一種高強度高鈦球團的製備方法

2023-08-03 15:15:31 2

一種高強度高鈦球團的製備方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種高強度高鐵護爐球團礦的製備方法，特別設及一種滿足大型高爐 應用要求的高鐵球團的製備方法，屬於鋼鐵冶金領域。
【背景技術】
[0002] 如何有效延長高爐爐缸的壽命，在保證高爐爐缸安全的情況下，既穩定高效生產， 又能創造良好的技術經濟指標，一直是各大鋼鐵企業所關注且不斷探索的課題。
[0003] 由於採用含鐵物料護爐具有工藝簡單、操作方便、使用靈活、見效快等優點，使得 其成為高爐冶煉長期護爐的常規方法，對於延長高爐一代爐齡，提高高爐綜合效益具有重 要作用。含鐵物料護爐的機理:在一定溫度下，Ti〇2部分同C和N進行還原反應，生成低價態 的TiC和TiN,並且溶於鐵水中，使得鐵水粘度增加，流動性降低;在爐缸侵蝕處，溶於鐵水中 的TiC和TiNW固溶體的形式結晶析出，形成保護層，從而達到護爐的目的。
[0004] 相比較於含鐵塊礦及含鐵燒結礦等護爐技術，含鐵護爐球團由於其具有冶金性能 好、品種多、含鐵率可變化等優點，而逐漸得到廣泛應用。並且，採用含鐵球團護爐，可避免 生料入爐對高爐的穩定生產帶來的不利影響，同時也可避免將含鐵物料加入到燒結礦中影 響燒結礦的生產質量指標。
[0005] 目前，使用的含鐵護爐球團的Ti化含量一般在1~10%左右，鐵品位53%~54%， 雖然其成品球團強度能達到2500N/PW上，滿足大型高爐的生產要求，然而對於一些爐體嚴 重受損的高爐來說，由於其護爐任務重，需要配入較多的護爐球團，但運種護爐方式會降低 入爐爐料的鐵品位，對高爐冶煉不利，不滿足高爐個性化的護爐要求。隨著含鐵球團護爐技 術及球團生產技術的發展，高鐵護爐球團（Ti〇2含量大於12%)，由於其不僅具有普通含鐵 球團在護爐中的優點，而且能承擔爐體嚴重受損的護爐任務，同時由於其含鐵高可W減少 運輸的成本，因而越來越受到重視。
[0006] 目前，高鐵護爐球團的生產面臨著諸多技術難題。隨著球團中Ti化含量提高，球團 的強度迅速降低，當球團中Ti化含量達到12%時，採用常規的球團製備方法，球團強度只能 達到2000N/P左右，特別是當Ti化含量超過20%後，球團強度降低到1000N/PW下，運種低強 度的球團加入到大型高爐(大於2500m 3)，在冶煉過程易破碎、粉化而影響高爐操作。因此， 生產高強度高鐵護爐球團（大於2500N/P)，滿足大型高爐對球團強度的要求，對高爐順行和 高爐長壽具有重要意義。

【發明內容】

[0007] 針對現有的高鐵護爐球團存在的缺陷，本發明的目的是在於提供一種Ti化質量百 分比含量高達12%~45%、且強度大於2500N/P，適用於大型高爐使用的護爐球團礦的製備 方法。
[000引為了實現上述技術目的，本發明提供了一種高強度高鐵球團的製備方法，該方法 包括W下步驟：
[0009] (I)將Ti化含量為12wt%~45wt%的混合物料進行高壓漉磨及潤磨處理，直至所 述混合物料比表面積達到1600cm 2~1900cm2/g後，製成球團；
[0010] (2)所述球團經過乾燥後，置於氧化氣氛中，按照如下賠燒制度進行氧化賠燒：
[0011] T = 1380.5X(100XCr〇'i6;
[0012] t = ：M.3Xln(100XC)-69.8;
[0013] 其中，
[0014] T為賠燒溫度，單位為°C;
[001引t為賠燒時間，單位為min;
[0016] C為Ti化質量百分比含量，％;
[0017] (3)賠燒球團置於1225°C~1250°C溫度下進行燒結後，冷卻。
[001引優選的方案，氧化氣氛中氧氣體積百分比含量在12% W上。
[0019] 優選的方案，乾燥溫度為200°C~450°C。
[0020] 優選的方案，燒結時間為40~70min。
[0021] 優選的方案，冷卻過程為：從燒結溫度冷卻到1000°C時，冷卻速度為40~70°C/ min;從1000°C冷卻到200°C時，冷卻速率為25~60°C/min。
[0022] 較優選的方案，冷卻球團強度大於2500N/P JeO的質量百分比含量低於1.8%。
[0023] 優選的方案，混合物料包含飢鐵磁鐵精礦、鐵中礦、鐵精礦、普通磁鐵精礦中的至 少一種礦物。
[0024] 較優選的方案，混合物料包含Iwt %~%的膨潤±粘結劑。
[0025] 較優選的方案，鐵精礦及鐵中礦的粒度要求-0.074mm質量百分比含量在85% W 上;飢鐵磁鐵精礦及普通磁鐵精礦的粒度要求-0.074mm質量百分比含量在80% W上。
[0026] 本發明的高強度高鐵護爐球團礦的製備方法包括W下具體步驟：
[0027] a、配礦:採用飢鐵磁鐵精礦、鐵中礦、鐵精礦、普通磁鐵精礦等進行配料，要求Ti化 的質量百分比含量為12%~45%，並加入配料質量1 %~2%的球團粘結劑膨潤±;
[00%] b、混勻:將步驟a所述配料進行充分混勻；
[0029] C、預處理:使用高壓漉磨及潤磨等方式對步驟b所得混勻配料進行預處理，使配料 的比表面積達到1600~1900cmVg;
[0030] d、造球:利用圓盤造球機將步驟C混勻配料進行造球；
[0031 ] e、烘乾:將步驟d所得生球在200°C~450°C的溫度下充分乾燥；
[0032] f、氧化賠燒:將步驟e得到的乾燥球按W下賠燒制度進行氧化賠燒：
[0033] 首先在低溫下進行賠燒，賠燒的溫度和時間分別按公式(1)和公式(2)控制：
[0034] T = 1380.5(100XC)-°'16 公式（1)
[0035] t = ：M.31n(100XC)-69.8 公式（2)
[0036] 其中：T為賠燒溫度rC)，t為賠燒時間(min)，C為Ti化質量百分比含量（％);
[0037] 賠燒氣氛中的氧氣體積百分比含量控制在12% W上；
[0038] g、然後在高溫下進行燒結，燒結最高溫度嚴格控制在1225~1250°C，燒結時間為 40~70min;
[0039] h、冷卻：將步驟g所述高溫燒結後的球團進行冷卻;嚴格控制冷卻速度，從最高溫 冷卻到1000 °C時，保持冷卻速度為40~70 °C/min，從1000 °C冷卻到200 °C時，W 25~60 °C/ min的速度進行冷卻，使最終球團中FeO的質量百分比含量低於1.8%;冷卻後，即獲得強度 大於2500N/P的高鐵護爐球團。
[0040]相對現有技術，本發明的技術方案帶來的有益效果：
[0041 ]大量研究表明：隨著球團中Ti化含量提高，球團的強度迅速降低，當球團中Ti化質 量百分比含量達到12%時，採用常規的球團製備方法獲得的球團強度只能達到2000N/P左 右，特別是當Ti化質量百分比含量超過20%後，球團強度降低到1000N/PW下，運種低強度 的球團加入到大型高爐，在冶煉過程易破碎、粉化而影響高爐操作。而本發明的技術方案， 可使球團中的Ti化質量百分比含量提高到12%~45%，同時強度達到2500N/PW上，滿足大 型高爐冶煉對球團強度的要求。
[0042] 本發明的技術方案優勢主要體現在W下幾點：
[0043] (1)本發明的技術方案，將球團物料粉碎至適當粒度及比表面積，有利於物料的氧 化及固結，獲得較高強度的球團。針對不同精礦的氧化難易程度，及各種精礦的氧化和固結 特徵，提出了與氧化固結相匹配的粒度及比表面積要求，不但有利於物料的充分氧化，而且 有利於固結，保證球團獲得較高的強度。
[0044] (2)本發明的技術方案通過低溫賠燒和高溫燒結進一步提高球團強度。先在低溫 下氧化，通過適宜的溫度和氧化時間，調控氧化過程物相的變化，使其生成最大量的Fe2〇3， 而避免鐵板鐵礦的形成；然後在高溫下固結，通過嚴格控制燒結溫度，使得發展Fe2〇3再結 晶。本發明控制高鐵球團的氧化過程和固結過程，促進有利於球團強度的礦物和顯微結構 的形成，從而進一步提高球團的強度，使之達到大型高爐的強度要求。
[0045] 本發明的技術方案是發明人通過大量的針對飢鐵磁鐵精礦、鐵精礦、鐵中礦、普通 磁鐵精礦等的氧化行為、物相演變規律，賠燒過程固結特徵、球團礦礦物組成和顯微結構等 試驗研究，W及尋找高鐵球團氧化、固結的影響因素和適宜條件，在上述基礎上開發而得到 的高強度高鐵球團生產方法，所生產的球團強度均達到了 2500N/P W上，解決了高鐵球團強 度低而不能應用於大型高爐的難題。
【具體實施方式】
[0046] 下面實施例旨在進一步對本
【發明內容】
的說明，而不是限制發明權利要求的保護範 圍。
[0047] 實例採用的飢鐵磁鐵精礦、鐵中礦、鐵精礦、普通磁鐵精礦、膨潤±化學成分見表1 [004引表1原料化學成分/%
[0049]

[(K)加]實施例1:
[0051 ]當高鐵球團中Ti化含量12 %時，採用飢鐵磁鐵精礦、鐵中礦進行配料，配料方案見 表2。其中，飢鐵磁鐵精礦粒度-0.074mm含量達到80 %，鐵中礦粒度-0.074mm含量達到85 %， 通過潤磨預處理混合料比表面積達到1650cmVg。將製備好的生球經450°C乾燥後，在T = 1380.5a00X12%)-*^'l6 = 925°C的條件下進行賠燒，賠燒時間為t = 34.31na00X12%)-69.8 = 16111111，然後在1225°(：的條件下進行燒結，燒結時間為7〇111111。燒結結束後，嚴格控制 冷卻速度，從最高溫冷卻到l〇〇〇°C時，保持冷卻速度為70°C/min，從1000°C冷卻到200°C時， W60°C/min的速度進行冷卻。得到的成品球團礦化學成分及強度指標見表2所示，可知，球 團礦中殘餘化0含量為0.56%，強度達到3148N/P，滿足大型高爐生產要求。
[0化2]實施例2:
[0053]當高鐵球團中Ti化含量25%時，採用飢鐵磁鐵精礦、鐵精礦、普通磁鐵精礦進行配 料，配料方案見表2。其中，飢鐵磁鐵精礦粒度-0.074mm含量達到80%，普通磁鐵精礦粒度-0.074mm含量為80%，鐵精礦粒度-0.074mm含量達到85%，通過潤磨預處理混合料比表面積 達到ISOOcm^Zg。將製備好的生球經300°C乾燥後，在T=1380.5(100X25%)-d'i6 = 825°C的 條件下進行賠燒，賠燒時間為t = 34.31n(100 X 25% )-69.8 = 40min，然後在1250°C的條件 下進行燒結，燒結時間為50min。燒結結束後，嚴格控制冷卻速度，從最高溫冷卻到1000°C 時，保持冷卻速度為50°C/min，從1000°C冷卻到200°C時，W40°C/min的速度進行冷卻。得到 的成品球團礦化學成分及強度指標見表2所示，可知，球團礦中殘餘化0含量為0.78%，強度 達到2876N/P，滿足大型高爐生產要求。
[0化4] 實施例3:
[0055] 當高鐵球團中Ti化含量45 %時，採用鐵精礦進行配料，配料方案見表2。鐵精礦粒 度-0.074mm含量達到85%，通過潤磨預處理混合料比表面積達到1900cmVg。將製備好的生 球經20(rC乾燥後，在T=1380.5(100X45%rLl 6 = 75(rC的條件下進行賠燒，賠燒時間為t = 34.31n(100X45%)-69.8 = 60min，然後在125(rC的條件下進行燒結，燒結時間為40min。 燒結結束後，嚴格控制冷卻速度，從最高溫冷卻到1000 °C時，保持冷卻速度為40°C /min，從 IOOCTC冷卻到200°C時，W25°C/min的速度進行冷卻。得到的成品球團礦化學成分及強度指 標見表2所示，可知，球團礦中殘餘化0含量為0.81 %，強度達到2596N/P，滿足大型高爐生產 要求。
[0056] 表2高鐵球團各配料方案下化學成分及抗壓強度
[00571
[00


【主權項】
1. 一種高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:包括以下步驟： (1) 將Ti02含量為12wt %~45wt %的混合物料進行高壓輥磨及潤磨處理，直至所述混合 物料比表面積達到1600cm2~1900cm 2/g後，製成球團； (2) 所述球團經過乾燥後，置於氧化氣氛中，按照如下焙燒制度進行氧化焙燒： T=1380.5X(100XC)-0.16; t = 34.3Xln(100XC)-69.8； 其中， T為焙燒溫度，單位為°c; t為焙燒時間，單位為min; C為Ti02質量百分比含量，％; (3) 焙燒球團置於1225 °C~1250 °C溫度下進行燒結後，冷卻。2. 根據權利要求1高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:所述的氧化氣氛中氧氣體 積百分比含量在12 %以上。3. 根據權利要求1高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:所述的乾燥溫度為200°C ~45(TC〇4. 根據權利要求1高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於：所述的燒結時間為40~ 70min〇5. 根據權利要求1高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:所述的冷卻過程為:從燒 結溫度冷卻到l〇〇〇°C時，冷卻速度為40~70°C/min;從1000°C冷卻到200°C時，冷卻速率為 25 ~60°C/min。6. 根據權利要求5高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:冷卻球團強度大於2500N/ P，FeO的質量百分比含量低於1.8%。7. 根據權利要求1~6任一項高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:所述的混合物 料包含釩鈦磁鐵精礦、鈦中礦、鈦精礦、普通磁鐵精礦中的至少一種原料。8. 根據權利要求7高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於：所述的混合物料包含 lwt%~2wt%的膨潤土粘結劑。9. 根據權利要求7高強度高鈦球團的製備方法，其特徵在於:所述的鈦精礦及鈦中礦的 粒度要求-〇.〇74mm質量百分比含量在85%以上;釩鈦磁鐵精礦及普通磁鐵精礦的粒度要 求-0.074mm質量百分比含量在80%以上。
【專利摘要】本發明公開了一種高強度高鈦球團的製備方法，該方法是將TiO2含量為12wt％～45wt％的混合物料進行高壓輥磨及潤磨處理後，製成球團；所述球團經過乾燥後，置於氧化氣氛中，進行低溫氧化焙燒，焙燒球團置於高溫下進行燒結後，冷卻，得到強度大於2500N/P，TiO2含量為12％～45％的高鈦球團，這種高鈦球團滿足2500m3以上大型高爐對球團強度的要求，起保護高爐爐襯的作用。
【IPC分類】C22B1/243, C22B1/02
【公開號】CN105714109
【申請號】CN201610224251
【發明人】甘敏, 範曉慧, 陳許玲, 劉樹, 姜濤, 李光輝, 袁禮順, 季志雲, 周陽, 呂薇, 黃柱成, 楊永斌, 郭宇峰, 李騫, 張元波, 高露, 何向寧, 呂均強, 周訓偉, 田志遠, 孫亞飛
【申請人】中南大學