一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法
2023-07-27 12:52:31
一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法
【專利摘要】一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，按以下步驟進行：（1）準備釩鈦礦細粉料、鐵礦細粉料和CaO粉；（2）製備釩鈦礦試樣、鐵礦試樣和CaO試樣；（3）測定含鉻型釩鈦磁鐵礦和鐵礦與CaO的同化性溫度；（4）測定液相流動性；（5）測定粘結相強度；（6）測定連晶強度；（7）建立資料庫；（8）對數據進行無量綱化處理；（9）按上述資料庫進行互補配礦。本發明的方法工作量小，效果顯著，可高效的應對日趨複雜的原料來源以及生產中的突發變料。
【專利說明】一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於礦物加工【技術領域】，特別涉及一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的 方法。
【背景技術】
[0002] 燒結礦是高爐煉鐵的主要原料，轉鼓強度是衡量燒結礦質量的重要指標，該指標 用來衡量燒結礦機械強度的好壞，轉鼓強度較高的燒結礦在入高爐冶煉時其粒度均勻透氣 性好，且在轉運過程中不易產生粉塵，可以保證高爐獲得良好的冶煉條件，提高高爐利用系 數和降低冶煉成本。
[0003] 我國有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，主要分布在攀西和承德地區，其中攀西地區已探 明的遠景儲量超過100億噸，承德地區已探明的儲量超過80億噸。f凡鈦磁鐵礦是一種多元 共生礦，主要以鐵、釩、鈦為主，含鉻型釩鈦礦不僅含有鐵、釩、鈦還伴隨有鉻，因此具有更高 的冶煉價值。同時，隨著富礦比例的減少以及鋼鐵生產面臨的生產成本等問題，在滿足生 產要求的情況下最大比例的使用高附加值的低廉的含鉻型釩鈦磁鐵礦具有重要的意義，然 而，對於燒結生產來說，由於含鉻型釩鈦燒結礦自身的特點，尤其是TiO 2的存在，其在燒結 過程產生高熔點的易碎的不具有粘結性的鈣鈦礦，同時減少了含鉻型釩鈦燒結礦中的有效 粘結相，從而導致含鉻型釩鈦燒結礦強度較低，常常不能滿足生產需求。
[0004] 因此為了提高燒結礦的轉鼓強度，往往需要通過改變原料結構，優化燒結工藝來 實現，如強化制粒，提高料層高度，優化布料，提高燒結礦的鹼度，控制水分，優化料溫等。但 是通過優化工藝提高燒結礦強度具有很大的滯後性，不能滿足現代燒結生產快速變料，且 每一次進行優化工藝均耗費大量的人力，物力以及財力，且傳統的改變原料結構措施往往 通過大量的燒結杯試驗來摸索，同樣需要消耗大量的人力，物力以及財力，且不能及時高效 的提高燒結礦的轉鼓強度。
【發明內容】
[0005] 針對現有優化含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法存在的上述問題，本發明提供一 種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，通過將含鉻型釩鈦磁鐵礦與鐵礦粉磨細後製成 試樣，測定試樣的同化性溫度，再測定鐵礦粉(不含釩鈦鉻）的液相流動性、粘接相強度和連 晶強度，建立資料庫用於選用鐵礦粉與該含鉻型釩鈦磁鐵礦配礦，快速、高效、低成本的獲 得最佳配礦方案。
[0006] 本發明的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法按以下步驟進行： 1、 將含鉻型釩鈦磁鐵礦粉細磨至粒度< 〇. 〇74mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小時， 製成釩鈦礦細粉料；將鐵礦粉細磨至粒度< 0. 074mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小時， 製成鐵礦細粉料；準備粒度3。
[0007] 上述方法中，在同一批實驗中各步驟均採用的相同的壓制壓力，保持相同的時間； 並且釩鈦礦試樣和鐵礦試樣的直徑相等，鐵礦試樣與氧化鈣試樣的直徑比為1: (2~3)。
[0008] 上述的步驟7中，當最低同化溫度小於1200°C時，判定鐵礦粉有高同化性；最低同 化溫度在120(Tl250°C範圍內時，判定鐵礦粉有較高同化性；最低同化溫度在125(Tl280°C 範圍內時，判定鐵礦粉有中等同化性；最低同化溫度大於1280°C時，判定鐵礦粉有弱同化 性；流動性指數在0. 7~1. 6之間為合理，低於0. 7說明試樣的流動性差；粘結相強度和連晶 強度大於2000N為合理。
[0009] 上述的步驟8中，無量綱化處理是指：設定同化性溫度1320°C時值為 1 ;設 定流動性指數>1. 6時值為5,1. (Tl. 6時值為4,0. 6~1. 0時值為3,0. 1~0. 6時值為2,〈0. 1 時值為1 ;設定粘結相強度>5000N時值為5，350(Γ5000Ν時值為4, 200(Γ3500Ν時值為3， 100(Γ2000Ν時值為2,〈1000Ν時值為1 ;設定連晶強度>5000Ν時值為5，3500?5000Ν時值 為 4, 200(Γ3500Ν 時值為 3, ΚΚΚΓ2000Ν 時值為 2,〈1000Ν 時值為 1。
[0010] 上述的步驟9中，為提高燒結礦中釩含量，在滿足轉鼓強度要求的情況下選取釩 鈦礦含量最多的配比；基於燒結基礎特性，對釩鈦粉優化配礦提高其強度時，首先考慮普粉 液相流動性，其次為粘結相強度和同化性，最後是連晶強度；通過研究各指標對轉鼓指數的 影響規律，得到各指標和試樣的權重標準。 toon] 上述方法完成後，對選出的一組或多組優選組合，進行燒結杯試驗，得到燒結礦後 按IS03271標準測定轉鼓強度，驗證其值是否達到要求。
[0012] 上述的含鉻型釩鈦鐵礦粉的鐵品位TFe在50. (Γ68. 0%，按照重量百分比含SiO2 3. (Γ5. 0%，TiO2 I. (Γ5. 0%，Cr2O3 0. 1?1. 0% ;上述的鐵礦粉的鐵品位TFe在54?65%，按重量百 分比含SiO2 4. 8?6· 5%。
[0013] 上述方法的原理在於：雖然釩鈦粉同化性、粘結相強度和連晶強度較好，但是由於 釩鈦粉液相流動性不足，造成釩鈦燒結礦中有效液相量不足，是導致釩鈦粉轉鼓強度較差 的最主要的原因，基於燒結基礎特性將液相流動性好的普粉與其進行優化配礦可有效提高 混合鐵粉的液相流動性，提高燒結礦粘結相數量，減少燒結礦孔洞，提高釩鈦燒結礦強度。 在有效液相量具有較適宜的水平下，粘結相強度及連晶強度對轉鼓強度有重要影響。
[0014] 傳統的燒結礦轉鼓強度的配礦優選方法，從本質上而言，屬於試探性配礦，故盲目 性大，從而耗費的人力、財力較多；並且由於不清楚鐵礦石的互補特性，很難實現真正意義 上的優選；按照本方法進行優選，使真正意義上的燒結自主優化配礦成為可能，通過對鐵礦 石的燒結基礎特性的把握，可建立同時滿足燒結礦成本優化和燒結礦轉鼓強度優化的新型 配礦系統，它不僅能準確預測燒結礦轉鼓強度，而且能根據對燒結礦的質量要求產生優化 的燒結配礦方案。
[0015] 本發明的特點在於不需要對燒結工藝進行改造，無需大量的燒結杯試驗，僅僅需 要通過對含鉻型釩鈦礦粉以及鐵礦粉(不含釩鈦鉻）的同化性、液相流動性、粘結相強度以 及連晶強度進行檢測，建立鐵礦粉四種特性的資料庫，根據含鉻型釩鈦粉四種特性的優劣， 選擇相應的互補性的鐵礦粉與其進行配礦，通過少量的燒結杯試驗就達到了優選含鉻型釩 鈦燒結礦轉鼓強度的目的，工作量小，效果顯著，可高效的應對日趨複雜的原料來源以及生 產中的突發變料。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發明的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法流程示意圖； 圖2為本發明的方法中步驟3的同化性測試方法示意圖；圖中上方試樣為鐵礦試樣，下 方為CaO試樣； 圖3為圖2的同化性測試結果圖，圖中兩種試樣相連接處的黑色部分為兩試樣進行了 同化反應的生成樣，圖中，A為沒有同化(兩者無反應)，B為同化反應(鐵礦試樣在CaO試樣 上留下一圈黑色印記)，C為過融(鐵礦試樣明顯變形）；進行同化反應時的溫度即為同化溫 度； 圖4為本發明的方法中步驟4的液相流動性測試方法示意圖；圖中，上方試樣為釩 鈦-CaO試樣或鐵-CaO試樣，下方為鎳片； 圖5為圖4的流動性測試結果圖，圖中上圖為反應前,試樣的面積為S1 ;下圖為反應後， 試樣的面積為S2 ;流動性指數=(S2- S1) / S1 ; 圖6為本發明的方法中步驟5的粘結相強度測試方法示意圖；圖中，上方試樣為釩 鈦-CaO試樣或鐵-CaO試樣，下方為鎳片； 圖7為本發明的方法中步驟6的連晶強度測試方法示意圖；圖中，上方試樣為釩 鈦-CaO試樣或鐵-CaO試樣，下方為鎳片； 圖8為本發明實施例1中的燒結礦在Leica DM1750M電子顯微鏡下得到的電子顯微 圖； 圖9為本發明實施例4中對比實驗獲得的燒結礦在Leica DM1750M電子顯微鏡下得到 的電子顯微圖。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0018] 本發明實施例中觀測顯微結構採用的設備為Leica DM1750M電子顯微鏡； 本發明實施例中採用的高溫實驗爐為SJ-2013紅外線快速高溫試驗爐。
[0019] 本發明實施例中採用的燒結設備為NEU-2012型燒結機。
[0020] 本發明實施例中採用的試樣製備設備為ZY-700型自動退模製樣器。
[0021] 本發明實施例中採用的抗壓強度測試設備為ZQYC-10C型抗壓強度測定儀。
[0022] 本發明實施例中製備的釩鈦礦試樣和鐵礦試樣的重量為0. 8~1. 0g，直徑8~10_ ; 製備的CaO試樣的重量為2. (Γ2. 5g，直徑16~25mm。
[0023] 本發明實施例中製備的釩鈦-CaO待燒結試樣、鐵-CaO待燒結試樣、釩鈦-CaO試 樣和鐵-CaO試樣的重量為0. 8~1. 0g，直徑8~10mm。
[0024] 本發明實施例中製備的試樣的高度為5mm。
[0025] 本發明實施例中燒結杯試驗的參數為：料層高度700mm，燒結杯直徑320mm，點火 負壓5. OkPa，燒結負壓10. OkPa，點火溫度1000°C，點火時間2min，鋪底料高度20mm，制粒 時間8min。
[0026] 本發明實施例中的含鉻型釩鈦鐵礦粉和鐵礦粉由承德建龍特殊鋼有限公司提供， 含鉻型釩鈦鐵礦粉的型號為HC、DB、HW、YT、JL和冊，鐵礦粉的型號為YD、NF或PT。
[0027] 實施例1 1、 將含鉻型釩鈦磁鐵礦粉細磨至粒度< 〇. 〇74mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小時， 製成釩鈦礦細粉料；將鐵礦粉細磨至粒度< 0. 074mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小時， 製成鐵礦細粉料；準備粒度< 〇. 〇74mm的CaO粉； 2、 將釩鈦礦細粉料在15~16Mpa壓制壓力下保持2~3min，製成圓柱狀的釩鈦礦試樣； 將鐵礦細粉料在15~16Mpa壓制壓力下保持2~3min，製成圓柱狀的鐵礦試樣；將CaO粉在 15~16Mpa壓制壓力下保持2~3min，製成圓柱狀的CaO試樣； 要求上述的各試樣在製備時在相同壓力下保持相同時間，並且釩鈦礦試樣和鐵礦試樣 的直徑相等，鐵礦試樣與氧化鈣試樣的直徑比為1:2. 5 ; 3、 將釩鈦礦試樣和鐵礦試樣分別放在CaO試樣的上面，然後放入高溫試驗爐，在空氣 氣氛中測定含鉻型釩鈦磁鐵礦和鐵礦與CaO的同化性溫度； 4、 將釩鈦礦細粉料和鐵礦細粉料分別與CaO粉按總鹼度為2. (Γ6. 0的配比混合均勻， 再在15~16Mpa壓制壓力下保持2~3min，分別製成圓柱狀的釩鈦-CaO試樣和鐵-CaO試樣； 將鑰;鈦-CaO試樣和鐵-CaO試樣分別放入高溫試驗爐，分別在1250± 10°C和氮氣氣氛條件 下恆溫燒結4~5min，然後分別測定兩種試樣的液相流動性； 5、 將釩鈦礦細粉料和鐵礦細粉料分別與CaO粉按總鹼度為I. 7~2. 7的配比混合均勻， 再在15~16Mpa壓制壓力下保持2~3min，分別製成圓柱狀的釩鈦-CaO待燒結試樣和鐵-CaO 待燒結試樣；將釩鈦-CaO待燒結試樣和鐵-CaO待燒結試樣分別放入高溫試驗爐，分別 在1280± 10°C和氮氣氣氛條件下恆溫燒結4?5min，分別製備成f凡鈦-CaO燒結後試樣和 鐵-CaO燒結後試樣，冷卻後分別採用壓力機測定兩種燒結後試樣的抗壓強度，即為鐵礦粉 和磁鐵礦粉的粘結相強度； 6、 將釩鈦試樣和鐵礦試樣分別放入高溫試驗爐，在1280± KTC和氮氣氣氛條件下恆溫 燒結4~5min，分別製備成釩鈦試燒結後試樣和鐵礦燒結後試樣，冷卻後分別在壓力機下測 定兩種燒結後試樣的抗壓強度，即為鐵礦粉和磁鐵礦粉的連晶強度； 7、 建立含鉻釩鈦鐵礦粉以及鐵礦粉的同化性、液相流動性、粘結相強度和連晶強度數 據庫； 資料庫如表1所示； 表1
【權利要求】
1. 一種提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於按以下步驟進行： (1) 將含鉻型釩鈦磁鐵礦粉細磨至粒度< 0. 074mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小 時，製成釩鈦礦細粉料；將鐵礦粉細磨至粒度< 0. 074mm，在110±2°C條件下烘乾至少2小 時，製成鐵礦細粉料；準備粒度3。
2. 根據權利要求1所述的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於在同一 批實驗中各步驟均採用的相同的壓制壓力，保持相同的時間；並且釩鈦礦試樣和鐵礦試樣 的直徑相等，鐵礦試樣與氧化鈣試樣的直徑比為1: (2~3)。
3. 根據權利要求1所述的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於所述 的步驟（7)中，當最低同化溫度小於1200°C時，判定鐵礦粉有高同化性；最低同化溫度在 120(Tl25(TC範圍內時，判定鐵礦粉有較高同化性；最低同化溫度在125(Tl280°C範圍內 時，判定鐵礦粉有中等同化性；最低同化溫度大於1280°C時，判定鐵礦粉有弱同化性；流動 性指數在0. 7~1. 6之間為合理，低於0. 7說明試樣的流動性差；粘結相強度和連晶強度大於 2000N為合理。
4. 根據權利要求1所述的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於所述的 步驟（8)中，無量綱化處理是指：設定同化性溫度1320°C時值為1 ;設定流動性指數>1. 6時 值為5,1. (Tl. 6時值為4,0. 6~1. 0時值為3,0. 1~0. 6時值為2,〈0. 1時值為1 ;設定粘結相 強度>5000N時值為5，3500?5000N時值為4, 2000?3500N時值為3,100(T2000N時值為2， 〈1000N時值為1 ;設定連晶強度>5000N時值為5，350(T5000N時值為4, 200(T3500N時值 為 3,100(T2000N 時值為 2,〈1000N 時值為 1。
5. 根據權利要求1所述的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於所述的 步驟（9)中，為提高燒結礦中釩含量，在滿足轉鼓強度要求的情況下選取釩鈦礦含量最多的 配比；基於燒結基礎特性，對釩鈦粉優化配礦提高其強度時，首先考慮普粉液相流動性，其 次為粘結相強度和同化性，最後是連晶強度；通過研究各指標對轉鼓指數的影響規律。
6. 根據權利要求1所述的提高含鉻型釩鈦燒結礦轉鼓強度的方法，其特徵在於所述的 含鉻型釩鈦鐵礦粉的型號為HC、DB、服、YT、JL和冊，鐵品位TFe在50. (T68. 0%，按照重量 百分比含Si02 3 . 0?5. 0%，Ti02 1. 0?5. 0%，Cr203 0. 1?1. 0% ;所述的鐵礦粉的型號為YD、NF或 P，鐵品位TFe在54?65%，按重量百分比含Si02 4. 8?6. 5%。
【文檔編號】G01N33/00GK104388669SQ201410612888
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月5日 優先權日:2014年11月5日
【發明者】薛向欣, 周密, 姜濤, 楊松陶 申請人:東北大學