CN107245571B - 一种钛精矿造粒用强化剂与一种钛精矿的造粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于钛精矿造粒的强化剂，包括：聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂。本申请还提供了一种钛精矿的造粒方法，包括以下步骤：将钛精矿与强化剂混合，得到初始混合料；所述强化剂包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂；将所述初始混合料进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；将所述钛精矿成型湿颗粒进行干燥，得到钛精矿成型干颗粒。根据钛精矿疏水特性，本申请利用完全物理粘接的有机成型强化剂进行造粒，使制备得到的钛精矿颗粒在1～5mm的粒径比例大于90％，落下强度大于5次/m，有效解决了钛精矿转运和电炉冶炼工艺中扬尘问题，保证了正常的冶炼速率，提高了电炉设备作业率和物料收得率。

Description

一种钛精矿造粒用强化剂与一种钛精矿的造粒方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种钛精矿造粒用强化剂与一种钛精矿的造粒方法。

背景技术

电炉冶炼酸溶性钛渣一般采用钛精矿作为原料，而钛精矿的浮选工艺致使其亲水性能极差、粒度偏细，生产经验表明入电炉冶炼前钛精矿原料预处理效果不佳，目前只能采用粉料入炉。

在实际冶炼生产中，一方面由于钛精矿过细的粒度分布，长期存在直接入电炉冶炼导致细粉料随炉气进入烟道，造成烟道及炉气处理***堵塞影响生产顺行，收尘***负荷重、物料收得率下降等问题；另一方面细粉料在运送转运过程中极易扬尘，易导致生产环境恶化和环保问题。

为了解决上述问题，国内科研人员开展了钛精矿成型实验研究。任朝成等在2000年前后，开展了微细粒级钛精矿的成型实验研究，成型工艺主要包括配料、混匀、润磨、造球和干燥等5个步骤；研究结果表明，可以获得抗压强度最大达到1700N/个的球团，但存在三方面问题：一是不能直接采用现场生产的湿矿(水分过高，不能满足造球要求，需预干燥处理)，二是过程中需加入润磨手段，单位成型成本增加；三是采用的复合粘接剂配加比例过高达到了6％，其中的杂质将降低球团品质。

申请号为201410119162.7的中国专利提出了圆盘造球的成型技术方案，较好的解决了钛精矿的成型问题，但成型前需对钛精矿细磨处理，并采用聚丙烯酰胺和氧化钙混合而成的复合型成型添加剂，氧化钙将会对钛渣品位以及后续利用造成一定的影响。

此外，也有采用压球工艺对钛精矿成型方面的研究报道，即采用沥青、膨润土、常规液态有机粘接剂、常规固粉有机粘接剂等作为粘接剂复合原料，成球率最高可以达到90％，球团干燥后抗压强度最好条件下可以达到1500N/个，折算钛渣品位降低约0.45％。但是存在如下问题：压球工艺获得的钛精矿球团尺寸较大，对后续电炉冶炼控制提出了更高的要求；且压球工艺综合单位成型成本较高，初步测算球团压球成本达到了120元/t以上。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种钛精矿用强化剂与钛精矿的造粒方法，本申请提供的造粒方法解决了钛精矿转运和电炉冶炼工艺中的扬尘问题。

有鉴于此，本申请提供了一种钛精矿造粒用强化剂，包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂。

优选的，所述聚乙烯醇、沥青和植物胶黏剂的质量比为(10～65)：(5～10)：(25～85)。

优选的，所述植物胶黏剂选自***胶、预糊化淀粉和纤维素醚类衍生物中的一种或多种，所述沥青为中高温沥青粉。

本申请还提供了一种钛精矿的造粒方法，包括以下步骤：

将钛精矿与强化剂混合，得到初始混合料；所述强化剂包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂；

将所述初始混合料进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；

将所述钛精矿成型湿颗粒进行干燥，得到钛精矿成型干颗粒。

优选的，所述造粒在圆筒状的造粒装置中进行，所述造粒装置内壁圆周方向上平均分布有2～4个造粒强化板，所述造粒强化板与所述内壁圆心的连线夹角为45°～75°。

优选的，所述造粒强化板未与造粒装置内壁接触的一端距内壁的直线距离为造粒装置直径的5％～12％，所述造粒强化板在轴向上的长度为造粒装置长度的25％～75％。

优选的，所述造粒装置的进料端高于出料端，倾斜角度为3°～7°。

优选的，所述钛精矿的干基质量与所述强化剂的质量比为100：(1～2)。

优选的，所述初始混合料的水分含量为12wt％～15wt％。

优选的，所述造粒的造粒装置圆筒内壁的线速度为5～30cm/s；所述干燥的温度为65～300℃，时间为5～50min。

本申请提供了一种钛精矿用强化剂，其包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂；其中的聚乙烯醇和和沥青的作用均为物料造粒成型后在干燥过程中强化成型物强度，其中聚乙烯醇可辅助造粒成型；植物胶黏剂遇水后粘性迅速增加，物理粘接力大不会受到钛精矿疏水特性的影响，可实现钛精矿物料在造粒装置中的快速成型，从而保证了钛精矿造粒成型效果，即1～5mm的粒径比例大于90％，落下强度大于5次/m。进一步的，在钛精矿的造粒方法中，本申请优化了造粒装置的内部结构，提高了钛精矿颗粒的成型效果。

附图说明

图1为本发明提供的钛精矿造粒的造粒装置结构示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

本发明实施例公开了一种钛精矿造粒用强化剂，包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂。

上述钛精矿造粒用强化剂在钛精矿造粒的过程中，以粉末固态的形式存在，该种形式不会对造粒物料造成二次污染。本申请所述钛精矿造粒用强化剂中的聚乙烯醇在物料造粒成型后发挥作用，主要在干燥过程中强化成型物强度，可辅助造粒成型；所述聚乙烯醇的来源没有特别的限制。所述沥青在实施例中选自中高温沥青粉，其也是在物料造粒成型后发挥作用，主要在干燥过程中强化成型物强度；所述沥青的来源本申请没有特别的限制。所述植物胶黏剂选自有机类物质，具体的，所述植物胶黏剂选自***胶、预糊化淀粉和纤维素醚类中的一种或多种；其遇水后粘性迅速增加，物理粘结力大，不会受到钛精矿疏水特性的影响，可实现钛精矿物料在造粒装置中的快速成型，所述植物胶黏剂的来源本申请没有特别的限制。

本申请所述钛精矿造粒用强化剂中的聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂的质量比为(10～65)：(5～10)：(25～85)，在具体实施例中，所述聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂的质量比为(20～60)：(5～10)：(30～75)。

进一步的，本申请还提供了利用上述强化剂的钛精矿的造粒方法，包括以下步骤：

将钛精矿与强化剂混合，得到初始混合料；所述强化剂包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂；

将所述初始混合料进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；

将所述钛精矿成型湿颗粒进行干燥，得到钛精矿成型干颗粒。

在上述造粒方法中，本申请首先将钛精矿与强化剂混合，得到初始混合料。所述强化剂为上述方案所述的强化剂，此处不进行赘述。所述钛精矿与强化剂的质量比以钛精矿的干基质量与强化剂的质量比来表示，则所述钛精矿的干基质量与所述强化剂的质量比为100：(1～2)，在某些具体实施例中，所述钛精矿的干基质量与所述强化剂的质量比为100：(1.2～1.8)；上述钛精矿与所述强化剂的质量比能够保证钛精矿造粒成型效果。所述初始混合料中水分含量为12％～15％。

本申请然后将初始混合料进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒。上述造粒的过程为本领域技术人员熟知的造粒方式，对此本申请没有特别的限制。本申请所述造粒在造粒装置中进行，所述造粒装置为圆筒状造粒装置。本申请优选对所述造粒装置进行了结构调整，以进一步提高钛精矿颗粒的成型效果，所述造粒装置的结构示意图如图1所示；具体的，所述造粒装置的圆筒内壁圆周方向上平均分布有2～4个造粒强化板，所述造粒强化板与所述内部圆心的连线夹角为45°～75°，上述设置方式能够加强造粒物料滑动，单位时间增大物料内部相对接触面积，有利于快速造粒成型和使成型粒径控制在一定的范围内。

进一步的，所述造粒强化板未与造粒装置内壁接触的一端距内壁的直线距离为所述造粒装置直径的5％～12％，所述造粒强化板在轴向上的长度为所述造粒装置长度的25％～75％；上述造粒强化板长度的限定使造粒装置具有相对优异的造粒物料滑动强化效果。所述造粒强化板在所述造粒装置中的具体设置是通过焊接的方式实现连接的，具体的连接方式按照本领域技术人员熟知的方式进行即可，对此本申请没有特别的限制。

本申请所述造粒装置在造粒的过程中逆时针转动，进料端高度高于出料端，倾斜角度为3°～7°，在具体实施例中，所述倾斜角度为4°～6°；上述倾斜角度为造粒成型粒径最优和产能最大化的合理范围。本申请所述造粒的造粒装置圆筒内壁的线速度为5～30cm/s，在具体实施例中，所述圆筒内壁线速度为8～25cm/s。

本申请然后将钛精矿成型湿颗粒进行干燥，得到钛精矿成型干颗粒；上述干燥的过程可以在链篦机、回转窑等常规干燥设备中进行干燥，对此本申请没有特别的限制。所述干燥的温度为65～300℃，所述干燥的时间为5～50min；在具体实施例中，所述干燥的温度为100～250℃。

针对现有技术的缺点，本发明提供的强化剂与造粒方法可解决钛精矿直接入电炉冶炼酸溶性钛渣存在的扬尘大，冶炼过程易受烟气***堵塞影响和物料收得率偏低的工艺问题。本发明申请不对钛精矿原料单独作润磨等额外处理，严格控制造粒成本前提下，创新采用物理粘接技术控制钛精矿成型粒径和强度，解决钛精矿转运和电炉冶炼工艺中扬尘问题，保证正常的冶炼速率，提高电炉设备作业率和物料收得率，本发明方法对电炉冶炼钛精矿原料的预处理具有非常重要的意义。本申请制备的钛精矿成型颗粒的粒径1mm～5mm范围≥90％、颗粒落下强度≥5次/m指标条件下，具有相对较优的成本和产能优势，并能够充分满足后续电炉冶炼的原料粒度和强度要求。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的钛精矿的造粒方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

下述各实施例中钛精矿来源于正常生产中的浮选大宗样，未施加额外的润磨处理措施，最高自然水分含量约9.3％。

实施例1

将钛精矿与强化剂按照钛精矿干基质量与强化剂质量比100：1.8配加并充分混合均匀，得到混合料，混合料最终水分含量12.5％，强化剂组成为聚乙烯醇：中温沥青粉：植物胶黏剂＝20：5：75；

将上述混合料在直径为700mm、长度为2500mm、倾斜角为4°的造粒设备上进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；造粒设备圆筒内壁的转动线速度8cm/s，造粒强化板未与造粒装置内壁接触的一端距内壁的直线距离为55mm，所述造粒强化板在圆筒轴向上的长度为1800mm，与内部圆心的连线夹角为60°，所述造粒强化板的数目为3块(圆筒圆周内120°对称分布)；

将钛精矿成型湿颗粒通入回转窑100℃烟气干燥，最终得到钛精矿造粒干燥颗粒，其粒径1mm～5mm范围内质量比例达到94.5％，落下强度平均9.3次/m。

实施例2

将钛精矿与强化剂按照钛精矿干基质量与强化剂质量比100：1.4配加并充分混合均匀，得到混合料，混合料最终水分含量14.5％，强化剂组成为聚乙烯醇：中温沥青粉：植物胶黏剂＝60：10：30；

将上述混合料在直径为700mm、长度为2500mm、倾斜角为5.5°的造粒设备上进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；造粒设备圆筒内壁的转动线速度25cm/s，造粒强化板未与造粒装置内壁接触的一端距内壁的直线距离为40mm，所述造粒强化板在圆筒轴向上的长度为900mm，与内部圆心的连线夹角为65°，所述造粒强化板的数目为2块(圆筒圆周内180°对称分布)；

将钛精矿成型湿颗粒通入回转窑210℃烟气干燥，最终得到钛精矿造粒干燥颗粒，其粒径1mm～5mm范围内质量比例达到90.5％，落下强度平均6.0次/m。

对比例1

与实施例1对比，本对比例用于证实强化剂的造粒成型效果。技术控制参数与实施例1基本一致，区别在于：强化剂为质量比为9：1的聚丙烯酰胺和氧化钙，钛精矿干基质量与强化剂的质量比100：1.8。最终钛精矿造粒干燥颗粒粒径1mm～5mm范围内质量比例仅为38.6％，落下强度平均为4.7次/m。

对比例2

与实施例1对比，本对比例用于证明本成型装置的造粒成型效果。技术控制参数与实施例1基本一致，区别在于：成型设备改为直径为700mm的常规无造粒强化板的光滑内壁结构形式，最终钛精矿造粒干燥颗粒粒径1mm～5mm范围内质量比例仅为56.3％，对应落下强度变化不大，平均为8.9次/m。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种钛精矿的造粒方法，包括以下步骤：

将钛精矿与强化剂混合，得到初始混合料；所述强化剂包括聚乙烯醇、沥青与植物胶黏剂；

将所述初始混合料进行造粒，得到钛精矿成型湿颗粒；

将所述钛精矿成型湿颗粒进行干燥，得到钛精矿成型干颗粒；

所述造粒在圆筒状的造粒装置中进行，所述造粒装置内壁圆周方向上平均分布有2~4个造粒强化板，所述造粒强化板与所述内壁圆心的连线夹角为45°~75°；

所述造粒强化板未与造粒装置内壁接触的一端距内壁的直线距离为造粒装置直径的5%~12%，所述造粒强化板在轴向上的长度为造粒装置长度的25%~75%；

所述造粒装置的进料端高于出料端，倾斜角度为3°~7°；

所述聚乙烯醇、沥青和植物胶黏剂的质量比为（10~65）：（5~10）：（25~85）；所述钛精矿的干基质量与所述强化剂的质量比为100：（1~2）；所述初始混合料的水分含量为12wt%~15wt%。

2.根据权利要求1所述的造粒方法，其特征在于，所述植物胶黏剂选自***胶、预糊化淀粉和纤维素醚类衍生物中的一种或多种，所述沥青为中高温沥青粉。

3.根据权利要求1所述的造粒方法，其特征在于，所述造粒的造粒装置圆筒内壁的线速度为5~30cm/s；所述干燥的温度为65~300℃，时间为5~50min。