一種鈦精礦造粒用強化劑與一種鈦精礦的造粒方法與流程
2023-06-20 18:46:56
本發明涉及冶金技術領域，尤其涉及一種鈦精礦造粒用強化劑與一種鈦精礦的造粒方法。
背景技術：
電爐冶煉酸溶性鈦渣一般採用鈦精礦作為原料，而鈦精礦的浮選工藝致使其親水性能極差、粒度偏細，生產經驗表明入電爐冶煉前鈦精礦原料預處理效果不佳，目前只能採用粉料入爐。
在實際冶煉生產中，一方面由於鈦精礦過細的粒度分布，長期存在直接入電爐冶煉導致細粉料隨爐氣進入煙道，造成煙道及爐氣處理系統堵塞影響生產順行，收塵系統負荷重、物料收得率下降等問題；另一方面細粉料在運送轉運過程中極易揚塵，易導致生產環境惡化和環保問題。
為了解決上述問題，國內科研人員開展了鈦精礦成型實驗研究。任朝成等在2000年前後，開展了微細粒級鈦精礦的成型實驗研究，成型工藝主要包括配料、混勻、潤磨、造球和乾燥等5個步驟；研究結果表明，可以獲得抗壓強度最大達到1700n/個的球團，但存在三方面問題：一是不能直接採用現場生產的溼礦(水分過高，不能滿足造球要求，需預乾燥處理)，二是過程中需加入潤磨手段，單位成型成本增加；三是採用的複合粘接劑配加比例過高達到了6％，其中的雜質將降低球團品質。
申請號為201410119162.7的中國專利提出了圓盤造球的成型技術方案，較好的解決了鈦精礦的成型問題，但成型前需對鈦精礦細磨處理，並採用聚丙烯醯胺和氧化鈣混合而成的複合型成型添加劑，氧化鈣將會對鈦渣品位以及後續利用造成一定的影響。
此外，也有採用壓球工藝對鈦精礦成型方面的研究報導，即採用瀝青、膨潤土、常規液態有機粘接劑、常規固粉有機粘接劑等作為粘接劑複合原料，成球率最高可以達到90％，球團乾燥後抗壓強度最好條件下可以達到1500n/個，折算鈦渣品位降低約0.45％。但是存在如下問題：壓球工藝獲得的鈦精礦球團尺寸較大，對後續電爐冶煉控制提出了更高的要求；且壓球工藝綜合單位成型成本較高，初步測算球團壓球成本達到了120元/t以上。
技術實現要素：
本發明解決的技術問題在於提供一種鈦精礦用強化劑與鈦精礦的造粒方法，本申請提供的造粒方法解決了鈦精礦轉運和電爐冶煉工藝中的揚塵問題。
有鑑於此，本申請提供了一種鈦精礦造粒用強化劑，包括聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑。
優選的，所述聚乙烯醇、瀝青和植物膠黏劑的質量比為(10～65)：(5～10)：(25～85)。
優選的，所述植物膠黏劑選自阿拉伯膠、預糊化澱粉和纖維素醚類衍生物中的一種或多種，所述瀝青為中高溫瀝青粉。
本申請還提供了一種鈦精礦的造粒方法，包括以下步驟：
將鈦精礦與強化劑混合，得到初始混合料；所述強化劑包括聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑；
將所述初始混合料進行造粒，得到鈦精礦成型溼顆粒；
將所述鈦精礦成型溼顆粒進行乾燥，得到鈦精礦成型幹顆粒。
優選的，所述造粒在圓筒狀的造粒裝置中進行，所述造粒裝置內壁圓周方向上平均分布有2～4個造粒強化板，所述造粒強化板與所述內壁圓心的連線夾角為45°～75°。
優選的，所述造粒強化板未與造粒裝置內壁接觸的一端距內壁的直線距離為造粒裝置直徑的5％～12％，所述造粒強化板在軸向上的長度為造粒裝置長度的25％～75％。
優選的，所述造粒裝置的進料端高於出料端，傾斜角度為3°～7°。
優選的，所述鈦精礦的幹基質量與所述強化劑的質量比為100：(1～2)。
優選的，所述初始混合料的水分含量為12wt％～15wt％。
優選的，所述造粒的造粒裝置圓筒內壁的線速度為5～30cm/s；所述乾燥的溫度為65～300℃，時間為5～50min。
本申請提供了一種鈦精礦用強化劑，其包括聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑；其中的聚乙烯醇和和瀝青的作用均為物料造粒成型後在乾燥過程中強化成型物強度，其中聚乙烯醇可輔助造粒成型；植物膠黏劑遇水後粘性迅速增加，物理粘接力大不會受到鈦精礦疏水特性的影響，可實現鈦精礦物料在造粒裝置中的快速成型，從而保證了鈦精礦造粒成型效果，即1～5mm的粒徑比例大於90％，落下強度大於5次/m。進一步的，在鈦精礦的造粒方法中，本申請優化了造粒裝置的內部結構，提高了鈦精礦顆粒的成型效果。
附圖說明
圖1為本發明提供的鈦精礦造粒的造粒裝置結構示意圖。
具體實施方式
為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特徵和優點，而不是對本發明權利要求的限制。
本發明實施例公開了一種鈦精礦造粒用強化劑，包括聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑。
上述鈦精礦造粒用強化劑在鈦精礦造粒的過程中，以粉末固態的形式存在，該種形式不會對造粒物料造成二次汙染。本申請所述鈦精礦造粒用強化劑中的聚乙烯醇在物料造粒成型後發揮作用，主要在乾燥過程中強化成型物強度，可輔助造粒成型；所述聚乙烯醇的來源沒有特別的限制。所述瀝青在實施例中選自中高溫瀝青粉，其也是在物料造粒成型後發揮作用，主要在乾燥過程中強化成型物強度；所述瀝青的來源本申請沒有特別的限制。所述植物膠黏劑選自有機類物質，具體的，所述植物膠黏劑選自阿拉伯膠、預糊化澱粉和纖維素醚類中的一種或多種；其遇水後粘性迅速增加，物理粘結力大，不會受到鈦精礦疏水特性的影響，可實現鈦精礦物料在造粒裝置中的快速成型，所述植物膠黏劑的來源本申請沒有特別的限制。
本申請所述鈦精礦造粒用強化劑中的聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑的質量比為(10～65)：(5～10)：(25～85)，在具體實施例中，所述聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑的質量比為(20～60)：(5～10)：(30～75)。
進一步的，本申請還提供了利用上述強化劑的鈦精礦的造粒方法，包括以下步驟：
將鈦精礦與強化劑混合，得到初始混合料；所述強化劑包括聚乙烯醇、瀝青與植物膠黏劑；
將所述初始混合料進行造粒，得到鈦精礦成型溼顆粒；
將所述鈦精礦成型溼顆粒進行乾燥，得到鈦精礦成型幹顆粒。
在上述造粒方法中，本申請首先將鈦精礦與強化劑混合，得到初始混合料。所述強化劑為上述方案所述的強化劑，此處不進行贅述。所述鈦精礦與強化劑的質量比以鈦精礦的幹基質量與強化劑的質量比來表示，則所述鈦精礦的幹基質量與所述強化劑的質量比為100：(1～2)，在某些具體實施例中，所述鈦精礦的幹基質量與所述強化劑的質量比為100：(1.2～1.8)；上述鈦精礦與所述強化劑的質量比能夠保證鈦精礦造粒成型效果。所述初始混合料中水分含量為12％～15％。
本申請然後將初始混合料進行造粒，得到鈦精礦成型溼顆粒。上述造粒的過程為本領域技術人員熟知的造粒方式，對此本申請沒有特別的限制。本申請所述造粒在造粒裝置中進行，所述造粒裝置為圓筒狀造粒裝置。本申請優選對所述造粒裝置進行了結構調整，以進一步提高鈦精礦顆粒的成型效果，所述造粒裝置的結構示意圖如圖1所示；具體的，所述造粒裝置的圓筒內壁圓周方向上平均分布有2～4個造粒強化板，所述造粒強化板與所述內部圓心的連線夾角為45°～75°，上述設置方式能夠加強造粒物料滑動，單位時間增大物料內部相對接觸面積，有利於快速造粒成型和使成型粒徑控制在一定的範圍內。
進一步的，所述造粒強化板未與造粒裝置內壁接觸的一端距內壁的直線距離為所述造粒裝置直徑的5％～12％，所述造粒強化板在軸向上的長度為所述造粒裝置長度的25％～75％；上述造粒強化板長度的限定使造粒裝置具有相對優異的造粒物料滑動強化效果。所述造粒強化板在所述造粒裝置中的具體設置是通過焊接的方式實現連接的，具體的連接方式按照本領域技術人員熟知的方式進行即可，對此本申請沒有特別的限制。
本申請所述造粒裝置在造粒的過程中逆時針轉動，進料端高度高於出料端，傾斜角度為3°～7°，在具體實施例中，所述傾斜角度為4°～6°；上述傾斜角度為造粒成型粒徑最優和產能最大化的合理範圍。本申請所述造粒的造粒裝置圓筒內壁的線速度為5～30cm/s，在具體實施例中，所述圓筒內壁線速度為8～25cm/s。
本申請然後將鈦精礦成型溼顆粒進行乾燥，得到鈦精礦成型幹顆粒；上述乾燥的過程可以在鏈篦機、迴轉窯等常規乾燥設備中進行乾燥，對此本申請沒有特別的限制。所述乾燥的溫度為65～300℃，所述乾燥的時間為5～50min；在具體實施例中，所述乾燥的溫度為100～250℃。
針對現有技術的缺點，本發明提供的強化劑與造粒方法可解決鈦精礦直接入電爐冶煉酸溶性鈦渣存在的揚塵大，冶煉過程易受煙氣系統堵塞影響和物料收得率偏低的工藝問題。本發明申請不對鈦精礦原料單獨作潤磨等額外處理，嚴格控制造粒成本前提下，創新採用物理粘接技術控制鈦精礦成型粒徑和強度，解決鈦精礦轉運和電爐冶煉工藝中揚塵問題，保證正常的冶煉速率，提高電爐設備作業率和物料收得率，本發明方法對電爐冶煉鈦精礦原料的預處理具有非常重要的意義。本申請製備的鈦精礦成型顆粒的粒徑1mm～5mm範圍≥90％、顆粒落下強度≥5次/m指標條件下，具有相對較優的成本和產能優勢，並能夠充分滿足後續電爐冶煉的原料粒度和強度要求。
為了進一步理解本發明，下面結合實施例對本發明提供的鈦精礦的造粒方法進行詳細說明，本發明的保護範圍不受以下實施例的限制。
下述各實施例中鈦精礦來源於正常生產中的浮選大宗樣，未施加額外的潤磨處理措施，最高自然水分含量約9.3％。
實施例1
將鈦精礦與強化劑按照鈦精礦幹基質量與強化劑質量比100：1.8配加並充分混合均勻，得到混合料，混合料最終水分含量12.5％，強化劑組成為聚乙烯醇：中溫瀝青粉：植物膠黏劑＝20：5：75；
將上述混合料在直徑為700mm、長度為2500mm、傾斜角為4°的造粒設備上進行造粒，得到鈦精礦成型溼顆粒；造粒設備圓筒內壁的轉動線速度8cm/s，造粒強化板未與造粒裝置內壁接觸的一端距內壁的直線距離為55mm，所述造粒強化板在圓筒軸向上的長度為1800mm，與內部圓心的連線夾角為60°，所述造粒強化板的數目為3塊(圓筒圓周內120°對稱分布)；
將鈦精礦成型溼顆粒通入迴轉窯100℃煙氣乾燥，最終得到鈦精礦造粒乾燥顆粒，其粒徑1mm～5mm範圍內質量比例達到94.5％，落下強度平均9.3次/m。
實施例2
將鈦精礦與強化劑按照鈦精礦幹基質量與強化劑質量比100：1.4配加並充分混合均勻，得到混合料，混合料最終水分含量14.5％，強化劑組成為聚乙烯醇：中溫瀝青粉：植物膠黏劑＝60：10：30；
將上述混合料在直徑為700mm、長度為2500mm、傾斜角為5.5°的造粒設備上進行造粒，得到鈦精礦成型溼顆粒；造粒設備圓筒內壁的轉動線速度25cm/s，造粒強化板未與造粒裝置內壁接觸的一端距內壁的直線距離為40mm，所述造粒強化板在圓筒軸向上的長度為900mm，與內部圓心的連線夾角為65°，所述造粒強化板的數目為2塊(圓筒圓周內180°對稱分布)；
將鈦精礦成型溼顆粒通入迴轉窯210℃煙氣乾燥，最終得到鈦精礦造粒乾燥顆粒，其粒徑1mm～5mm範圍內質量比例達到90.5％，落下強度平均6.0次/m。
對比例1
與實施例1對比，本對比例用於證實強化劑的造粒成型效果。技術控制參數與實施例1基本一致，區別在於：強化劑為質量比為9：1的聚丙烯醯胺和氧化鈣，鈦精礦幹基質量與強化劑的質量比100：1.8。最終鈦精礦造粒乾燥顆粒粒徑1mm～5mm範圍內質量比例僅為38.6％，落下強度平均為4.7次/m。
對比例2
與實施例1對比，本對比例用於證明本成型裝置的造粒成型效果。技術控制參數與實施例1基本一致，區別在於：成型設備改為直徑為700mm的常規無造粒強化板的光滑內壁結構形式，最終鈦精礦造粒乾燥顆粒粒徑1mm～5mm範圍內質量比例僅為56.3％，對應落下強度變化不大，平均為8.9次/m。
以上實施例的說明只是用於幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護範圍內。
對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。