一种烧结原料组合物和碱性钒钛烧结矿及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及钒钛磁铁矿烧结的技术领域，具体地，涉及一种烧结原料组合物、碱性 钒钛烧结矿的制备方法、由该方法制备得到的碱性钒钛烧结矿以及该碱性钒钛烧结矿作为 护炉烧结矿在高炉冶炼中的应用。
【背景技术】
[0002] 一直以来，高炉的长寿化都是炼铁工作者不懈努力及追求的目标，而钒钛矿护炉 技术也得到了广泛的认可。目前，钛矿护炉技术通常采取的三种方法是：高炉风口区域在线 喂线；在高炉入炉料中添加钒钛块矿或者钒钛球团矿；在烧结混匀料堆料时按照一定的配 比添加含钛矿粉。
[0003] 然而，上述三种钛矿护炉技术存在的主要问题有：第一种护炉方法一次性投入成 本较大，装备复杂，理论上这种护炉方法效果最好，但由于不能很好的将高钛粉定点投放到 炉缸侵蚀区域，因此生产实践中这种护炉方法效果最不明显。第二种护炉方法采用含钛块 矿或者含钛球团进行护炉，但是由于含钛块矿和含钛球团价格普遍较高，因此采用这种护 炉方法成本最高。第三种护炉方法采用的是含钛粉矿，价格相对便宜，成本较低，方法是把 含钛粉矿和其它含铁物料一起进行混匀，形成烧结用混匀料，实际生产中，一堆混匀料有数 万吨，可供烧结生产连续使用10天左右，也就是说在该堆混匀料用完之前，如果高炉要求 临时变换原料中的[Ti]含量是比较困难的，因此该方法对于高炉生产来说，灵活性不佳。
[0004] 针对现有技术的不足，急需开发一种制备方法简单、生产成本低以及能够满足高 炉冶炼用护炉烧结矿的入炉性能要求的钒钛护炉烧结矿。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于解决现有技术的上述问题，而提供一种烧结原料组合物、碱性 钒钛烧结矿的制备方法、由该方法制备得到的碱性钒钛烧结矿以及该碱性钒钛烧结矿作为 护炉烧结矿在高炉冶炼中的应用。
[0006] 为了实现上述目的，本发明提供了一种烧结原料组合物，其中，该烧结原料组合物 含有海砂钒钛磁铁精矿粉、活性石灰、硅石和燃料，以所述烧结原料组合物的总重量为基 准，所述海砂轨钛磁铁精矿粉的含量为86-89重量％，所述活性石灰的含量为5-7重量％， 所述娃石的含量为1 -2重量％，所述燃料的含量为4. 5-5重量％。
[0007] 此外，本发明还提供了一种碱性钒钛烧结矿的制备方法，该方法包括：
[0008] (1)将上述烧结原料组合物、返矿和水进行混合制料，得到混合料；
[0009] (2)将步骤（1)所述混合料依次进行布料和烧结。
[0010] 本发明还提供了一种由上述方法制备得到的碱性钒钛烧结矿。
[0011] 此外，本发明还提供了上述碱性钒钛烧结矿作为护炉烧结矿在高炉冶炼中的应 用。
[0012] 通过上述技术方案，本发明获得了制备方法简单、生产成本低以及能够满足高炉 冶炼用护炉烧结矿的入炉性能要求的碱性钒钛护炉烧结矿。
[0013] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【具体实施方式】
[0014] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0015] 本发明提供了一种烧结原料组合物，其中，该烧结原料组合物含有海砂钒钛磁铁 精矿粉、活性石灰、硅石和燃料，以所述烧结原料组合物的总重量为基准，所述海砂钒钛磁 铁精矿粉的含量为86-89重量％，所述活性石灰的含量为5-7重量％，所述娃石的含量为 1-2重量％，所述燃料的含量为4. 5-5重量％。
[0016] 在本发明中，控制海砂钒钛磁铁精矿粉的配比在86-89重量％范围内以及控制活 性石灰的配比在5-7重量％范围内，有利于将碱性钒钛烧结矿的碱度控制在2-3之间，从而 保证生产出的碱性钒钛烧结矿能够满足高炉冶炼对护炉烧结矿性能指标的要求。
[0017] 在本发明中，所述海砂钒钛磁铁精矿粉可以源自印尼及其周边地区的海砂矿。通 常所述海砂钒钛磁铁矿粉中TFe的含量可以为57. 5-58. 5重量％，FeO含量可以为29-31重 量％，TiO2的含量可以为12-13重量％和SiO2的含量可以为0.5-1重量％。
[0018] 本发明所述活性石灰能够保证烧结矿的成球性。所述活性石灰亦称为高反应石灰 或软烧石灰，是一种纯度高的石灰，具有体积密度小、气孔率高（一般为50 %以上）、结晶 细、强度大、比表面积大、含硫量小以及反应力强等特点，因此，被广泛应用于烧结工艺中。 以氧化物计，所述活性石灰中CaO的含量优选为85-90重量％。所述活性石灰的活性度优 选为280-400mL。在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的术语"活性度"通常用石灰 与水的反应速度来表示，也就是在标准大气压下，IOmin内，50g石灰溶于40°C恒温水中所 消耗4mol/L HCl水溶液的毫升数。
[0019] 本发明的发明人通过研宄发现，硅石的成分组成以及粒度组成都对烧结矿品质有 很大影响。为了强化烧结过程的制粒效果，增加烧结过程的粘结相量，从而有利于提高烧结 矿的成品率和质量，优选地，所述娃石中Si〇d9含量占90-95重量％ ;更优选地，所述娃石 中粒度不大于200目的硅石占80-90重量％。
[0020] 在本发明中，所述燃料可以选自烧结工艺常用的各种燃料，例如可以为焦粉和/ 或煤粉。从进一步提高碱性钒钛烧结矿质量的角度出发，优选所述燃料为焦粉。
[0021] 本发明提供的碱性钒钛烧结矿的制备方法包括以下步骤：
[0022] (1)将上述烧结原料组合物、返矿和水进行混合制料，得到混合料；
[0023] (2)将步骤（1)所述混合料依次进行布料和烧结。
[0024] 本发明对步骤（1)所述混合制料的过程没有特别的限定，优选地，所述混合制料 的过程可以包括：一混混匀和二混制粒。所述一混混匀的方法可以包括将烧结原料组合 物、返矿和水混合4-5min，其中，所述水的用量使得一混混匀过程获得的混合料的含水量为 7-7. 5重量％，所述返矿的用量为20-30重量份；所述二混制粒的方法可以包括将一混混匀 所得混合料与水混合3-4min，其中，所述水的用量使得二混制粒过程获得的混合料的含水 量为7. 5-8重量％。
[0025] 本发明的发明人发现，通过合理控制所述混合制料的条件，例如控制一混混匀和 二混制粒的条件，将混合料的水分含量控制在上述范围内，可以更有利地控制混合料中粒 度不小于3mm的混合料占80重量％以上，如此，可以有效改善混合料的粒度组成，显著改善 烧结混合料的透气性，从而有效提高烧结矿的质量，进一步保证生产出各项性能指标能够 满足高炉冶炼用护炉烧结矿的入炉性能要求的碱性钒钛护炉烧结矿。此外，在混合制料的 过程中将返矿的用量控制在上述范围内，可以进一步提高烧结矿的质量。所述返矿为成品 碱性钒钛烧结矿经筛分后得到的粒度不大于5mm的碱性钒钛烧结矿。
[0026] 根据本发明，对步骤（2)所述布料的过程并没有特别的限定，可以采用本领域常 规的布料过程进行实施，优选地，所述布料使得料层的高度为550-650mm。将所述料层的高 度控制在上述范围内可以有效控制烧结速度，并可以利用料层自动蓄热作用减少配碳量。
[0027] 优选地，本发明所述碱性钒钛烧结矿的制备方法还包括在所述布料过程中在所述 混合料底部布置铺底料。在本发明中，所述铺底料可以为本领域制备烧结矿时常用的铺底 料，优选情况下，所述铺底料为成品碱性钒钛烧结矿经筛分后得到的粒度为l〇-16mm的碱 性钒钛烧结矿。此外，本发明对铺底料的高度并没有具体的限定，优选地，所述铺底料的高 度为 20-30mm。
[0028] 优选地，本发明所述碱性钒钛烧结矿的制备方法还包括在所述布料过程中对料层 进行压料，从而使得烧结原料的堆密度上升，烧结原料紧密接触，可以有效地降低烧结速 度，延长高温保持时间，使矿物结晶更充分，改善烧结矿矿物组成和结构，进一步提高烧结 矿的质量。优选所述压料使得料层压下20-40mm。
[0029] 本发明对步骤（2)中所述烧结的条件没有特别的限定，可以按照常规的烧结条件 进行实施。优选地，所述烧结的点火温度为1000_1150°C，烧结的负压为14-16kPa，烧结机 速为 2-2. 2m/min〇
[0030] 本发明还提供了由上述方法制备得到的碱性钒钛烧结矿。
[0031] 采用本发明上述方法制备的碱性钒钛烧结矿的转鼓强度为72-74%，二元碱度为 2-3,所述碱性钒钛烧结矿中TFe的含量为52-53重量％、SiO 2的含量为2-4重量％以及TiO2 的含量为Il-Il. 5重量％。
[0032] 此外，本发明还提供了上述碱性钒钛烧结矿作为护炉烧结矿在高炉冶炼中的应 用。
[0033] 以下结合实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不仅限于下述实施例。
[0034] 以下实施例和对比例中：
[0035] 海砂钒钛磁铁精矿粉来自印度尼西亚及其周边地区，主要化学组成为：TFe的含 量为58. 22重量％，FeO含量为30. 07重量％，1102的含量为12. 64重量％和SiO2的含量 为〇. 73重量％ ;
[0036] 硅石中SiOjA含量占90重量％ ;
[0037] 活性石灰中CaO的含量为86. 41重量％，活性度为300mL ;
[0038] 焦粉的碳含量为83. 75重量％，挥发分为1. 14重量％、灰分为12. 4重量％ ;
[0039] 烧结矿的强度的测定方法为：根据GB13242定义的ISO转鼓强度，是指取7. 5公斤 10-40mm烧结矿在ISO转鼓机中转动200转后，> 6. 3mm粒级烧结矿占整个烧结矿重量的百 分比，而转鼓强度是衡量烧结