一种提高钒钛磁铁矿烧结矿抗压强度的方法与流程

本发明涉及冶金工程技术领域,尤其涉及一种提高钒钛磁铁矿烧结矿抗压强度的方法。

背景技术：

我国钒钛磁铁矿储量丰富，总储量达463亿吨，居世界第5。资源分布广，探明的矿区有1834处之多，但主要分布在四川攀西地区和河北承德地区。近几十年来，针对钒钛磁铁矿的高效利用取得了许多重大成果并相继投入生产实践，开发了诸如直接还原和熔融还原的非高炉冶炼钒钛磁铁矿技术，然而，作为传统高炉冶炼，经烧结到高炉冶炼的长流程生产工艺，仍然占据主体地位。但是，经烧结过程后的钒钛磁铁矿出现了成品率低下和强度不高等问题，烧结矿粉化程度高且运输至高炉过程中易破碎，严重制约了后续生产流程的顺利进行。

针对钒钛磁铁矿强化烧结技术，主要有如下技术，富氧烧结工艺，即通过选择合适位置向烧结料层喷吹适量的氧气来提高料层上部温度,以改善烧结矿质量，但是实施难大且成本很高；在钒钛磁铁矿中添加强化剂促进烧结矿质量提高，但是强化剂制备原料来源单一，且配方为各钢铁企业技术秘密。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种提高钒钛磁铁矿烧结矿抗压强度的方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种提高钒钛磁铁矿烧结矿抗压强度的方法，包括如下步骤：

S1，焙烧剂的制备：

S1a：混匀，褐铁矿和生石灰均匀混合，所述褐铁矿中三氧化二铁含量和生石灰中氧化钙含量的摩尔比为1：1；

S1b：压块，将S1a均匀混合的试样运用压样机压制成圆柱体块状样品；

S1c：焙烧，将S1b中得到的圆柱体块状样品放置在高温硅钼炉中加热，空气气氛，从室温升至1200℃，恒温8小时，使之充分反应，焙烧完成并冷却后，振磨成粉状，得到焙烧剂；保温时间8小时，可以保证焙烧剂的充分反应生成；

S2，钒钛磁铁矿强化烧结：

S2a：混匀，将钒钛磁铁矿和S1c得到的焙烧剂均匀混合，两者的质量比为1.62-2.76:1；

S2b：压块，将S2a均匀混合的试样运用压样机压制成圆柱体块状样品；

S2c：焙烧，将S2b中得到圆柱体块状样品放置在高温硅钼炉中加热，空气气氛，从室温升至1240℃，恒温10分钟。

作为优化，所述S1b和S2b中压样机的压力为10Mpa。选择10Mpa的压力压制粉状试样成圆柱状，是为了在保证样品在焙烧过程中充分反应的前提下，不至于烧制过程中因为过于紧实或者松弛而热分裂。10Mpa压力下的焙烧试样可以保证很好的完整度。

作为优化，所述S1b采用压样机将S1a中均匀混合的试样制成直径1cm，高1cm的圆柱体块状样品。如此尺寸形状的压制试样，不至于因为过小而得到的样品量太少，也不至于过大而使得焙烧过程中化学反应不够充分。

作为优化，所述S2b采用压样机将S2a中均匀混合的试样制成直径1cm，高1cm的圆柱体块状样品。如此尺寸形状的压制试样，不至于因为过小而得到的样品量太少，也不至于过大而使得焙烧过程中化学反应不够充分。

作为优化，所述S1c将焙烧完后的试样振磨成100目以下的粉状。振磨至100目粒度下，使得焙烧剂和钒钛磁铁矿可以更加均匀充分地混合。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明即在钒钛磁铁矿中配加一定量的褐铁矿和生石灰制成的焙烧剂，经烧结后发现其抗压强度相比于普通钒钛磁铁矿烧结矿提高显著。

2、在保持碱度水平不变的前提下通过成分调节获得抗压强度较好的钒钛磁铁矿烧结矿，对烧结矿的重要成分指标未产生影响，可操作性强，易于推广到工业应用中。

3、本发明所制备的焙烧剂原料为褐铁矿和生石灰，原料都来源于烧结生产现场料堆，褐铁矿的来源广泛，只要控制好其中三氧化二铁含量和生石灰有效氧化钙含量满足摩尔比1：1，任意褐铁矿配加生石灰都可制成本发明所述的焙烧剂。即本发明的焙烧剂原料取材广泛，发明的实用性强。

4、褐铁矿也是烧结含铁原料中能耗较高，且最终烧结成品矿质量指标不高的原料之一，通过本发明将烧结效果不好的两种铁矿石(钒钛磁铁矿和褐铁矿)混合烧结，最终得到抗压强度较好的烧结成品，这为热力学和动力学条件不好的铁矿石强化烧结提供了新的思路。

附图说明

图1为普通钒钛磁铁矿烧结矿的烧结矿工艺流程示意图。

图2为加入焙烧剂的钒钛磁铁矿强化烧结矿工艺流程示意图。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细说明。

本发明通过在钒钛磁铁矿中配加一定含量由褐铁矿和生石灰烧制的焙烧剂，经烧结工艺后发现抗压强度明显提高。这对钒钛磁铁矿烧结矿运输过程中粉化现象以及成品率不高等问题的解决具有重要的意义，也为突破钒钛磁铁矿应用瓶颈提供了新的思路和可能，对我国储量丰富但难利用的贫矿资源的生产提炼具有重要的应用价值。

对比例：普通钒钛磁铁矿烧结矿及抗压强度测试

1)混匀。将钒钛磁铁矿和生石灰按照一定质量比均匀混合。质量比是根据最终烧结矿理论碱度(原料中氧化钙和二氧化硅质量比)为1.7计算得到。

2)压块。将均匀混合的试样运用压样机(压力10Mpa)压制成直径1cm，高1cm的圆柱体块状样品。

3)焙烧。样品放置高温硅钼炉中加热，空气气氛。从室温升至1240℃，恒温10分钟。得到普通钒钛磁铁矿烧结矿。

抗压强度检测。检测得到普通钒钛磁铁矿烧结矿的抗压强度为37.49Mpa。

实施例1：一种提高钒钛磁铁矿烧结矿抗压强度的方法，包括如下步骤：

S1，焙烧剂的制备：

S1a：混匀，褐铁矿1和生石灰的质量分数按照质量比2.8:1均匀混合；

S1b：压块，将S1a均匀混合的试样运用压样机(压力10Mpa)压制成直径1cm，高1cm的圆柱体块状样品；

S1c：焙烧，将S1b中得到的圆柱体块状样品放置高温硅钼炉中加热，空气气氛，从室温升至1200℃，恒温8小时，使之充分反应，焙烧完成并冷却后，振磨成(100目以下)粉状，得到焙烧剂；

S2，钒钛磁铁矿强化烧结：

S2a：混匀，将钒钛磁铁矿和S1c得到的焙烧剂均匀混合，两者的质量比为1.62-2.76:1；

S2b：压块，将S2a均匀混合的试样运用压样机(压力10Mpa)压制成直径1cm，高1cm的圆柱体块状样品；

S2c：焙烧，将S2b中得到圆柱体块状样品放置在高温硅钼炉中加热，空气气氛，从室温升至1240℃，恒温10分钟。得到配加褐铁矿1制备的焙烧剂的钒钛磁铁矿强化烧结矿。

抗压强度检测。检测得到配加褐铁矿1制备的焙烧剂的钒钛磁铁矿强化烧结矿的抗压强度为45.21Mpa。

实施例2-3与实施例1相比步骤相同，不同之处在于原料的选择和参数的设置，具体见表1；

表1

表2是实施例1-3使用的钒钛磁铁矿、3种褐铁矿和生石灰化学成分表(质量分数，％)；

表2

表3是对比例得到的普通钒钛磁铁矿烧结矿和实施例1-3得到的钒钛磁铁矿强化烧结矿的抗压强度。

表3

通过对比例和实施例1-3，发现添加3种褐铁矿制备的焙烧剂的钒钛磁铁矿烧结矿相比于普通钒钛磁铁矿烧结矿，其抗压强度从37.49Mpa提高到45.21、46.89和43.98Mpa，分别提高了21％、25％和17％，即焙烧剂的加入对钒钛磁铁矿的抗压强度有极大地增强。而本发明的焙烧剂的制备原料之一的褐铁矿来自企业料场任意三种褐铁矿，最终的结果表明本发明的应用范围很广，实用性很强。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。