低品位釩鈦磁鐵礦粉生產天然微合金還原鐵粉的方法與流程

2023-06-01 21:37:31

本發明涉及還原鐵粉的生產方法，特別涉及一種低品位釩鈦磁鐵礦粉生產天然微合金還原鐵粉的方法。
背景技術：
：隨著礦產資源不斷被開採和利用，高品位礦逐漸減少，於是低品位礦進入了冶金工業，特別是低品位複雜礦產資源越來越多，難以簡單選別富集。遼西釩鈦磁鐵礦與攀西釩鈦磁鐵礦相比，具有自身的顯著特點，原礦中tio2含量4％-6％、tfe含量11％-13％，v2o5含量0.03％-0.10％，礦物構成中矽酸鐵成分高，礦物晶粒尺寸極細並呈彌散相互嵌布，不利於冶煉。遼西釩鈦磁鐵礦經過選礦過得到的鐵精礦，其中的礦物為伴生狀態，在常規的機械方法選別下無法將礦物進行分離。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是提供一種低品位釩鈦鐵粉生產天然微合金還原鐵粉的方法，該方法工藝合理，釩鈦磁鐵礦綜合利用率高，生產產品鐵粉純度高，加工成零件後強度高、硬度好。本發明的技術解決方案是：一種低品位釩鈦鐵粉生產天然微合金還原鐵粉的方法，其具體步驟如下：(1)超貧釩鈦磁鐵礦選礦將超貧釩鈦磁鐵礦經選礦後獲得tfe品位在44％～47％、tio2品位在20％～22％的釩鈦磁鐵礦粉；(2)配料、還原將釩鈦磁鐵礦粉、硫酸鈉、螢石和蘭炭按照質量比100:(5～7):(2～4):(5～7)轉入混料機混勻後，得到還原料，與還原劑一起裝入耐火罐中，裝料時，由耐火罐的中心至內緣依次分層裝入還原劑、還原料、還原劑，所述還原劑由冶金焦、蘭炭、白雲石和焦末組成，裝罐後進隧道窯進行還原，還原溫度為1100℃～1200℃，還原時間為30小時～40小時，冷卻到200℃以下，出窯卸罐；(3)磨選將經還原的釩鈦磁鐵礦粉經顎式破碎機破碎至粒度≤30mm，進入一段球磨機進行磨礦，出磨後，礦料經螺旋分級機分級粒度＞325目的粗料返回球磨再磨，粒度≤325目的細料進入水力旋流器再次分級，使經分級的細料100目～325目物料佔80％以上，進入一次磁選，一次磁選時磁場強度為400gs；粗料進入二段球磨，二段球磨出的粒度＞325目的粗物料返回二段球磨繼續球磨，細料經分級後進入一次磁選；一次磁選獲得的鐵精礦進入搖床重選，搖床後的鐵精礦進入精礦池濃縮脫水，入迴轉式烘乾爐烘乾，得到鐵精礦乾物料；搖床後的尾礦和一次磁選的富釩鈦料進入二次磁選，二次磁選時磁場強度為3800gs，得到精礦富釩鈦料和中鐵礦；(4)烘乾、霧化將鐵精礦乾物料壓塊後送入中頻爐熔融，對熔化的鐵水進行高壓水槍霧化，得到天然微合金還原鐵粉。進一步的，所述還原劑中冶金焦的質量含量為32％、蘭炭的質量含量為38％、白雲石的質量含量為10％、焦末的質量含量為20％。進一步的，步驟(2)裝料時，五個耐火罐為一柱，一柱裝還原料80kg～90kg，一柱裝還原劑50kg～60kg。進一步的，採用直徑305mm的耐火罐裝料時，由耐火罐的中心至內緣依次分層裝入的還原劑、還原料、還原劑形成的還原劑層直徑為130mm、還原料層厚度為55mm、還原劑層厚度為30mm。將提純的遼西釩鈦磁鐵礦鐵精粉、蘭炭還原劑、鹽類添加劑和催化劑均勻混合成待還原料，再與還原劑相互並不混合的間層式裝填於耐火罐中，通過隧道窯進行固體碳還原，還原料經破碎、一段磨礦、一次磁選、搖床、二段磨礦、二次磁選得到高品位鐵精粉，烘乾後，熔煉成鐵水高壓水槍霧化後，得到天然微合金還原鐵粉。其有益效果是：(1)還原藉助固體還原劑蘭炭和添加劑，固體還原劑將礦粉中的氧化鐵還原成金屬鐵，並在硫酸鈉和螢石的作用下，使金屬鐵顆粒聚集增大，最後達到可以分選的效果。(2)還原-磁選法製備鐵粉，其主要原理是將釩鈦磁鐵礦在固態條件下進行選擇性的直接還原，礦物中的鐵氧化物被還原成海綿鐵，而釩鈦仍保持氧化物形態，將所得產品細磨後分選可得高品位鐵精礦粉和富釩鈦料，鐵精礦粉中以固融形式存在的ti、v、co、ni等元素融入固溶體溶質原子鐵中，從而使合金固溶體強度與硬度提高。附圖說明圖1是本發明(對應實施例1)的工藝流程圖；圖2是本發明(對應實施例1)磨選工藝的流程圖；圖3時本發明使用的耐火罐的裝料示意圖；圖中：圖1-還原劑層ⅰ，2-模具ⅰ，3-還原料層，4-模具ⅱ，5-還原劑層ⅱ。具體實施方式實施例1(1)超貧釩鈦磁鐵礦選礦將tio2含量4.3％、tfe含量13％的朝陽釩鈦磁鐵礦，粉碎至粒度-50目，用磁選機進行兩級選礦，得到tfe品位在46.82％，tio2品位在20.25％的釩鈦鐵精礦，具體含量如表1所示；表1釩鈦磁鐵礦tfetio2spsio2caomgo％46.8220.250.0250.0517.832.981.13k2ona2oal2o3feomnofe2o3vv2o50.160.121.8418.680.6346.180.761.37(2)配料、還原將釩鈦磁鐵礦粉、硫酸鈉、螢石和蘭炭按照質量比100:7:3:5轉入混料機混勻後，裝入耐火罐中(裝料採用直徑305mm的耐火罐(壁厚2cm)裝料，裝料時，利用桶狀的模具ⅰ2和模具ⅱ4將耐火罐由中心至內緣分成三個區域依次裝入的還原劑、還原料、還原劑，耐火罐由中心至內緣依次形成直徑為130mm的還原劑層ⅰ1、厚度為55mm的還原料層、厚度為30mm的還原劑層ⅱ5，抽出模具)，還原劑組成為16kg、蘭炭19kg、白雲石5kg和焦末10kg；五個耐火罐為一柱，一柱裝還原料90kg，一柱裝還原劑50kg；裝罐後進入138米隧道窯進行還原，還原溫度為1100℃，高溫還原時間為40小時，將釩鈦磁鐵礦鐵精粉中的氧化鐵還原成海綿裝金屬鐵，還原金屬鐵顆粒聚集增大最後達到可以分選的效果，金屬鐵粒度常見為20μm～30μm，50μm～60μm次之，最大為70μm～100μm，鈦礦主要為五氧化三鈦(黑鈦石)，粒度為20μm～40μm，進行磨選處理可得到良好的鐵、鈦分離指標；產品冷卻到200℃以下出窯卸罐；(3)磨選將經還原的釩鈦磁鐵礦鐵精粉(釩鈦海綿鐵)經顎式破碎機破碎至粒度≤30mm，進入一段球磨機(φ1200×7000mm)進行磨礦，出磨後礦料經螺旋分級機分級粒度＞325目的粗料返回球磨再磨，粒度≤325目的的細料進入水力旋流器再次分級，分級後細料(100目～325目佔80％wt)進入一次磁選(ctb618型400gs)，粗料進入二段球磨(φ900×6000mm)，二段球磨出的粗物料返回二段球磨繼續球磨，細料(100目～325目佔81％wt)進入一次磁選；一次磁選獲得的鐵精礦進入搖床重選，搖床後的鐵精礦進入精礦池濃縮脫水準備烘乾，搖床後的尾礦和一次磁選的富釩鈦料進入二次磁選(ctb618型3800gs)，二次磁選，得到精礦富釩鈦料和中鐵礦；(4)烘乾、霧化將經濃縮脫水的鐵精礦進入迴轉式烘乾爐(φ1500×12000mm)進行乾燥，得到鐵精礦乾物料，將鐵精礦乾物料壓塊後送入中頻爐熔融(1500℃以上)，對熔化的鐵水進行高壓水槍霧化，得到天然微合金還原鐵粉。實施例2(1)超貧釩鈦磁鐵礦選礦將超貧釩鈦磁鐵礦經選礦後獲得tfe品位在44.2％、tio2品位在21.9％的釩鈦磁鐵礦粉；(2)配料、還原將釩鈦磁鐵礦粉、硫酸鈉、螢石和蘭炭按照質量比100:5:4:7轉入混料機混勻後，裝入耐火罐中(裝料採用直徑305mm的耐火罐裝料，裝料時，利用桶狀的模具ⅰ(半徑為65mm)和模具ⅱ(半徑為120mm)將耐火罐由中心至內緣分成三個區域依次裝入的還原劑、還原料、還原劑，耐火罐由中心至內緣依次形成直徑為130mm的還原劑層、厚度為55mm的還原料層、厚度為30mm的還原劑層ⅱ，抽出模具)，還原劑組成為19.2kg、蘭炭22.8kg、白雲石6kg和焦末12kg；五個耐火罐為一柱，一柱裝還原料80kg，一柱裝還原劑60kg；裝罐後進入138米隧道窯進行還原，還原溫度為1200℃，高溫還原時間為30小時，將釩鈦磁鐵礦鐵精粉中的氧化鐵還原成海綿鐵，冷卻到200℃以下出窯卸罐，金屬鐵粒度常見為20μm～30μm，50μm～60μm次之，最大為70μm～100μm，鈦礦主要為五氧化三鈦(黑鈦石)，粒度為20μm～40μm；(3)磨選將經還原的釩鈦磁鐵礦鐵精粉經顎式破碎機破碎至粒度≤30mm，進入一段球磨機(φ1200×7000mm)進行磨礦，出磨後礦料經螺旋分級機分級粒度＞325目的粗料返回球磨再磨，粒度≤325目的的細料進入水力旋流器再次分級，分級後細料(100目～325目佔81％wt)進入一次磁選(ctb618型400gs)，粗料進入二段球磨(φ900×6000mm)，二段球磨出的粗物料返回二段球磨繼續球磨，細料(100目～325目佔84％wt)進入一次磁選；一次磁選獲得的鐵精礦進入搖床重選，搖床後的鐵精礦進入精礦池濃縮脫水準備烘乾，搖床後的尾礦和一次磁選的富釩鈦料進入二次磁選(ctb618型3800gs)，二次磁選，得到精礦富釩鈦料和中鐵礦；(4)烘乾、霧化將經濃縮脫水的鐵精礦進入迴轉式烘乾爐(φ1500×12000mm)進行乾燥，得到鐵精礦乾物料，將鐵精礦乾物料壓塊後送入中頻爐熔融，對熔化的鐵水進行高壓水槍霧化，得到天然微合金還原鐵粉。實施例3(1)超貧釩鈦磁鐵礦選礦將超貧釩鈦磁鐵礦經選礦後獲得tfe品位在45.2％、tio2品位在21.1％的釩鈦磁鐵礦粉；(2)配料、還原將釩鈦磁鐵礦粉、硫酸鈉、螢石和蘭炭按照質量比100:6:2:6轉入混料機混勻後，裝入耐火罐中(裝料採用直徑305mm的耐火罐裝料，裝料時，利用桶狀的模具ⅰ和模具ⅱ將耐火罐由中心至內緣分成三個區域依次裝入的還原劑、還原料、還原劑，耐火罐由中心至內緣依次形成直徑為130mm的還原劑層、厚度為55mm的還原料層、厚度為30mm的還原劑層ⅱ，抽出模具)，還原劑組成為17.6kg、蘭炭20.9kg、白雲石5.5kg和焦末11kg；五個耐火罐為一柱，一柱裝還原料85kg，一柱裝還原劑55kg；裝罐後進入138米隧道窯進行還原，還原溫度為1150℃，高溫還原時間為35小時，將釩鈦磁鐵礦鐵精粉中的氧化鐵還原成海綿鐵，冷卻到200℃以下出窯卸罐，金屬鐵粒度常見為20μm～30μm，50μm～60μm次之，最大為70μm～100μm，還原後釩鈦磁鐵礦中鈦礦主要為五氧化三鈦(黑鈦石)，粒度為20μm～40μm；(3)磨選將經還原的釩鈦磁鐵礦鐵精粉經顎式破碎機破碎至粒度20mm～30mm，進入一段球磨機(φ1200×7000mm)進行磨礦，出磨後礦料經螺旋分級機分級粒度＞325目的粗料返回球磨再磨，粒度≤325目的的細料進入水力旋流器再次分級，分級後細料(100目～325目佔81％wt)進入一次磁選(ctb618型400gs)，粗料進入二段球磨(φ900×6000mm)，二段球磨出的粗物料返回二段球磨繼續球磨，細料(100目～325目佔82％wt)進入一次磁選；一次磁選獲得的鐵精礦進入搖床重選，搖床後的鐵精礦進入精礦池濃縮脫水準備烘乾，搖床後的尾礦和一次磁選的富釩鈦料進入二次磁選(ctb618型3800gs)，二次磁選，得到精礦富釩鈦料和中鐵礦；(4)烘乾、霧化將經濃縮脫水的鐵精礦進入迴轉式烘乾爐(φ1500×12000mm)進行乾燥，得到鐵精礦乾物料，將鐵精礦乾物料壓塊後送入中頻爐熔融，對熔化的鐵水進行高壓水槍霧化，得到天然微合金還原鐵粉。表2本發明實施例1～實施例3身纏的天然微合金還原鐵粉的各元素指標表(單位：wt％)從檢驗數值看，利用朝陽釩鈦磁鐵礦生產的天然微合金還原鐵粉已達到微合金鐵粉的各項指標要求。其強度和耐磨性比用普通鐵粉或在普通鐵粉中人為加入等量級氧化物所制零件的性能都要高。合金元素的作用是鐵粉在運輸和後序的加工過程中不會產生偏析消除成分偏析起著穩定奧氏體的作用，用於製作燒結件時，燒結冷卻後，燒結材料顯微結構中殘留的奧氏體，能提高燒結件尺寸的一致性，從而使製造的燒結零件較易保持精密尺寸公差，能夠有效的提高粉末冶金零件燒結狀態的力學性能，提高零件的韌性與衝擊性能。合金元素做成零件後，在燒結後可提高零件地力學性能，在進行熱處理後，一般用於高強度、高精度的結構零件。同時用朝陽釩鈦磁鐵礦生產的天然微合金還原鐵粉為低磷、低硫的合金鐵粉。同時這種鐵粉更適合作為合金鐵粉的鐵基粉，另外在霧化過程中可以根據客戶的需要添加其他元素，使合金鐵粉具有更優越的性能，和具有更廣泛的用途。並且朝陽地區具有得天獨厚的礦石儲蓄優勢，因此用朝陽釩鈦磁鐵礦生產天然微合金還原鐵粉有大好的發展前景，為中國冶金行業指明新的方向。朝陽金河粉末冶金材料有限公司採用釩鈦鐵礦製取的天然微合金高端還原鐵粉的應用試驗研究表明，採用該還原鐵粉試製的abs齒環、叉車補油泵齒輪，經朝陽晟博粉末冶金製品有限公司檢測室檢測，其外觀尺寸及物理機械性能均達到質量要求，該還原鐵粉可以製造中強度的粉冶製品，這一點是普通還原鐵粉難以達到的，主要原因是該鐵粉固溶有多種微量合金元素，是一種天然微合金鐵粉。因此採用釩鈦鐵精礦製取的還原鐵粉定位為具有高附加值的、可以用於製造中高強度粉冶製品的粉末冶金鐵粉。以上僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。當前第1頁12