一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法
阅读说明：本技术 一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法 (Sintering smelting method of titanium-containing sea placer ) 是由 俞飞 顾凤义 牛树林 韩萍 闫文凯 于 2021-11-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及海砂矿烧结技术领域,特别是涉及一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法。该方法包括如下步骤：向烧结矿中配加含钛海砂矿、含锰菲律宾矿、硼镁铁精粉和其他含铁矿粉；其他某种含铁矿粉的配料量为：X=X′(Y-X1-X2-X3)/Y；LF精炼废渣作为烧结熔剂加入；烧结矿二元碱度R-(2)=CaO/SiO-(2)的控制范围为1.9-2.0；高炉冶炼过程中控制高炉铁水中的Si+Ti的含量在0.3-0.5wt%；高炉炉渣的二元碱度R-(2)控制在1.10-1.15；渣铁出炉后可以经撇渣器的作用渣铁分离,铁水送炼钢车间吹炼,高炉渣经冲渣沟水淬后变为矿渣微粉的原料。解决了配加含钛海砂矿生产的烧结矿转鼓强度低,粒级差的问题。(The invention relates to the technical field of sea sand ore sintering, in particular to a sintering smelting method of titanium-containing sea sand ore. The method comprises the following steps: adding titanium-containing sea placer, manganese-containing Philippine ore, fine boron-magnesium-iron powder and other iron-containing ore powder into the sinter; the other iron-containing mineral powder comprises the following components in parts by weight: x = X' (Y-X1-X2-X3)/Y; adding LF refined waste residues as sintering flux; binary basicity R of sinter 2 =CaO/SiO 2 The control range of (A) is 1.9-2.0; controlling the content of Si and Ti in blast furnace molten iron to be 0.3-0.5wt% in the blast furnace smelting process; binary basicity R of blast furnace slag 2 Controlling the temperature to be 1.10-1.15; after the iron slag is discharged from the furnace, the iron slag can be separated through the action of a slag skimmer, the molten iron is sent to a steelmaking workshop for blowing, and the blast furnace slag is changed into the raw material of slag micro powder after water quenching through a slag sluiceway. Solves the problem of sintering in the production of sea sand ore containing titaniumLow drum strength of ore and poor grain size.)
技术领域
本发明涉及海砂矿烧结技术领域，特别是涉及一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法。
背景技术
海砂矿原名铁矿砂，是火山喷发出的浓浆被海水冲刷后形成的产物。我国目前进口的海砂矿主要产于印尼和新西兰。由于受铁矿石价格上涨影响，国内钢企逐步将眼光转向价格相对低廉的含钛海砂矿等非主流的矿石资源，但是由于含钛海砂矿含有大量的TiO2，在烧结和高炉冶炼生产过程中都产生很大影响，有时甚至造成恶性炉况的发生。含钛海砂矿的配加主要造成烧结矿的转鼓强度降低，粒级变差。通过研究发现产生烧结矿质量下降的原因是：随着TiO2含量的增加，黏结相中钙钛矿含量显著提高，铁酸钙呈降低趋势，玻璃相含量增加。铁酸钙的降低主要是因为TiO2的增加抢夺了形成铁酸钙所需要的CaO，而铁酸钙是烧结矿转鼓强度的主要来源，而玻璃相的增加就会造成烧结矿变脆，粒级就会变差。
配加含钛海砂矿的烧结矿在高炉冶炼时会产生炉渣粘稠，流动性差，渣铁分离困难，高炉透气性变差，容易产生炉墙结厚等情况。当渣中的TiO2被还原成Ti进入铁水，增加明显时，会造成炉缸缩小，炉缸的活跃性变差等情况，严重时会恶化炉况。
专利CN103924069A公开了一种以含铁印尼海砂精矿为原料制备氧化性球团的方法，它所要解决的技术问题是提供一种能较为经济和高效含钛海砂精选矿的生产高品质氧化性球团矿的氧化球团矿制备方法，但是该方法没有涉及含钛海砂矿在烧结矿上配加的影响及解决方案，以及利用专利提供的方法生产的氧化球团在高炉冶炼过程中所面临的高钛负荷对高炉炼铁生产带来的危害如何解决没有提供可行方案。
发明内容
本发明就是针对上述存在的缺陷而提供一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法,解决了配加含钛海砂矿生产的烧结矿转鼓强度低，粒级差的问题，同时解决了高炉冶炼含钛海砂矿生产的烧结矿时渣铁粘稠带来的一系列问题。降低了生产的配矿成本，同时保证了烧结矿质量和高炉的稳定顺行。并利用铁水中的Ti吹炼后由转炉下渣带到LF精炼，LF炉精炼造泡沫渣还原后进入钢水，对钢水进行固氮作用，提升钢材的延展性，另外钢材中含有微量的钛会显著提升钢材的焊接性能。再有为了提高高炉炉渣的流动性，来保证高炉的稳定顺行，在烧结矿含铁原料中配加了含锰约3.5wt%的含锰菲律宾矿，提高了炉渣和铁水中的锰含量，因此在保证高炉顺行的同时，钢中吹炼后的残锰得到提高，节省了炼钢过程对含锰合金的配料量，从而节约了生产成本。
为了实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法，该方法包括如下步骤：
S1、向烧结矿中配加以下含铁原料：含钛海砂矿、含锰菲律宾矿、硼镁铁精粉和其他含铁矿粉；
在保证含铁原料的总配料量不变的情况下，其他含铁矿粉的配加量较不配加含钛海砂矿、含锰菲律宾矿、硼镁铁精粉时缩减，但各种其他含铁矿粉之间的质量比例保持不变；其他某种含铁矿粉的配料量计算公式为：X=X′（Y-X1-X2- X3）/Y；
其中，X′为其他某种含铁矿粉在烧结矿不配加含钛海砂矿、含锰菲律宾矿、硼镁铁精粉时的配料量，单位：kg/t矿；
Y为含铁原料的总配料量，单位：kg/t矿；
X1为含钛海砂矿的配料量，单位：kg/t矿；
X2为硼镁铁精粉配料量，单位：kg/t矿；
X3为含锰菲律宾矿配料量，单位：kg/t矿；
S2、LF精炼废渣作为烧结熔剂的一部分加入，其加入量为10kg/t矿，其它熔剂根据二元碱度R2和MgO的控制范围调整加入量；
S3、烧结矿二元碱度R2=CaO/SiO2的控制范围为1.9-2.0；
S4、高炉冶炼：高炉冶炼过程中要控制高炉铁水中的Si+Ti的含量在0.3-0.5wt%之间；高炉炉渣的二元碱度R2控制在1.10-1.15；渣铁出炉后可以经撇渣器的作用渣铁分离，铁水送炼钢车间吹炼，高炉渣经冲渣沟水淬后变为矿渣微粉的原料。
进一步的，X1=50-80；X2=30；X3=30。
进一步的，海砂矿的部分成分为：TFe：55-58wt%，SiO2：4-5wt%，Al2O3：4-5wt%，TiO2：9-13wt%；
进一步的，烧结矿中的氧化镁含量控制范围2.0-2.5wt%。
进一步的，其他含铁矿粉包括混合粉、PB粉、国产精粉和其他含铁杂料。
本发明的有益效果为：
1、本发明解决了配加含钛海砂矿生产的烧结矿转鼓强度低、粒级差的问题，同时解决了高炉冶炼含钛海砂矿生产的烧结矿时渣铁粘稠带来的一系列问题，降低了生产的配矿成本，同时保证了烧结矿质量和高炉的稳定顺行；并利用铁水中的Ti吹炼后由转炉下渣带到LF精炼，LF炉精炼造泡沫渣还原后进入钢水，对钢水进行固氮作用，提升钢材的延展性；另外钢材中含有微量的钛会显著提升钢材的焊接性能；再有为了提高高炉炉渣的流动性，来保证高炉的稳定顺行，在烧结矿中配加了Mn含量约3.5wt%的含锰菲律宾矿，提高了炉渣和铁水中的锰含量，因此在保证高炉顺行的同时，钢中吹炼后的残锰得到提高，节省了炼钢过程对含锰合金的配加量，从而节约了生产成本。
2、针对配加含钛海砂矿后烧结矿的转鼓降低，铁酸钙含量降低，玻璃相增加的情况，解决方案是提升烧结矿碱度，也就是补充由于TiO2增加造成的钛酸钙增加，而夺走的铁酸钙形成所需的氧化钙CaO，另外针对玻璃相的增多造成的粒级变差，通过配加少量的硼镁铁精粉，硼镁铁精粉中的B2O3含量11wt%左右，B2O3在烧结矿中的存在能有效减少烧结矿高温液相在冷却过程中玻璃相的生成量，以此来确保烧结矿的粒级组成，也就是减少烧结的返矿量。
3、针对配加含钛海砂矿后烧结矿在高炉炼铁过程中产生炉渣粘稠造成的一系列不利于高炉生产的现象产生，针对这个问题的解决方案是提升烧结矿中氧化锰MnO的含量，本方法中使用的是含锰量在3.5wt%左右的含锰菲律宾矿配加到烧结矿中，来增加高炉炉渣中的MnO。经高炉冶炼后一部分氧化锰MnO会进入渣中，一部分会被还原后进入铁水中，进入渣中的氧化锰MnO会降低高炉渣的熔点和粘度，进入铁水的Mn也能有效提高铁水的流动性，另外为了确保高炉渣的性能得到改善，烧结矿中配加微量LF炉精炼废渣，利用LF精炼废渣中的氟化钙CaF2低熔点的特性来进一步降低高炉渣的熔点和提高高炉渣的流动性。
附图说明
图1为本发明中含钛海砂矿的烧结冶炼方法工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
本发明公开了一种含钛海砂矿的烧结冶炼方法，该方法包括如下步骤：
S1、向烧结矿中配加以下含铁原料：含钛海砂矿、Mn含量约3.5wt%的含锰菲律宾矿、B2O3含量为11wt%左右的硼镁铁精粉和常规使用的其他含铁矿粉，其他含铁矿粉包括混合粉、PB粉、国产精粉和其他含铁杂料；
（1）其中每吨烧结矿中上述原料的配料量为：含钛海砂矿50-80kg，含锰菲律宾矿30kg/t，硼镁铁精粉30kg/t；海砂矿的部分成分为：TFe：55-58wt%，SiO2：4-5wt%，Al2O3：4-5wt%，TiO2：9-13wt%；在烧结矿中配入硼镁铁精粉，是由于硼镁铁精粉带入烧结矿的B2O3具有阻止烧结矿玻璃矿相形成的作用，因此可以避免烧结矿粒级偏碎现象的发生，同时也保证了烧结矿的转鼓强度；烧结矿中配入含锰菲律宾矿是为了利用褐铁矿中的氧化锰提高炉渣和铁水的流动性；
（2）由于加入了含钛海砂矿、含锰菲律宾矿、硼镁铁精粉，在保证含铁原料的总配料量不变的情况下，其他含铁矿粉量需按比例缩减，但各种其他含铁矿粉之间的质量比例保持不变；比如：含钛海砂矿配料量为X1，硼镁铁精粉配料量30kg/t矿，含锰菲律宾矿配料量30kg/t矿，其他含铁矿粉种类假设有a、b、c、d该4种矿粉，各种矿粉的原配料量分别为Xa、Xb、Xc、Xd，（单位：kg/t矿）；含铁原料之前的总配料量Y=Xa+Xb+Xc+Xd（kg/t矿），配加含钛海砂矿、含锰菲律宾矿和硼镁铁精粉后，原先4种矿的配料量分别调整为：Xa（Y-X1-30-30）/Y、Xb（Y-X1-30-30）/Y、Xc（Y-X1-30-30）/Y、Xd（Y-X1-30-30）/Y；
（3）烧结矿中的氧化镁含量控制范围2.0-2.5wt%，较未配加含钛海砂时降低了0.5wt%，目的就是提高转鼓强度和改善烧结粒级，烧结矿中有了含锰菲律宾矿带入的氧化锰和LF精炼废渣带入的氟化钙CaF2来改善高炉内炉渣的流动性，不再需要氧化镁来调整炉渣性能，而且MgO含量高于2.5wt%时，烧结矿的强度和粒级会受影响；
S2、LF精炼废渣作为烧结熔剂的一部分加入，其加入量为10kg/t矿，其它熔剂根据二元碱度R2和MgO控制范围调整加入量；
S3、烧结矿二元碱度R2=CaO/SiO2的控制范围为1.9-2.0,碱度控制范围较未配加含钛海砂矿时的1.8-1.9提高了0.1，目的就是为铁酸钙的形成提供充足的氧化钙CaO；
S4、高炉冶炼：高炉冶炼过程中要控制高炉铁水中的Si+Ti的含量在0.3-0.5wt%之间，这是由于当铁水中Si+Ti含量大于0.5wt%时，二氧化钛被还原进入铁水的量增加，铁水的流动性会变差；当铁水中的Si+Ti小于0.3wt%时，高炉的炉温会偏低，高炉炉况有向凉倾向；而铁水中的Si+Ti的含量0.3-0.5wt%之间，铁水的流动性和炉渣的流动性以及炉温都处于较好的状态，是高炉顺行的理想操作区间；
为了获得高炉炉渣良好的流动性，高炉炉渣的二元碱度R2控制在1.10-1.15；良好的渣铁流动性在高炉内部软熔带滴落的渣铁可以快速渗入炉缸，出炉后可以经撇渣器的作用迅速渣铁分离，铁水送炼钢车间吹炼，高炉渣经冲渣沟水淬后变为矿渣微粉的原料。
以下通过多个实施例和对比例对上述方法进行具体介绍:
表1 实施例1-4和对比例的烧结矿部分原料配料表
表2实施例1-4和对比例的含钛海砂矿和烧结矿部分指标
表3 实施例1-4和对比例的高炉生产部分指标
实施例1：
按照表1，向烧结矿中配加含钛海砂矿50kg/t矿，成分为：TFe：55wt%，SiO2：5.0wt%，Al2O3：4.0wt%，TiO2：13.0wt%；配加硼镁铁精粉30kg/t矿，菲律宾矿30kg/t矿，其他含铁原料按比例缩减后按表1的数据配加，使得总含铁料配料量920kg/t矿，另外配加10kg/t矿的LF精炼废渣；返矿为循环用料，不计算在配料量中；
按上述配比生产的烧结矿转鼓强度75.2%，返矿量155kg/t矿，MgO含量2.5wt%，二元碱度R2为1.90；与对比例比较，烧结矿转鼓强度略微提升了0.2%，返矿量降低了5kg/t矿，反映粒级状况较对比例好，氧化镁含量降低了0.2wt%，烧结矿二元碱度提高了0.05；
按上述方案生产的烧结矿经高炉冶炼后铁水Si含量0.34wt%，Ti含量0.16wt%，Si+Ti量为0.50wt%，Mn含量0.49wt%。与对比例比较，高炉渣二元碱度R2为1.15，降低了0.03；高炉利用系数4.13吨/（立方米·天），略微升高0.01吨/（立方米·天），高炉渣中的MnO含量0.43wt%，升高了0.1wt%，TiO2含量2.50wt%，升高1.87wt%。
配加含钛海砂矿的烧结矿经高炉冶炼后，排出的渣铁再经撇渣器分离后，铁水运至炼钢吹炼，高炉渣水淬后做为矿渣微粉的原料。
实施例2：
烧结矿配加含钛海砂矿60kg/t矿，成分为：TFe：56wt%，SiO2：4.7wt%，Al2O3：4.4wt%，TiO2：11.6wt%；配加硼镁铁精粉30kg/t矿，菲律宾矿30kg/t矿，其他含铁原料按比例缩减后按表1的数据配加，总含铁料配料量920kg/t矿，另外配加10kg/t矿的LF精炼废渣；返矿为循环用料，不计算在配料量中。
按上述配比生产的烧结矿转鼓强度75.1%，返矿量157kg/t矿，MgO含量2.2wt%，二元碱度R2为1.93。和对比例比较，烧结矿转鼓强度略微提升了0.1%，返矿量降低了3kg/t矿，反映粒级状况较对比例好，氧化镁含量降低了0.5wt%，烧结矿碱度提高了0.08。
按上述方案生产的烧结矿经高炉冶炼后铁水Si含量0.13wt%，Ti含量0.17wt%，Si+Ti量为0.30wt%，Mn含量0.42wt%。与对比例比较，高炉渣二元碱度R2为1.13，降低了0.05；高炉利用系数4.12吨/（立方米·天），与对比例持平，高炉渣中的MnO含量0.46wt%，比对比例升高了0.13wt%；TiO2含量2.60wt%，比对比例升高1.97wt%。
配加含钛海砂矿的烧结矿经高炉冶炼后，排出的渣铁再经撇渣器分离后，铁水运至炼钢吹炼，高炉渣水淬后做为矿渣微粉的原料。
实施例3：
烧结矿配加含钛海砂矿70kg/t矿，成分为：TFe：57wt%，SiO2：4.3wt%，Al2O3：4.8wt%，TiO2：10.4wt%。配加硼镁铁精粉30kg/t矿，菲律宾矿30kg/t矿，其他含铁原料按比例缩减后按表1的数据配加，总含铁料配料量920kg/t矿，另外配加10kg/t矿的LF精炼废渣；返矿为循环用料，不计算在配料量中。
按上述配比生产的烧结矿转鼓强度75.0%，返矿量159kg/t矿，MgO含量2.3wt%，二元碱度R2为1.97。和对比例比较，烧结矿转鼓强度持平，返矿量降低了1kg/t矿，反映粒级状况较对比例略好，氧化镁含量降低了0.4wt%，烧结矿碱度提高了0.12。
按上述方案生产的烧结矿经高炉冶炼后铁水Si含量0.25wt%，Ti含量0.19wt%，Si+Ti量为0.44wt%，Mn含量0.46wt%。和对比例比较，高炉渣二元碱度R2为1.12，降低了0.06；高炉利用系数4.13吨/（立方米·天），略微升高0.01吨/（立方米·天）高炉渣中的MnO含量0.44wt%，升高了0.11wt%，TiO2含量2.58wt%，升高1.95wt%。
配加含钛海砂矿的烧结矿经高炉冶炼后，排出的渣铁再经撇渣器分离后，铁水运至炼钢吹炼，高炉渣水淬后做为矿渣微粉的原料。
实施例4：
烧结矿配加含钛海砂矿80kg/t矿，成分为：TFe：58wt%，SiO2：4.0wt%，Al2O3：5.0wt%，TiO2：9.0wt%。配加硼镁铁精粉30kg/t矿，菲律宾矿30kg/t矿，其他含铁原料按比例缩减后按表1的数据配加，总含铁料配料量920kg/t矿，另外配加10kg/t矿的LF精炼废渣；返矿为循环用料，不计算在配料量中。
按上述配比生产的烧结矿转鼓强度75.0%，返矿量160kg/t矿，MgO含量2.0wt%，二元碱度R2为2.00。和对比例比较，烧结矿转鼓强度持平，返矿量持平，反映粒级状况与对比例持平，氧化镁含量降低了0.7wt%，烧结矿碱度提高了0.15。
按上述方案生产的烧结矿经高炉冶炼后铁水Si含量0.21wt%，Ti含量0.22wt%，Si+Ti量为0.43wt%，Mn含量0.45wt%。和对比例比较，高炉渣二元碱度R2为1.10，降低了0.08；高炉利用系数4.12吨/（立方米·天），与对比例持平；高炉渣中的MnO含量0.45wt%，升高了0.12wt%，TiO2含量2.45wt%，升高1.82wt%。
配加含钛海砂矿的烧结矿经高炉冶炼后，排出的渣铁再经撇渣器分离后，铁水运至炼钢吹炼，高炉渣水淬后做为矿渣微粉的原料。
对比例：
烧结矿铁料配加为：混合粉320kg/t矿，PB粉370kg/t矿，国产精粉160kg/t矿，含铁杂料70kg/t矿，总的含铁原料配料量为920kg/t矿。未配含钛海砂矿，硼镁铁精粉，菲律宾矿，也没有配加10kg/t矿的精炼废渣。返矿为循环用料，不计算在配料量中。
按上述配比生产的烧结矿转鼓强度75.0%，返矿量160kg/t矿，MgO含量2.7wt%，二元碱度R2为1.85。
按上述方案生产的烧结矿经高炉冶炼后铁水Si含量0.40wt%，Ti含量0.06wt%，Si+Ti量为0.46wt%，Mn含量0.31wt%，高炉渣二元碱度R2为1.18，高炉利用系数4.12吨/（立方米·天），高炉渣中的MnO含量0.33wt%，TiO2含量0.63wt%。
烧结矿经高炉冶炼后，排出的渣铁再经撇渣器分离后，铁水运至炼钢吹炼，高炉渣水淬后做为矿渣微粉的原料。
从上述的4个实施例和对比例的比较可以看出，当烧结矿配加50-80kg/t矿的含钛海砂矿时，高炉渣中的TiO2明显升高，同时渣中的MnO也上升，从高炉的利用系数看，并没有低于烧结矿中未配加海砂矿时的高炉炉利用系数，说明通过本方法，TiO2升高给高炉渣和铁水带来的流动性变差，可以通过含锰的菲律宾矿和LF废渣得以解决。高炉的顺行程度并未因配加含钛海砂矿而受影响。
另外，配加含钛海砂矿的烧结矿的转鼓强度没有低于未配加含钛海砂矿的烧结矿，说明本方法通过提高烧结矿碱度R2，增加了烧结矿中的CaO含量，从而克服了TiO2含量增加，生成钙钛矿与生成铁酸钙抢夺CaO，而造成矿相中铁酸钙下降影响烧结矿转鼓强度的问题。烧结的返矿量也没有高于对比例，说明烧结矿粒级没有变差，本方法通过硼镁铁精粉的加入，成功解决了TiO2给烧结带来矿相中玻璃相增多的问题。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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