一种高强度高钛球团的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种高强度高铁护炉球团矿的制备方法，特别设及一种满足大型高炉 应用要求的高铁球团的制备方法，属于钢铁冶金领域。
【背景技术】
[0002] 如何有效延长高炉炉缸的寿命，在保证高炉炉缸安全的情况下，既稳定高效生产， 又能创造良好的技术经济指标，一直是各大钢铁企业所关注且不断探索的课题。
[0003] 由于采用含铁物料护炉具有工艺简单、操作方便、使用灵活、见效快等优点，使得 其成为高炉冶炼长期护炉的常规方法，对于延长高炉一代炉龄，提高高炉综合效益具有重 要作用。含铁物料护炉的机理:在一定溫度下，Ti〇2部分同C和N进行还原反应，生成低价态 的TiC和TiN,并且溶于铁水中，使得铁水粘度增加，流动性降低;在炉缸侵蚀处，溶于铁水中 的TiC和TiNW固溶体的形式结晶析出，形成保护层，从而达到护炉的目的。
[0004] 相比较于含铁块矿及含铁烧结矿等护炉技术，含铁护炉球团由于其具有冶金性能 好、品种多、含铁率可变化等优点，而逐渐得到广泛应用。并且，采用含铁球团护炉，可避免 生料入炉对高炉的稳定生产带来的不利影响，同时也可避免将含铁物料加入到烧结矿中影 响烧结矿的生产质量指标。
[0005] 目前，使用的含铁护炉球团的Ti化含量一般在1~10%左右，铁品位53%~54%， 虽然其成品球团强度能达到2500N/PW上，满足大型高炉的生产要求，然而对于一些炉体严 重受损的高炉来说，由于其护炉任务重，需要配入较多的护炉球团，但运种护炉方式会降低 入炉炉料的铁品位，对高炉冶炼不利，不满足高炉个性化的护炉要求。随着含铁球团护炉技 术及球团生产技术的发展，高铁护炉球团（Ti〇2含量大于12%)，由于其不仅具有普通含铁 球团在护炉中的优点，而且能承担炉体严重受损的护炉任务，同时由于其含铁高可W减少 运输的成本，因而越来越受到重视。
[0006] 目前，高铁护炉球团的生产面临着诸多技术难题。随着球团中Ti化含量提高，球团 的强度迅速降低，当球团中Ti化含量达到12%时，采用常规的球团制备方法，球团强度只能 达到2000N/P左右，特别是当Ti化含量超过20%后，球团强度降低到1000N/PW下，运种低强 度的球团加入到大型高炉(大于2500m 3)，在冶炼过程易破碎、粉化而影响高炉操作。因此， 生产高强度高铁护炉球团（大于2500N/P)，满足大型高炉对球团强度的要求，对高炉顺行和 高炉长寿具有重要意义。
【发明内容】
[0007] 针对现有的高铁护炉球团存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种Ti化质量百 分比含量高达12%~45%、且强度大于2500N/P，适用于大型高炉使用的护炉球团矿的制备 方法。
[000引为了实现上述技术目的，本发明提供了一种高强度高铁球团的制备方法，该方法 包括W下步骤：
[0009] (I)将Ti化含量为12wt%~45wt%的混合物料进行高压漉磨及润磨处理，直至所 述混合物料比表面积达到1600cm 2~1900cm2/g后，制成球团；
[0010] (2)所述球团经过干燥后，置于氧化气氛中，按照如下赔烧制度进行氧化赔烧：
[0011] T = 1380.5X(100XCr〇'i6;
[0012] t = ：M.3Xln(100XC)-69.8;
[0013] 其中，
[0014] T为赔烧溫度，单位为°C;
[001引t为赔烧时间，单位为min;
[0016] C为Ti化质量百分比含量，％;
[0017] (3)赔烧球团置于1225°C~1250°C溫度下进行烧结后，冷却。
[001引优选的方案，氧化气氛中氧气体积百分比含量在12% W上。
[0019] 优选的方案，干燥溫度为200°C~450°C。
[0020] 优选的方案，烧结时间为40~70min。
[0021] 优选的方案，冷却过程为：从烧结溫度冷却到1000°C时，冷却速度为40~70°C/ min;从1000°C冷却到200°C时，冷却速率为25~60°C/min。
[0022] 较优选的方案，冷却球团强度大于2500N/P JeO的质量百分比含量低于1.8%。
[0023] 优选的方案，混合物料包含饥铁磁铁精矿、铁中矿、铁精矿、普通磁铁精矿中的至 少一种矿物。
[0024] 较优选的方案，混合物料包含Iwt %~%的膨润±粘结剂。
[0025] 较优选的方案，铁精矿及铁中矿的粒度要求-0.074mm质量百分比含量在85% W 上;饥铁磁铁精矿及普通磁铁精矿的粒度要求-0.074mm质量百分比含量在80% W上。
[0026] 本发明的高强度高铁护炉球团矿的制备方法包括W下具体步骤：
[0027] a、配矿:采用饥铁磁铁精矿、铁中矿、铁精矿、普通磁铁精矿等进行配料，要求Ti化 的质量百分比含量为12%~45%，并加入配料质量1 %~2%的球团粘结剂膨润±;
[00%] b、混匀:将步骤a所述配料进行充分混匀；
[0029] C、预处理:使用高压漉磨及润磨等方式对步骤b所得混匀配料进行预处理，使配料 的比表面积达到1600~1900cmVg;
[0030] d、造球:利用圆盘造球机将步骤C混匀配料进行造球；
[0031 ] e、烘干:将步骤d所得生球在200°C~450°C的溫度下充分干燥；
[0032] f、氧化赔烧:将步骤e得到的干燥球按W下赔烧制度进行氧化赔烧：
[0033] 首先在低溫下进行赔烧，赔烧的溫度和时间分别按公式(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为赔烧溫度rC)，t为赔烧时间(min)，C为Ti化质量百分比含量（％);
[0037] 赔烧气氛中的氧气体积百分比含量控制在12% W上；
[0038] g、然后在高溫下进行烧结，烧结最高溫度严格控制在1225~1250°C，烧结时间为 40~70min;
[0039] h、冷却：将步骤g所述高溫烧结后的球团进行冷却;严格控制冷却速度，从最高溫 冷却到1000 °C时，保持冷却速度为40~70 °C/min，从1000 °C冷却到200 °C时，W 25~60 °C/ min的速度进行冷却，使最终球团中FeO的质量百分比含量低于1.8%;冷却后，即获得强度 大于2500N/P的高铁护炉球团。
[0040]相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：
[0041 ]大量研究表明：随着球团中Ti化含量提高，球团的强度迅速降低，当球团中Ti化质 量百分比含量达到12%时，采用常规的球团制备方法获得的球团强度只能达到2000N/P左 右，特别是当Ti化质量百分比含量超过20%后，球团强度降低到1000N/PW下，运种低强度 的球团加入到大型高炉，在冶炼过程易破碎、粉化而影响高炉操作。而本发明的技术方案， 可使球团中的Ti化质量百分比含量提高到12%~45%，同时强度达到2500N/PW上，满足大 型高炉冶炼对球团强度的要求。
[0042] 本发明的技术方案优势主要体现在W下几点：
[0043] (1)本发明的技术方案，将球团物料粉碎至适当粒度及比表面积，有利于物料的氧 化及固结，获得较高强度的球团。针对不同精矿的氧化难易程度，及各种精矿的氧化和固结 特征，提出了与氧化固结相匹配的粒度及比表面积要求，不但有利于物料的充分氧化，而且 有利于固结，保证球团获得较高的强度。
[0044] (2)本发明的技术方案通过低溫赔烧和高溫烧结进一步提高球团强度。先在低溫 下氧化，通过适宜的溫度和氧化时间，调控氧化过程物相的变化，使其生成最大量的Fe2〇3， 而避免铁板铁矿的形成；然后在高溫下固结，通过严格控制烧结溫度，使得发展Fe2〇3再结 晶。本发明控制高铁球团的氧化过程和固结过程，促进有利于球团强度的矿物和显微结构 的形成，从而进一步提高球团的强度，使之达到大型高炉的强度要求。
[0045] 本发明的技术方案是发明人通过大量的针对饥铁磁铁精矿、铁精矿、铁中矿、普通 磁铁精矿等的氧化行为、物相演变规律，赔烧过程固结特征、球团矿矿物组成和显微结构等 试验研究，W及寻找高铁球团氧化、固结的影响因素和适宜条件，在上述基础上开发而得到 的高强度高铁球团生产方法，所生产的球团强度均达到了 2500N/P W上，解决了高铁球团强 度低而不能应用于大型高炉的难题。
【具体实施方式】
[0046] 下面实施例旨在进一步对本
【发明内容】
的说明，而不是限制发明权利要求的保护范 围。
[0047] 实例采用的饥铁磁铁精矿、铁中矿、铁精矿、普通磁铁精矿、膨润±化学成分见表1 [004引表1原料化学成分/%
[0049]
[(K)加]实施例1:
[0051 ]当高铁球团中Ti化含量12 %时，采用饥铁磁铁精矿、铁中矿进行配料，配料方案见 表2。其中，饥铁磁铁精矿粒度-0.074mm含量达到80 %，铁中矿粒度-0.074mm含量达到85 %， 通过润磨预处理混合料比表面积达到1650cmVg。将制备好的生球经450°C干燥后，在T = 1380.5a00X12%)-*^'l6 = 925°C的条件下进行赔烧，赔烧时间为t = 34.31na00X12%)-69.8 = 16111111，然后在1225°(：的条件下进行烧结，烧结时间为7〇111111。烧结结束后，严格控制 冷却速度，从最高溫冷却到l〇〇〇°C时，保持冷却速度为70°C/min，从1000°C冷却到200°C时， W60°C/min的速度进行冷却。得到的成品球团矿化学成分及强度指标见表2所示，可知，球 团矿中残余化0含量为0.56%，强度达到3148N/P，满足大型高炉生产要求。
[0化2]实施例2:
[0053]当高铁球团中Ti化含量25%时，采用饥铁磁铁精矿、铁精矿、普通磁铁精矿进行配 料，配料方案见表2。其中，饥铁磁铁精矿粒度-0.074mm含量达到80%，普通磁铁精矿粒度-0.074mm含量为80%，铁精矿粒度-0.074mm含量达到85%，通过润磨预处理混合料比表面积 达到ISOOcm^Zg。将制备好的生球经300°C干燥后，在T=1380.5(100X25%)-d'i6 = 825°C的 条件下进行赔烧，赔烧时间为t = 34.31n(100 X 25% )-69.8 = 40min，然后在1250°C的条件 下进行烧结，烧结时间为50min。烧结结束后，严格控制冷却速度，从最高溫冷却到1000°C 时，保持冷却速度为50°C/min，从1000°C冷却到200°C时，W40°C/min的速度进行冷却。得到 的成品球团矿化学成分及强度指标见表2所示，可知，球团矿中残余化0含量为0.78%，强度 达到2876N/P，满足大型高炉生产要求。
[0化4] 实施例3:
[0055] 当高铁球团中Ti化含量45 %时，采用铁精矿进行配料，配料方案见表2。铁精矿粒 度-0.074mm含量达到85%，通过润磨预处理混合料比表面积达到1900cmVg。将制备好的生 球经20(rC干燥后，在T=1380.5(100X45%rLl 6 = 75(rC的条件下进行赔烧，赔烧时间为t = 34.31n(100X45%)-69.8 = 60min，然后在125(rC的条件下进行烧结，烧结时间为40min。 烧结结束后，严格控制冷却速度，从最高溫冷却到1000 °C时，保持冷却速度为40°C /min，从 IOOCTC冷却到200°C时，W25°C/min的速度进行冷却。得到的成品球团矿化学成分及强度指 标见表2所示，可知，球团矿中残余化0含量为0.81 %，强度达到2596N/P，满足大型高炉生产 要求。
[0056] 表2高铁球团各配料方案下化学成分及抗压强度
[00571
[00
【主权项】
1. 一种高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:包括以下步骤： (1) 将Ti02含量为12wt %~45wt %的混合物料进行高压辊磨及润磨处理，直至所述混合 物料比表面积达到1600cm2~1900cm 2/g后，制成球团； (2) 所述球团经过干燥后，置于氧化气氛中，按照如下焙烧制度进行氧化焙烧： T=1380.5X(100XC)-0.16; t = 34.3Xln(100XC)-69.8； 其中， T为焙烧温度，单位为°c; t为焙烧时间，单位为min; C为Ti02质量百分比含量，％; (3) 焙烧球团置于1225 °C~1250 °C温度下进行烧结后，冷却。2. 根据权利要求1高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:所述的氧化气氛中氧气体 积百分比含量在12 %以上。3. 根据权利要求1高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:所述的干燥温度为200°C ~45(TC〇4. 根据权利要求1高强度高钛球团的制备方法，其特征在于：所述的烧结时间为40~ 70min〇5. 根据权利要求1高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:所述的冷却过程为:从烧 结温度冷却到l〇〇〇°C时，冷却速度为40~70°C/min;从1000°C冷却到200°C时，冷却速率为 25 ~60°C/min。6. 根据权利要求5高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:冷却球团强度大于2500N/ P，FeO的质量百分比含量低于1.8%。7. 根据权利要求1~6任一项高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:所述的混合物 料包含钒钛磁铁精矿、钛中矿、钛精矿、普通磁铁精矿中的至少一种原料。8. 根据权利要求7高强度高钛球团的制备方法，其特征在于：所述的混合物料包含 lwt%~2wt%的膨润土粘结剂。9. 根据权利要求7高强度高钛球团的制备方法，其特征在于:所述的钛精矿及钛中矿的 粒度要求-〇.〇74mm质量百分比含量在85%以上;钒钛磁铁精矿及普通磁铁精矿的粒度要 求-0.074mm质量百分比含量在80%以上。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度高钛球团的制备方法，该方法是将TiO2含量为12wt％～45wt％的混合物料进行高压辊磨及润磨处理后，制成球团；所述球团经过干燥后，置于氧化气氛中，进行低温氧化焙烧，焙烧球团置于高温下进行烧结后，冷却，得到强度大于2500N/P，TiO2含量为12％～45％的高钛球团，这种高钛球团满足2500m3以上大型高炉对球团强度的要求，起保护高炉炉衬的作用。
【IPC分类】C22B1/243, C22B1/02
【公开号】CN105714109
【申请号】CN201610224251
【发明人】甘敏, 范晓慧, 陈许玲, 刘树, 姜涛, 李光辉, 袁礼顺, 季志云, 周阳, 吕薇, 黄柱成, 杨永斌, 郭宇峰, 李骞, 张元波, 高露, 何向宁, 吕均强, 周训伟, 田志远, 孙亚飞
【申请人】中南大学