矿粉：36％，钒钛铁矿粉：62.2％，膨润土：1.8％；本实施例1中钒钛铁矿粉选用环球钒钛铁矿粉。实施例1中的原料相关理化分析见表1。表1实施例1中的原料相关理化分析名称tfefeosio2al2o3stio2水分粒度(-0.074mm)钒钛铁矿粉56.2027.304.943.230.249.95.9470.37菱褐铁矿粉43.632.677.921.320.0750.5410.0465.15生产工艺控制如上述的工序ⅰ～ⅲ。混配料造球工序简称工序ⅰ。在工序ⅰ中，菱褐铁矿粉、钒钛磁铁矿粉和膨润土按照上述比例进行配比组成混合料，其配料成分的质量百分含量为：菱褐铁矿粉：36％，钒钛铁矿粉：62.2％，膨润土：1.8％。在工序ⅰ中，按照一定比例组成的混合料经过烘干润磨对其进行预处理，进入造球盘造球得到生球。布料及链篦机工序简称工序ⅱ。通过工序ⅰ输送过来的生球，通过工序ⅱ中的大小辊筛布料器进行进一步分级后，均匀分布在链篦机篦床上进行干燥预热和初步氧化。回转窑环冷机工序简称工序ⅲ。预热球进入工序ⅲ后，通过回转窑环冷机进行高温焙烧冷却和进一步氧化。本实施例1中混合料在工序ⅰ经过烘干润磨后其粒度组成小于0.074mm为76.02％。本实施例1中经过工序ⅰ造球产生的生球落下强度为10.5次/个球，水分含量为8.43％。本实施例1中工序ⅱ调整大小辊筛间隙，以满足将粒度小于6mm和大于12mm的生球或粉末筛除。本实施例1中工序ⅱ进入链篦机的生球，其料层在篦床上堆积厚度为120mm(正常为140mm)，链篦机运行机速为25-26hz(变频器控制)，相比正常布料机速降低15-20％。本实施例1中工序ⅱ经过链篦机干燥预热的预热球抗压强度为389n/粒，破裂比例为5％。本实施例1中经过工序ⅲ高温焙烧氧化及冷却后的成品球团矿tfe含量为53.19％，抗压强度平均为2350n/个球。通过本实施例1工艺控制所生产的球团矿含铁量为53.19％，理论计算含铁量应为51.35％，实验室数据显示，菱褐铁矿粉烧损率为18-20％，相当于在预热焙烧过程中随着结晶水和碳酸亚铁分解，增加了产品的铁品位。实施例2本实施例2所述的一种用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法，其工艺方法与实施例1相同，不同之处在于：其配料成分的质量百分含量为：菱褐铁矿粉：45％，钒钛铁矿粉：53.4％，膨润土：1.6％；本实施例2中所用的钒钛铁矿粉和菱褐铁矿粉原料与实施例1相同，只是用量不同。本实施例2中混合料在工序ⅰ经过烘干润磨后其粒度组成小于-0.074mm为73.67％，经过工序ⅰ造球产生的生球落下强度为9.2次/粒，水分含量为8.37％。本实施例2中工序ⅱ调整大小辊筛间隙，以满足将粒度小于6mm和大于12mm的生球或粉末筛除。本实施例2中工序ⅱ进入链篦机的生球，其料层在篦床上堆积厚度为120mm(正常为140mm)，链篦机运行机速为25-26hz(变频器控制)，相比正常布料机速降低15-20％。本实施例2工序ⅱ中，链篦机运行机速为24-25hz，经过链篦机干燥预热的预热球抗压强度为352n/个球，破裂比例为6％。本实施例2中经过工序ⅲ高温焙烧氧化及冷却后的成品球团矿tfe含量为53.75％，抗压强度平均为2125n/个球。实施例3本实施例3所述的一种用菱褐铁矿粉和钒钛磁铁矿粉加工球团矿的工艺方法，其工艺方法与实施例1相同，所不同之处在于：其配料成分的质量百分含量为：菱褐铁矿粉：49％，钒钛铁矿粉：49.6％，膨润土：1.4％；本实施例3中所用的钒钛铁矿粉和菱褐铁矿粉原料与实施例1相同，只是用量不同。本实施例3中混合料在工序ⅰ经过烘干润磨后其粒度组成小于0.074mm为73.54％，经过工序ⅰ造球产生的生球落下强度为9.5次/粒，水分含量为8.33％。本实施例3中工序ⅱ调整大小辊筛间隙，以满足将粒度小于6mm和大于12mm的生球或粉末筛除。本实施例3工序ⅱ中，链篦机运行机速为23-24hz，经过链篦机干燥预热的预热球抗压强度为318n/个球，破裂比例为9％。本实施例3中经过工序ⅲ高温焙烧氧化及冷却后的成品球团矿tfe含量为53.33％，抗压强度平均为2057n/个球。分别将实施例1～3中的生球、预热焙烧后的预热球及成品球团和现有普通氧化磁铁矿球团矿的性能指标对比，性能比较结果见表2。表2实施例1～3中的生球、预热焙烧后的预热球及成品球团和现有普通氧化磁铁矿球团矿的性能指标对比通过表2的球团矿性能指标对比，可以发现，实施例1-3中生球落下强度普遍高于普通磁铁矿球团，主要为了保证其干燥预热过程中减少爆裂，提高其爆裂温度区间。实际上，实施例1～3中膨润土添加质量百分比分别为1.8％、1.6％、1.4％，(普通磁矿球团膨润土质量百分比一般为2％)，呈下降趋势，而生球落下强度本保持在9-10次/粒，造球过程中随着其比例增加，膨润土用量减少，说明菱褐铁矿粉相比普通磁铁矿粉有较好的亲水性和粘结性。通过表2的各实施例与普通球团矿性能指标对比，可以发现，实施例1-3中预热焙烧后的预热球及成品球团抗压强度随着菱褐铁矿粉配加比例增加而降低，预热球破碎率随之升高。实验室微观显微观察，菱褐铁精粉比例增加，干燥预热过程中结晶水和碳酸盐分解影响加大，成品球团内部孔隙率增加，抗压强度随之下降。由上述实施例1-3可以看出，随着菱褐铁矿粉添加比例增加，成品球团矿抗压强度降低，在一定临界值之内，所焙烧出成品球团矿抗压强度可达2000n/个球以上，符合gb/t27692-2011要求，能满足炼铁生产需要。当前第1页12