本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低钛镁质铁矿球团制备方法。
背景技术：
我国的钢铁产能占世界总产能的一半，球团矿消耗接近2亿吨，在高炉炉料结构中占比平均不足20%，像太钢、首钢京唐等少数钢铁企业球团矿冶炼比例接近30%。目前球团工序比烧结工序具有废气排放量低、污染物排放量少、工序消耗低、烟气处理难度小等优点，从保护环境、节能减排的大局出发我们要转变目前以烧结矿为主的高炉冶炼模式，逐步过渡为环境友好的球团生产为主的高炉冶炼模式。但在高炉运行过程中，炉缸侵蚀不可避免，为了提高高炉使用寿命，在运行过程中需要在烧结矿中添加含钛物料进行护炉，而烧结矿中tio2含量升高会造成烧结矿质量恶化，使用低钛球团可以有效解决此类问题。
低钛镁质球团矿冶金性能符合高炉冶炼需求，在高炉内冶炼可以替代部分烧结矿，提高产量，减少燃料消耗，降低co2排放量。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种低钛镁质铁矿球团制备工艺。本发明制备的低钛镁质铁矿球团可以替代含钛烧结矿入炉，可以进一步减少烧结矿使用量，降低生产成本，进一步提高球团矿冶炼经济性。
为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种低钛镁质铁矿球团制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1）铁精矿粉混合；
2）将铁精矿粉、高镁粉和粘结剂配成混合料，重量配比为：铁精矿粉94-98.5%、高镁粉1-3%、粘结剂0.5-3%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，控制造球水分和球团粒度，符合粒度要求的生球由圆盘造球机输送到运球皮带；
5）混合生球经过振动筛，筛分出粒度合格的生球；
6）筛分后生球输送到链篦机进行干燥和预热，然后进入回转窑中进行焙烧；
7）焙烧后高温球团进入环式冷却机，通过空气冷却降温，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质球团。
本发明所述步骤1）混合铁精矿粉中-200目粒度≥65%。
本发明所述步骤1）混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：3.0-6.5%、tio2：1.0-2.5%。
本发明所述步骤1）中铁精矿粉为低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉的混合矿粉，以质量比计，低钛铁精矿粉：高硅铁精矿粉=10-40:60-90。
本发明所述步骤2）中高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo≥75%；所述步骤2）中粘结剂为膨润土、有机粘结剂、复合粘结剂中的任意一种或几种。
本发明所述步骤3）中混合料烘干至水分含量为5-9%。
本发明所述步骤4）中混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总重量的6-10%。
本发明所述步骤5）中合格生球粒度直径为9-16mm。
本发明所述步骤6）中预热温度控制在900-1100℃；焙烧温度控制在1200-1300℃，焙烧时间15-25min。
本发明所述步骤7）中高温球团进入环冷机通过空气冷却降温，降温至温度≤100℃；所述步骤7）中的合格低钛镁质球团二元碱度cao/sio2≤0.5，mgo≥2.50%，tio2≤2.3%。
本发明所述低钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：2.0-6.5%，tio2：1.0-8.0%；所述高硅铁精矿粉，以质量分数计，sio2：3.5-8.0%，tio2：0.01-1.0%。
本发明生球和成品球检测方法依据国家标准和行业通用方法，具体如下：
1、生球性能检测方法
(1)生球落下强度测定：取直径10.0～12.5mm生球20个，从500mm高处自由落在10mm厚钢板上，记录每个球的不破裂次数，取20个球的落下总次数的算术平均值作为落下强度指标(次/个球)。
(2)生球抗压强度测定：取直径10.0～12.5mm生球20个，在压力机上测定每个球的抗压强度，取20个球的抗压强度的算术平均值作为抗压强度指标(n/个球)。
(3)生球爆裂温度用“生球爆裂温度测定装置”测定，先将空气时标态风速调整为1.8m/s，然后将加热炉预热到预定温度，再装入50个生球，然后将一定温度的热风从下往上吹到生球上，吹时5min。取出后目测球团有无爆裂，产生爆裂的球团个数为4%(2个)时的温度即为爆裂温度。
2、成品球团矿抗压强度测定方法，球团抗压强度按照“铁矿球团抗压强度测定方法”(gb/t14201-1993)进行测定。
3、球团矿冶金性能测定方法
(1)低温还原粉化性能测定：按照“铁矿石低温粉化实验静态还原后使用冷转鼓的方法”(gb/t13242-91)进行测定。
(2)球团矿还原性能测定：按照“铁矿石还原性的测定方法”(gb/t13241-1991)进行测定。
(3)荷重软化性能测定：在升温过程中，当料柱高度收缩10%时的温度为软化开始温度(t10%)，收缩40%时的温度为软化终了温度(t40%)，δt=t40%－t10%为软化温度区间。试样粒度为2～3mm，荷重为1kg/cm2，料柱高度为40mm。
(4)球团矿还原膨胀：按照“铁矿球团相对自由膨胀指数的测定方法”(gb/t13240-91)进行测定。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明摒弃传统烧结生产中配加含tio2物料造成烧结矿质量下降，改变目前高炉使用高比例烧结矿的高炉炉料结构，可以大比例使用比较清洁的球团矿进行高炉冶炼。2、本发明使用普通铁精矿粉配加廉价含钛铁精矿粉进行造球，其-200目粒度达到65%以上。3、本发明使用普通粘结剂添加高镁粉生产合格低钛镁质球团二元碱度cao/sio2≤0.5，含mgo≥2.50%，含tio2≤2.3%，其冶金性能优于高硅酸性球团。4、本发明方法制备的球团矿生球强度复合国家标准：抗压强度≥10n/p、落下强度≥5次，抗爆裂温度≥450℃；焙烧后成品球抗压强度大于2300n/个。
附图说明
图1为本发明低钛镁质铁矿球团制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例低钛镁质铁矿球团制备方法方法包括以下步骤：
1）低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉按10:90混合，混合铁精矿粉中-200目粒度为65%；
混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：3.0%、tio2：1.0%；
2）将混合铁精矿粉、高镁粉、膨润土配成混合料，重量配比为：铁精矿粉95%，高镁粉2%，粘结剂3%；高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo：75%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干至水分含量为6%，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总重量的8%，经过振动筛，筛分出粒度9-16mm的合格生球；
5）合格生球输送到链篦机进行干燥和预热，预热温度控制在900℃，然后进入回转窑中进行焙烧，焙烧温度控制在1210℃，焙烧时间25min；
6）焙烧后高温球团进入环冷机通过空气冷却降温至95℃，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质铁矿球团。
本实施例合格低钛镁质铁矿球团二元碱度cao/sio2为0.5，含mgo：2.8%，含tio2：0.13%。
球团还原性和低温还原粉化性能见表1；
球团软化熔滴性能见表2。
实施例2
本实施例低钛镁质铁矿球团制备方法方法包括以下步骤：
1）低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉按40:60混合，混合铁精矿粉中-200目粒度为68%；
混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：3.54%、tio2：1.20%；
2）将混合铁精矿粉、高镁粉、复合粘结剂配成混合料，重量配比为：铁精矿粉98%，高镁粉1.5%，粘结剂0.5%；高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo：80%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干至水分含量为8%，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总量的9%，经过振动筛，筛分出粒度9-16mm合格生球；
5）合格生球输送到链篦机进行干燥和预热，预热温度控制在1100℃，然后进入回转窑中进行焙烧，焙烧温度控制在1250℃，焙烧时间15min；
6）焙烧后高温球团进入环冷机通过空气冷却降温至90℃，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质铁矿球团。
本实施例合格低钛镁质铁矿球团二元碱度cao/sio2为0.4，含mgo：2.6%，含tio2：1.20%。
球团还原性和低温还原粉化性能见表1；
球团软化熔滴性能见表2。
实施例3
本实施例低钛镁质铁矿球团制备方法方法包括以下步骤：
1）低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉按20:80混合，混合铁精矿粉中-200目粒度为70%；
混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：4.59%、tio2：1.60%；
2）将混合铁精矿粉、高镁粉、膨润土配成混合料，重量配比为：铁精矿粉97%，高镁粉1%，粘结剂2%；高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo：77%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干至水分含量为5%，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总量的6%，经过振动筛，筛分出粒度9-16mm合格生球；
5）合格生球输送到链篦机进行干燥和预热，预热温度控制在1000℃，然后进入回转窑中进行焙烧，焙烧温度控制在1230℃，焙烧时间20min；
6）焙烧后高温球团进入环冷机通过空气冷却降温至95℃，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质铁矿球团。
本实施例合格低钛镁质铁矿球团二元碱度cao/sio2为0.3，含mgo：3.0%，含tio2：1.60%。
球团还原性和低温还原粉化性能见表1；
球团软化熔滴性能见表2。
实施例4
本实施例低钛镁质铁矿球团制备方法方法包括以下步骤：
1）低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉按30:70混合，混合铁精矿粉中-200目粒度为70%；
混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：5.73%、tio2：2.20%；
2）将混合铁精矿粉、高镁粉、复合粘结剂配成混合料，重量配比为：铁精矿粉98.5%，高镁粉1%，粘结剂0.5%；高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo：78%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干至水分含量为9%，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总量的10%，经过振动筛，筛分出粒度9-16mm合格生球；
5）合格生球输送到链篦机进行干燥和预热，预热温度控制在1050℃，然后进入回转窑中进行焙烧，焙烧温度控制在1300℃，焙烧时间22min；
6）焙烧后高温球团进入环冷机通过空气冷却降温95℃，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质铁矿球团。
本实施例合格低钛镁质铁矿球团二元碱度cao/sio2为0.2，含mgo：3.5%，含tio2：2.0%。
球团还原性和低温还原粉化性能见表1；
球团软化熔滴性能见表2。
实施例5
本实施例低钛镁质铁矿球团制备方法方法包括以下步骤：
1）低钛铁精矿粉与高硅铁精矿粉按35:65混合，混合铁精矿粉中-200目粒度为75%；
混合铁精矿粉为含钛铁精矿粉，以质量分数计，sio2：6.5%、tio2：2.5%；
2）将混合铁精矿粉、高镁粉、有机粘结剂配成混合料，重量配比为：铁精矿粉94%，高镁粉3%，粘结剂3%；高镁粉为含镁较高的普通氧化镁粉，其中mgo：79%；
3）混合料经过高压辊磨、烘干至水分含量为7%，再经过强力混合机混匀；
4）混匀的混合料经圆盘造球机加水造球，加水量为物料总量的9%，经过振动筛，筛分出粒度直径9-16mm合格生球；
5）合格生球输送到链篦机进行干燥和预热，预热温度控制在1080℃，然后进入回转窑中进行焙烧，焙烧温度控制在1200℃，焙烧时间23min；
6）焙烧后高温球团进入环冷机通过空气冷却降温至100℃，筛分除去爆裂粉化球团，得到合格低钛镁质铁矿球团。
本实施例合格低钛镁质铁矿球团二元碱度cao/sio2为0.25，含mgo：2.5%，含tio2：2.30%。
球团还原性和低温还原粉化性能见表1；球团软化熔滴性能见表2。
采用本方法制备的铁矿球团即球团矿，其生球强度复合国家标准：抗压强度≥10n/p，落下强度≥5次，抗爆裂温度≥450℃；焙烧后成品球抗压强度大于2300n/个，其低温还原粉化指数优于酸性球团矿，还原性比现有酸性球团矿有所提高，其性能见表1。
表1球团还原性和低温还原粉化性能对比
本发明制备的球团矿其软化和熔滴温度高于现有酸性球团矿，与高碱度烧结矿接近，在高炉内冶炼可以明显降低软熔带宽度区间，减少高炉软熔带压力损失，提高高炉透气性，有利于高炉冶炼需求，其性能见表2。
表2球团软化熔滴性能对比
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述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：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。