本發(fā)明涉及煉鐵領(lǐng)域，具體涉及一種用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑，以及制備該復(fù)合添加劑的方法。
背景技術(shù)：
在我國的承德、攀西地區(qū)，蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵礦資源。釩鈦磁鐵礦是一種鐵、釩、鈦等多元素共生的復(fù)合礦，具有很高的綜合利用價(jià)值。現(xiàn)階段，我國釩鈦磁鐵礦的利用方式主要是制成燒結(jié)礦或球團(tuán)礦送入高爐冶煉。另外，還有少量采用回轉(zhuǎn)窯、轉(zhuǎn)底爐和氣基豎爐直接還原冶煉的工藝。
釩鈦磁鐵礦結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品位低、含鈦量高，給造塊和冶煉過程造成了很大的困難，屬于難選、難燒、難煉的礦石。不管是采用高爐還是氣基豎爐，冶煉釩鈦磁鐵礦都需要提供能夠滿足入爐要求的球團(tuán)礦。我國在生產(chǎn)球團(tuán)礦的過程中，主要以膨潤土作為添加劑。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)膨潤土的配加量大，導(dǎo)致球團(tuán)礦的品位降低。并且，在高溫還原過程中，容易產(chǎn)生鐵橄欖石，不利于球團(tuán)礦中鐵元素的有效還原，導(dǎo)致生產(chǎn)效率降低，能耗增加。因此，單獨(dú)使用膨潤土作為生產(chǎn)球團(tuán)礦的添加劑，難以滿足生產(chǎn)要求。特別是當(dāng)采用氣基豎爐工藝時(shí)，對(duì)球團(tuán)質(zhì)量要求更高。
因此，針對(duì)釩鈦磁鐵礦的成分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)出相應(yīng)的制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的添加劑，對(duì)于有效利用釩鈦磁鐵礦資源具有重要意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明旨在提供一種用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑，以及制備該種復(fù)合添加劑的方法。本發(fā)明提供的復(fù)合添加劑能夠提高釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的品位和強(qiáng)度，并且降低球團(tuán)的焙燒溫度，提高球團(tuán)的產(chǎn)品質(zhì)量。
本發(fā)明提供了一種用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑，所述復(fù)合添加劑包括5～10重量份的粘結(jié)劑、20～30重量份的強(qiáng)化劑、60～75重量份的鎂質(zhì)基體。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合添加劑的粒度小于200目，并且，粒度小于300目的復(fù)合添加劑質(zhì)量占比≥50％。
優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為α淀粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或幾種的混合物。所述強(qiáng)化劑為硼砂、mno2中的一種或兩種的混合物。
優(yōu)選的，所述粘結(jié)劑為α淀粉、聚丙烯酰胺中的一種或兩種的混合物。所述強(qiáng)化劑為cacl2、硼砂、mno2中的一種或幾種的混合物。
進(jìn)一步的，所述鎂質(zhì)基體為菱鎂石或輕燒氧化鎂。
本發(fā)明還提供了一種制備上述復(fù)合添加劑的方法，包括：取5～10重量份的粘結(jié)劑、20～30重量份的強(qiáng)化劑、60～75重量份的鎂質(zhì)基體混合均勻，然后研磨粉碎，得到所述復(fù)合添加劑。
本發(fā)明提供的用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑用量較少，只占球團(tuán)總重量的0.8～1.5％，對(duì)球團(tuán)的品位影響較小。相比于傳統(tǒng)的由膨潤土制備的球團(tuán)，采用本發(fā)明的復(fù)合添加劑，能夠提高釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的還原性指數(shù)和低溫還原粉化指數(shù)，并降低了還原膨脹指數(shù)。并且，本發(fā)明提供的復(fù)合添加劑，能夠提高釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的強(qiáng)度，降低其焙燒溫度，減少焙燒能耗，改善釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的冶金性能，提升了釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的產(chǎn)品質(zhì)量。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)。然而，以下描述的具體實(shí)施方式和實(shí)施例僅是說明的目的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
本發(fā)明首先提供了一種用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑。所述復(fù)合添加劑由粘結(jié)劑、強(qiáng)化劑、鎂質(zhì)基體組成。其中，各組分的質(zhì)量占比為：粘結(jié)劑：強(qiáng)化劑：鎂質(zhì)基體＝5～10：20～30：60～75。
本發(fā)明制備的復(fù)合添加劑為固體粉末狀，粒度均小于200目。并且，在所述復(fù)合添加劑中，粒度小于300目的復(fù)合添加劑的質(zhì)量占比≥50％。
本發(fā)明的粘結(jié)劑為α淀粉、聚丙烯酸鈉、聚丙烯酰胺中的一種或幾種的混合物，并且不限制混合物中各組分的質(zhì)量占比。
本發(fā)明中，選用的強(qiáng)化劑為cacl2、硼砂、mno2中的一種或幾種的混合物，并且不限制混合物中各組分的質(zhì)量占比。
其中，mno2在高溫下可分解產(chǎn)生o2。由于釩鈦磁鐵礦中feo的含量較高，在焙燒釩鈦磁鐵礦球團(tuán)時(shí)，需要富氧鼓風(fēng)，來保證feo可以充分氧化。因此，添加劑中含有mno2時(shí)，可以加強(qiáng)球團(tuán)焙燒時(shí)的氧化氣氛。同時(shí)，mno2分解產(chǎn)生的mno可以作為fe3o4氧化生成fe2o3過程的催化劑。
cacl2對(duì)于釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的氧化焙燒過程具有強(qiáng)化作用，增大了釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度。并且，對(duì)于釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的還原粉化具有抑制作用。
硼砂可以有效降低釩鈦磁鐵礦球團(tuán)焙燒過程的溫度，縮短焙燒過程的時(shí)間，降低能耗。
并且，在本發(fā)明的添加劑中，當(dāng)粘結(jié)劑中含有聚丙烯酸鈉時(shí)，強(qiáng)化劑中則不應(yīng)包含cacl2。因?yàn)椋?dāng)聚丙烯酸鈉和cacl2溶解于水中時(shí)，聚丙烯酸鈉會(huì)以電解質(zhì)的形態(tài)存在，易受ca2+的影響，形成不溶性鹽，引起分子交聯(lián)而凝膠化沉淀，從而降低添加劑的粘度。
本發(fā)明的鎂質(zhì)基體選用菱鎂石或輕燒氧化鎂。菱鎂石和輕燒氧化鎂可以有效改善釩鈦磁鐵礦生球的質(zhì)量，并提升釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的冶金性能。
相比于傳統(tǒng)的膨潤土添加劑，本發(fā)明制備的復(fù)合添加劑中sio2、p、s等有害物質(zhì)的含量更少。由本發(fā)明的復(fù)合添加劑制備的釩鈦磁鐵礦球團(tuán)，品位較高。并且，該釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的焙燒溫度可降低30～50℃，冶金性能大大改善。更進(jìn)一步的，該釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的還原性指數(shù)提高了5～10％，低溫還原粉化指數(shù)提高了6％左右，還原膨脹指數(shù)降低了5～8％。
同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種制備上述復(fù)合添加劑的方法。本發(fā)明的制備方法包括：取5～10重量份的上述粘結(jié)劑、20～30重量份的上述強(qiáng)化劑、60～75重量份的上述鎂質(zhì)基體混合均勻，然后研磨粉碎，即得到能夠用于制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的復(fù)合添加劑。并且，經(jīng)研磨粉碎的復(fù)合添加劑的目數(shù)均在200目以下。進(jìn)一步的，粒度小于300目的復(fù)合添加劑的質(zhì)量占比不低于50％。
在制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)時(shí)，加入的復(fù)合添加劑的質(zhì)量占比為：0.8～1.5％。
實(shí)施例1
將粘結(jié)劑、強(qiáng)化劑、鎂質(zhì)基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，并且，粒度小于300目的粉末高于50wt％(wt％為質(zhì)量百分?jǐn)?shù))，得到復(fù)合添加劑。其中，復(fù)合添加劑的組成為：粘結(jié)劑(聚丙烯酸鈉)5wt％、強(qiáng)化劑(硼砂80wt％、mno220wt％)25wt％、鎂質(zhì)基體(菱鎂石)70wt％。
實(shí)施例2
將粘結(jié)劑、強(qiáng)化劑、鎂質(zhì)基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，并且，粒度小于300目的粉末高于53wt％，得到復(fù)合添加劑。其中，復(fù)合添加劑的組成為：粘結(jié)劑(α淀粉60wt％、聚丙烯酰胺40wt％)5wt％、強(qiáng)化劑(硼砂50wt％、mno225wt％、cacl225wt％)20wt％、鎂質(zhì)基體(輕燒氧化鎂)75wt％。
實(shí)施例3
將粘結(jié)劑、強(qiáng)化劑、鎂質(zhì)基體混合均勻，粉碎至200目全部通過，并且，粒度小于300目的粉末高于55wt％，得到復(fù)合添加劑。其中，復(fù)合添加劑的組成為：粘結(jié)劑(α淀粉)10wt％、強(qiáng)化劑(硼砂40wt％、mno230wt％、cacl230wt％)30wt％、鎂質(zhì)基體(輕燒氧化鎂)60wt％。
采用釩鈦磁鐵礦精礦對(duì)實(shí)施例中制備的復(fù)合添加劑的性能進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，來制備釩鈦磁鐵礦球團(tuán)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，加入了2wt％的膨潤土作為添加劑。驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，分別加入了1wt％的實(shí)施例1至實(shí)施例3制備的復(fù)合添加劑。對(duì)比實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，保證造球參數(shù)和熱工制度一致。按照國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的檢測方法，分別對(duì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)制備的釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的性能指標(biāo)進(jìn)行了測定，見表1。
本發(fā)明選用的釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分為：tfe57.18wt％、feo16.67wt％、sio21.16wt％、al2o32.69wt％、cao0.16wt％、mgo1.98wt％、tio212.94wt％、v2o50.65wt％。并且，該釩鈦磁鐵礦精礦為固體粉末狀，其中粒徑在200目以下的粉末占82.16wt％。該釩鈦磁鐵礦精礦的比表面積為1620cm2/g。
造球過程的參數(shù)為：造球時(shí)間：12min；造球水分含量：8.5wt％。
熱工制度的參數(shù)為：預(yù)熱溫度：950℃；預(yù)熱時(shí)間：18min；焙燒溫度：1250℃；焙燒時(shí)間：15min。
表1不同添加劑制備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團(tuán)的質(zhì)量指標(biāo)
(備注：ri為還原度指數(shù)；rsi為自由還原膨脹指數(shù)，為體積膨脹；rdi為低溫還原粉化指數(shù)，以+3.15㎜計(jì)。)
由表1可知，由本發(fā)明的復(fù)合添加劑制備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團(tuán)，其各個(gè)方面的性能指標(biāo)均較由傳統(tǒng)的膨潤土作為添加劑制備的釩鈦磁鐵礦生球和成品球團(tuán)優(yōu)異。
最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。