一種用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑及其製備方法與流程
2023-07-31 06:23:36 1
本發明涉及煉鐵領域，具體涉及一種用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑，以及製備該複合添加劑的方法。
背景技術：
在我國的承德、攀西地區，蘊藏著豐富的釩鈦磁鐵礦資源。釩鈦磁鐵礦是一種鐵、釩、鈦等多元素共生的複合礦，具有很高的綜合利用價值。現階段，我國釩鈦磁鐵礦的利用方式主要是製成燒結礦或球團礦送入高爐冶煉。另外，還有少量採用迴轉窯、轉底爐和氣基豎爐直接還原冶煉的工藝。
釩鈦磁鐵礦結構複雜、品位低、含鈦量高，給造塊和冶煉過程造成了很大的困難，屬於難選、難燒、難煉的礦石。不管是採用高爐還是氣基豎爐，冶煉釩鈦磁鐵礦都需要提供能夠滿足入爐要求的球團礦。我國在生產球團礦的過程中，主要以膨潤土作為添加劑。國內鋼鐵企業膨潤土的配加量大，導致球團礦的品位降低。並且，在高溫還原過程中，容易產生鐵橄欖石，不利於球團礦中鐵元素的有效還原，導致生產效率降低，能耗增加。因此，單獨使用膨潤土作為生產球團礦的添加劑，難以滿足生產要求。特別是當採用氣基豎爐工藝時，對球團質量要求更高。
因此，針對釩鈦磁鐵礦的成分和結構特點，開發出相應的製備釩鈦磁鐵礦球團的添加劑，對於有效利用釩鈦磁鐵礦資源具有重要意義。
技術實現要素：
針對上述問題，本發明旨在提供一種用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑，以及製備該種複合添加劑的方法。本發明提供的複合添加劑能夠提高釩鈦磁鐵礦球團的品位和強度，並且降低球團的焙燒溫度，提高球團的產品質量。
本發明提供了一種用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑，所述複合添加劑包括5～10重量份的粘結劑、20～30重量份的強化劑、60～75重量份的鎂質基體。
進一步的，所述複合添加劑的粒度小於200目，並且，粒度小於300目的複合添加劑質量佔比≥50％。
優選的，所述粘結劑為α澱粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物。所述強化劑為硼砂、mno2中的一種或兩種的混合物。
優選的，所述粘結劑為α澱粉、聚丙烯醯胺中的一種或兩種的混合物。所述強化劑為cacl2、硼砂、mno2中的一種或幾種的混合物。
進一步的，所述鎂質基體為菱鎂石或輕燒氧化鎂。
本發明還提供了一種製備上述複合添加劑的方法，包括：取5～10重量份的粘結劑、20～30重量份的強化劑、60～75重量份的鎂質基體混合均勻，然後研磨粉碎，得到所述複合添加劑。
本發明提供的用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑用量較少，只佔球團總重量的0.8～1.5％，對球團的品位影響較小。相比於傳統的由膨潤土製備的球團，採用本發明的複合添加劑，能夠提高釩鈦磁鐵礦球團的還原性指數和低溫還原粉化指數，並降低了還原膨脹指數。並且，本發明提供的複合添加劑，能夠提高釩鈦磁鐵礦球團的強度，降低其焙燒溫度，減少焙燒能耗，改善釩鈦磁鐵礦球團的冶金性能，提升了釩鈦磁鐵礦球團的產品質量。
具體實施方式
以下結合實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案以及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。
本發明首先提供了一種用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑。所述複合添加劑由粘結劑、強化劑、鎂質基體組成。其中，各組分的質量佔比為：粘結劑：強化劑：鎂質基體＝5～10：20～30：60～75。
本發明製備的複合添加劑為固體粉末狀，粒度均小於200目。並且，在所述複合添加劑中，粒度小於300目的複合添加劑的質量佔比≥50％。
本發明的粘結劑為α澱粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯醯胺中的一種或幾種的混合物，並且不限制混合物中各組分的質量佔比。
本發明中，選用的強化劑為cacl2、硼砂、mno2中的一種或幾種的混合物，並且不限制混合物中各組分的質量佔比。
其中，mno2在高溫下可分解產生o2。由於釩鈦磁鐵礦中feo的含量較高，在焙燒釩鈦磁鐵礦球團時，需要富氧鼓風，來保證feo可以充分氧化。因此，添加劑中含有mno2時，可以加強球團焙燒時的氧化氣氛。同時，mno2分解產生的mno可以作為fe3o4氧化生成fe2o3過程的催化劑。
cacl2對於釩鈦磁鐵礦球團的氧化焙燒過程具有強化作用，增大了釩鈦磁鐵礦球團的抗壓強度。並且，對於釩鈦磁鐵礦球團的還原粉化具有抑制作用。
硼砂可以有效降低釩鈦磁鐵礦球團焙燒過程的溫度，縮短焙燒過程的時間，降低能耗。
並且，在本發明的添加劑中，當粘結劑中含有聚丙烯酸鈉時，強化劑中則不應包含cacl2。因為，當聚丙烯酸鈉和cacl2溶解於水中時，聚丙烯酸鈉會以電解質的形態存在，易受ca2+的影響，形成不溶性鹽，引起分子交聯而凝膠化沉澱，從而降低添加劑的粘度。
本發明的鎂質基體選用菱鎂石或輕燒氧化鎂。菱鎂石和輕燒氧化鎂可以有效改善釩鈦磁鐵礦生球的質量，並提升釩鈦磁鐵礦球團的冶金性能。
相比於傳統的膨潤土添加劑，本發明製備的複合添加劑中sio2、p、s等有害物質的含量更少。由本發明的複合添加劑製備的釩鈦磁鐵礦球團，品位較高。並且，該釩鈦磁鐵礦球團的焙燒溫度可降低30～50℃，冶金性能大大改善。更進一步的，該釩鈦磁鐵礦球團的還原性指數提高了5～10％，低溫還原粉化指數提高了6％左右，還原膨脹指數降低了5～8％。
同時，本發明還提供了一種製備上述複合添加劑的方法。本發明的製備方法包括：取5～10重量份的上述粘結劑、20～30重量份的上述強化劑、60～75重量份的上述鎂質基體混合均勻，然後研磨粉碎，即得到能夠用於製備釩鈦磁鐵礦球團的複合添加劑。並且，經研磨粉碎的複合添加劑的目數均在200目以下。進一步的，粒度小於300目的複合添加劑的質量佔比不低於50％。
在製備釩鈦磁鐵礦球團時，加入的複合添加劑的質量佔比為：0.8～1.5％。
實施例1
將粘結劑、強化劑、鎂質基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，並且，粒度小於300目的粉末高於50wt％(wt％為質量百分數)，得到複合添加劑。其中，複合添加劑的組成為：粘結劑(聚丙烯酸鈉)5wt％、強化劑(硼砂80wt％、mno220wt％)25wt％、鎂質基體(菱鎂石)70wt％。
實施例2
將粘結劑、強化劑、鎂質基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，並且，粒度小於300目的粉末高於53wt％，得到複合添加劑。其中，複合添加劑的組成為：粘結劑(α澱粉60wt％、聚丙烯醯胺40wt％)5wt％、強化劑(硼砂50wt％、mno225wt％、cacl225wt％)20wt％、鎂質基體(輕燒氧化鎂)75wt％。
實施例3
將粘結劑、強化劑、鎂質基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，並且，粒度小於300目的粉末高於55wt％，得到複合添加劑。其中，複合添加劑的組成為：粘結劑(α澱粉)10wt％、強化劑(硼砂40wt％、mno230wt％、cacl230wt％)30wt％、鎂質基體(輕燒氧化鎂)60wt％。
採用釩鈦磁鐵礦精礦對實施例中製備的複合添加劑的性能進行了實驗驗證，來製備釩鈦磁鐵礦球團。對比實驗中，加入了2wt％的膨潤土作為添加劑。驗證實驗中，分別加入了1wt％的實施例1至實施例3製備的複合添加劑。對比實驗和驗證實驗中，保證造球參數和熱工制度一致。按照國家或行業標準的檢測方法，分別對對比實驗和驗證實驗製備的釩鈦磁鐵礦球團的性能指標進行了測定，見表1。
本發明選用的釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分為：tfe57.18wt％、feo16.67wt％、sio21.16wt％、al2o32.69wt％、cao0.16wt％、mgo1.98wt％、tio212.94wt％、v2o50.65wt％。並且，該釩鈦磁鐵礦精礦為固體粉末狀，其中粒徑在200目以下的粉末佔82.16wt％。該釩鈦磁鐵礦精礦的比表面積為1620cm2/g。
造球過程的參數為：造球時間：12min；造球水分含量：8.5wt％。
熱工制度的參數為：預熱溫度：950℃；預熱時間：18min；焙燒溫度：1250℃；焙燒時間：15min。
表1不同添加劑製備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團的質量指標
(備註：ri為還原度指數；rsi為自由還原膨脹指數，為體積膨脹；rdi為低溫還原粉化指數，以+3.15㎜計。)
由表1可知，由本發明的複合添加劑製備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團，其各個方面的性能指標均較由傳統的膨潤土作為添加劑製備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團優異。
最後應說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非對實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。