阅读说明：本技术 一种适用于回转窑炼铁工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的制备方法 (Preparation method of vanadium titano-magnetite carbon-containing pellets suitable for rotary kiln iron-making process ) 是由 丁学勇 王博 张笑菲 刘程宏 居天华 于 2021-06-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于回转窑炼铁工艺且可快速获得高于75％金属化率的钒钛磁铁矿含碳球团的制备方法。该方法采用双层球团制备工艺,球团内部以具有高挥发份(＞30％)的褐煤作还原剂,添加适量黏结剂(2.5％糖蜜)并按C/O＝1配加钒钛磁铁矿粉,混合均匀后作为新型球团核心层；外部涂覆以低挥发分无烟煤为还原剂,添加适量黏结剂(1％特制腐殖酸钠)并按C/O＝1配加钒钛磁铁矿粉,混合均匀后覆盖在球团核心层外。内部高挥发还原剂可以极大地提高整体球团的还原速率,外部配加无烟煤既可以起到防止球团二次氧化的作用,同时提高球团的抗压强度。本发明解决了回转窑工艺下钒钛磁铁矿预还原速度慢、金属化率低的问题。(The invention discloses a preparation method of vanadium titano-magnetite carbon-containing pellets which are suitable for a rotary kiln iron-making process and can quickly obtain the metallization rate higher than 75%. The method adopts a double-layer pellet preparation process, lignite with high volatile content (more than 30%) is used as a reducing agent in pellets, a proper amount of a binding agent (2.5% of molasses) is added, vanadium-titanium magnetite powder is added according to C/O (carbon/oxygen) 1, and the mixture is uniformly mixed to be used as a novel pellet core layer; the exterior of the pellet is coated with anthracite with low volatile component as a reducing agent, a proper amount of adhesive (1% special sodium humate) is added, vanadium-titanium magnetite powder is added according to the proportion of C/O1, and the mixture is uniformly mixed and then covered outside the core layer of the pellet. The inside high volatile reducing agent can greatly improve the reduction rate of the whole pellet, and the outside is added with anthracite, so that the secondary oxidation of the pellet can be prevented, and the compressive strength of the pellet is improved. The invention solves the problems of low pre-reduction speed and low metallization rate of the vanadium titano-magnetite in the rotary kiln process.)

一种适用于回转窑炼铁工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的制备 方法

技术领域

本发明属于炼铁原料制备领域，涉及一种利于钒钛磁铁矿在回转窑工艺下快速还原的球团制备方法。

背景技术

回转窑设备因其对原料适用范围广、产品质量稳定，在炼铁领域中被广泛使用。在我国攀西地区，蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿和煤炭资源，十分适合采用煤基非高炉工艺进行冶炼。在以回转窑作为冶炼钒钛磁铁矿的预还原工艺设备时，为了防止回转窑“结圈”现象，回转窑的工作温度被限制在1000℃附近，而还原温度偏低会导致钒钛磁铁矿的预还原效率低，其金属化率一般只能达到50～60％。而一般熔融还原炼铁工艺的熔炼炉炉料入炉都要求其金属化率必须大于70％。

与传统的氧化球团相比，含碳球团具有还原速度快、抗氧化能力强的优点。现有的钒钛磁铁矿含碳球团制备方法通常采用低挥发分煤粉作为还原剂，在1000℃保温1h条件下，只能获得金属化率60％左右的产品。而当采用高挥发分煤粉作为还原剂时，金属化率会提升，但球团在实际生产用回转窑内的还原过程中容易破裂，产生大量粉末，影响回转窑正常运行。如何兼顾钒钛磁铁矿含碳球团的强度和预还原金属化率，是目前回转窑预还原工艺面临的重要问题。

因此，本发明旨在提供一种适用于回转窑预还原工艺的钒钛磁铁矿含碳球团制方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于回转窑预还原工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的制备方法，以达到钒钛磁铁矿的快速预还原并保证球团足够强度以减少还原过程球团的粉化。

为了实现上诉目的，本发明提供了一种适用于回转窑预还原工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的制备方法，所述方法包括以下步骤：a、配料：通过分析不同还原剂固定碳含量和钒钛磁铁矿化学成分，在钒钛磁铁矿中分别配加不同性质的煤粉，并添加粘结剂后形成A、B两种配方。b、混料：使用混料机将A、B两种配方分别混合均匀。c、焖料：使用喷雾器为每种配方添加7wt％-10wt％的蒸馏水，封存在密闭容器内，在25-35℃恒温烘箱内保存15-25min。d、一次造球：首先取n质量的A配方在圆盘造球机上进行造球，所成球团大小需保持均匀一致，可将过大或过小的球团挑选出来经破碎后重新造球。e、二次造球：取m质量的B配方，在上述d步骤的基础上继续造球，使B配方物料均匀覆盖在A配方球团外层。f、烘干备用：在100-110℃恒温烘箱中对球团进行5h以上干燥处理，排除球团内多余水分，增加球团的抗压强度。

根据本发明的一个优选方案，A、B配方中的煤粉选择需提前进行单独的还原实验，以确保单独使用A配方时，预还原球团金属化率大于70％；单独使用B配方时，预还原球团强度明显强于A配方球团。如A配方中煤粉选取高挥发分(＞30％)、低灰分的煤粉，B配方则选择低挥发分(＜15％)、适宜灰分(15％-20％)的煤粉，两种煤粉可按以下工业分析选取：A配方中煤粉：固定碳含量≥55％；挥发分含量≥30％；灰分含量＜10％；水分含量＜5％。B配方中煤粉：固定碳含量＞65％；挥发分含量＜15％；灰分含量15％-20％；水分含量＜5％。

根据本发明的一个优选方案，A、B配方采用不同配量的不同黏结剂。其中，内层A配方选择添加2wt％-3wt％的糖蜜，糖蜜在还原过中全部挥发，不会影响球团矿的品位；外层B配方选择添加1wt％-1.5wt％的腐殖酸钠，可以强化外层的黏结涂覆效果，增强外层抗压强度。

A、B配方中煤粉和钒钛磁铁矿的配加量按C/O＝1配置。A、B配方使用混料机进行混料，混料时间控制在5min以上,焖料采用喷雾器进行物料的润湿。

根据本发明的一个优选方案，造球中使用的A、B配方的质量控制在n:m＝3:1左右。A配方继续增多，球团的强度将大幅度下降；A配方减少，球团金属化率将小于纯A配方球团。B配方增多，球团强度小幅度提高，但整体球团金属化率将下降；B配方继续降低，双层球团强度将大幅度降低。

一种适用于回转窑预还原工艺的钒钛磁铁矿含碳球团的应用，将上述钒钛磁铁矿含碳球团制备方法制得的球团放入工业生产用回转窑或回转窑类反应器(如可旋转卧式管式炉)内还原，还原温度为1000℃，还原时间为60min，气氛条件为氮气气氛或弱还原气氛。

本发明的有益效果为：本发明的方法与传统含碳球团相比，采用两种不同性质煤粉，充分利用了球团内层高挥发含量煤粉还原性好的优势，可以极大地提高钒钛磁铁矿的还原效率，从而在工业生产用回转窑所限定的较低还原温度条件，并在较短时间下获得符合标准的金属化率产品；同时，利用外层灰分成分偏高的煤粉可以增强整体球团抗压强度的特性，强化球团抗压强度，减少还原过程球团粉化率。含高挥发分的煤粉一般还原性更好，球团孔隙率大、强度低；含高灰分煤粉一般还原性较弱，球团孔隙率低、强度高。通过一定配比和分配内外层配料质量，可以让两种煤粉的优良性能得到充分发挥，在获得高金属化率钒钛磁铁矿球团的同时，球团的强度得到了保障。

具体实施方式

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实施例1：

本实施例中所采用的钒钛磁铁矿和A、B配方煤粉的成分分别见表1和表2，两种配方中煤粉和钒钛磁铁矿粉按煤粉中固定碳含量和钒钛磁铁矿中铁氧化物中的氧含量的比值为1配置。A配方黏结剂选取糖蜜，B配方黏结剂为腐殖酸钠，其添加量分别占A、B配方中煤粉和钒钛磁铁矿质量总和的2.5％和1％。通过单独制备A配料球团1，B配料球团2和按A、B配料质量比3:1制备双层球团3。在可旋转卧式管式炉中还原，管式炉转速为2r/min，还原温度为1000℃，还原时间为60min，还原在通氮气条件下进行。如表3所示，所得球团1金属化率为73.58％，球团2金属化率为65.24％，球团3金属化率为75.34％；球团1抗压强度为128N，球团2抗压强度为537N，球团3抗压强度为487N。

表1钒钛磁铁矿成分(wt/％)

表2煤粉成分分析(wt/％)

表3实施例1中的球团的金属化率(％)和抗压强度(N)

实施例2：

本实施例中采用的钒钛磁铁矿及球团制备步骤与例1中相同。A、B配方中煤粉成分分析如表4所示。通过单独制备A配量球团4，B配料球团5和按A、B配料质量比3:1制备双层球团6。在可旋转卧式管式炉中还原，管式炉转速为2r/min，还原温度为1000℃，还原时间为60min，还原气氛为氮气条件。如表5所示，所得球团4金属化率为70.69％，球团5金属化率为63.19％，球团6金属化率为71.92％；球团4抗压强度为137N，球团5抗压强度为581N，球团6抗压强度为491N。

表4煤粉成分分析(wt/％)

表5实施例2中的球团的金属化率(％)和抗压强度(N)