CN110106299B - 一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法 - Google Patents
一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法,在钒钛磁铁矿的高炉冶炼过程中,所述钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~15%普通球团矿、5%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。本发明改变了传统的炉料结构,明显改善高炉炉料的软熔性能、滴落性能和透气性能,并且降低了高炉冶炼过程中的焦比。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,尤其涉及一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法。
背景技术
目前,钒钛磁铁矿高炉冶炼方法主要包括:将钒钛铁精矿和普通粉矿进行烧结生产出烧结矿,用钒钛铁精矿和普通铁精矿造球生产出球团矿,再把烧结矿、球团矿及少量块矿按一定的比例,与焦炭一起加入到高炉内,同时通过高炉风口喷吹煤粉和鼓入空气,使焦炭和喷吹的煤粉发生燃烧,生成还原气体(主要是CO和H2),还原气体在炉内上升的过程中除去钒钛磁铁矿中的氧,还原得到铁,然后熔化滴落到炉缸实现渣铁分离,从而完成冶炼过程。
高炉冶炼过程中,从上到下可分为块状带、软熔带、滴落带、燃烧带和渣铁聚集区五个区域。其中,软熔带的形状与位置对高炉的煤气流分布、透气性以及还原过程有着极其重要的影响。而炉料的软化及熔滴特性对软熔带的形成、形状和位置起着决定性的作用。炉料软化开始温度高,软熔带窄且趋于下移,熔滴性能好;炉料软化开始温度低、软熔区间宽的炉料对煤气产生的阻力大,料柱透气性差,气流分布不均匀,不利于高炉的强化冶炼。
含碳球团是一种新型碳铁炉料,热压含碳球团是含碳球团的一种,是一种利用煤的粘结性将煤粉和含铁粉料黏结成块的新型优质炼铁原料,避免了粘结剂的使用。在高炉应用中,热压含碳球团有以下优点:含碳球团内碳的气化和铁氧化物的还原反应同时进行并相互促进,产生偶合效应,加速高炉内含铁炉料的还原;热压球团内新还原出来的铁颗粒与细小碳颗粒充分接触,使渗碳加速进行,软熔滴落低温区间与烧结矿相比将明显降低,出铁的温度也可相应降低,因此,高炉冶炼过程可在较低的温度水平进行,称为“低温炼铁”。
因此,为了提高高炉冶炼中炉料的软化及熔滴特性,亟需一种新的钒钛磁铁矿高炉冶炼方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题
为了解决现有技术的上述问题,本发明提供了一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法。改变了传统的炉料结构,明显改善高炉炉料的软熔性能、滴落性能和透气性能,并且降低了高炉冶炼过程中的焦比。
(二)技术方案
为了达到上述目的,本发明采用的主要技术方案包括:
一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法,在钒钛磁铁矿高炉冶炼的过程中,钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~15%普通球团矿、5%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。
作为本发明钒钛磁铁矿高炉冶炼方法的一种改进,钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~10%普通球团矿、10%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。
作为本发明钒钛磁铁矿高炉冶炼方法的一种改进,钒钛海砂热压含碳球团矿,按重量分数计包括以下组分:22%~28%的烟煤、4%~7%的瘦煤、0%~62.5%的普通钒钛矿和10%~67.5%的钒钛海砂矿。
作为本发明钒钛磁铁矿高炉冶炼方法的一种改进,钒钛海砂热压含碳球团矿,按重量分数计包括以下组分:26%~28%的烟煤、4%~6%的瘦煤、26%~50%的普通钒钛矿和20%~40%的钒钛海砂矿。
作为本发明钒钛磁铁矿高炉冶炼方法的一种改进,钒钛海砂热压含碳球团矿由以下制备方法制备获得:
步骤S1、对钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤依次进行烘干和磨样处理;然后按照权利要求3或4中钒钛海砂热压含碳球团的组分配比,均匀混合钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤,获得混合物料。
步骤S2、加热混合物料至250~350℃,然后进行压制,获得热压块。
步骤S3、在惰性气氛保护下,对热压块进行热处理,热处理温度在500℃以上,热处理时间为4~6h,获得钒钛海砂矿热压含碳球团。
作为本发明钒钛磁铁矿高炉冶炼方法的一种改进,步骤S1中,磨样处理后的普通钒钛矿的粒度<150目;磨样处理后的钒钛海砂矿的粒度<200目。
(三)有益效果
本发明的有益效果是:
采用钒钛海砂热压含碳球团矿以一定比例替代传统高炉炉料(烧结矿、普通球团矿和块矿)中的普通球团矿,有以下作用:1、软化开始温度较低,软化终了温度较高,即具有较宽的软化温度区间,对于改善钒钛矿气固还原,提高钒钛矿在高炉上部的还原程度,避免炉缸堆积,降低高炉下部的负荷具有重大意义;2、使高炉炉料的熔化温度区间缩窄,改善高炉炉料的熔化性能;3、高炉炉料熔化开始温度高,软熔带(炉料从开始熔化到滴落的区域)变窄且趋于下移,软化及熔滴特性好;4、钒钛海砂热压含碳球团矿在综合炉料中骨架作用明显,大大改善了高炉炉料的透气性;5、改善高炉炉料的滴落性能。
本发明开发了一种新型炉料,改变了传统的炉料结构,这种新炉料是含碳炉料,降低了高炉冶炼过程中的焦比。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中还原熔化实验装置图;
图2为本发明具体实施方式中海砂热压含碳球团的添加比例对高炉炉料的软化性能影响图;
图3为本发明具体实施方式中海砂热压含碳球团的添加比例对高炉炉料特征值S的影响图;
图4为本发明具体实施方式中海砂热压含碳球团的添加比例对高炉炉料软熔带位置的影响图。
【附图标记说明】
1:位移测定装置;2:荷重给定装置;3:温度测定装置;4:出气口;5:还原管;6:加热炉体;7:第一焦炭层;8:石墨坩埚;9:含铁炉料;10:第二焦炭层;11:支撑管;12:气压阀;13:试样收集容器;14:进气口。
具体实施方式
为了更好的解释本发明,以便于理解,下面通过具体实施方式,对本发明作详细描述。
本发明具体实施方式中所使用的百分数,除特殊说明外,均为重量百分数。
本发明提供一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法,该方法中所使用的钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~15%普通球团矿、5%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。
发明人发现,采用钒钛海砂热压含碳球团矿以一定比例替代传统高炉炉料(烧结矿、普通球团矿和块矿)中的普通球团矿,有以下作用:1、软化开始温度较低,软化终了温度较高,即具有较宽的软化温度区间,对于改善钒钛矿气固还原,提高钒钛矿在高炉上部的还原程度,避免炉缸堆积,降低高炉下部的负荷具有重大意义;2、使高炉炉料的熔化温度区间缩窄,改善高炉炉料的熔化性能;3、高炉炉料熔化开始温度高,软熔带(炉料从开始熔化到滴落的区域)变窄且趋于下移,软化及熔滴特性好;4、钒钛海砂热压含碳球团矿在综合炉料中骨架作用明显,大大改善了高炉炉料的透气性;5、改善高炉炉料的滴落性能。
为了更好的实现本发明的目的,优选地,本发明方法中钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~10%普通球团矿、10%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。优选地,钒钛海砂热压含碳球团矿,按重量分数计包括以下组分:22%~28%的烟煤、4%~7%的瘦煤、0%~62.5%的普通钒钛矿和10%~67.5%的钒钛海砂矿。该钒钛海砂热压含碳球团的抗压强度在3000N以上,具有优良的还原膨胀性能及还原强度,且基本无粉化现象,
满足工业上对热压含碳球团抗压强度的要求。
进一步优选地,钒钛海砂热压含碳球团矿按重量分数计包括以下组分:26%~28%的烟煤、4%~6%的瘦煤、26%~50%的普通钒钛矿和20%~40%的钒钛海砂矿。
本发明中,烧结矿是由普通铁精矿和钒钛矿混合烧结得到的,其制备方法为本领域技术人员所熟知。普通球团矿是普通铁精矿、钒钛矿和粘结剂混合经造球后焙烧得到的,其制备方法为本领域技术人员所熟知。块矿为铁精矿。
钒钛海砂热压含碳球团可由以下制备方法制备获得:
步骤S1、对钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤依次进行烘干和磨样处理;然后按照上述钒钛海砂热压含碳球团的组分配比,均匀混合钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤,获得混合物料。
步骤S2、加热混合物料至250~350℃,然后进行压制,获得热压块。
步骤S3、在惰性气氛保护下,对所述热压块进行热处理,热处理温度在500℃以上,热处理时间为4~6h,获得钒钛海砂矿热压含碳球团。
步骤S3中,热处理温度大于500℃后,处理后的海砂热压块抗压强度均可达到3000N,并且随着对海砂热压块的热处理时间的延长,海砂热压块的抗压强度先升高后降低,当热处理时间在4-6h范围内时,处理后的海砂热压块抗压强度均可达到3000N,满足工业上对热压含碳球团抗压强度的要求。
优选地,步骤S1中,磨样处理后的普通钒钛矿的粒度<150目;磨样处理后的钒钛海砂矿的粒度<200目。
以下结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的范围并不仅限于以下实施例。
以下实施例、对比例中,所用的烧结矿、普通球团矿、钒钛海砂热压含碳球团矿和块矿的化学成分见表1。
表1烧结矿、普通球团矿、钒钛海砂热压含碳球团和块矿的化学成分/%
在实施例和对比例中,采用还原熔化实验对高炉炉料的高温冶金性能进行考察。还原熔化实验包括以下步骤:
步骤A1、在内径为75mm的石墨坩埚底部铺一层30mm厚的焦炭粒,压平后将实施例或对比例中的高炉炉料放入石墨坩埚内,经轻摇、振实使高炉炉料分布均匀,然后在高炉炉料上面再放入焦。
步骤A2、将装好高炉炉料的石墨坩埚置于密封的还原管内,对还原管进行升温加热,如图1所示;升温加热采用三段变温升温制度,即0-900℃升温速度为10℃/min,900-1020℃升温速度为3℃/min,1020℃以后升温速度为5℃/min,测量软化开始温度T4、软化终了温度T40、熔化开始温度TS、熔滴温度(熔化终了温度)TD、最大压差ΔPmax和最大压差温度TΔP;并获取升温过程中还原管上下层压力差随温度的变化曲线,根据变化曲线与横坐标温度所围成的面积计算特征值S。
定义T4为收缩率为4%时的温度,T40为收缩率为40%时的温度,TS为压差上升最剧烈的温度。特征值S越小,透气性越好。
实施例1
步骤S1、对钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤进行烘干,然后研磨普通钒钛矿至其粒度<150目,研磨钒钛海砂矿至其粒度<200目;之后,均匀混合40%的钒钛海砂矿、27.5%的普通钒钛矿、27.5%的烟煤和5%的瘦煤,获得混合物料。
步骤S2、加热混合物料至300℃,然后进行压制,获得热压块。
步骤S3、在惰性气氛保护下,对热压块进行热处理,热处理温度为500℃,热处理时间为6h,获得钒钛海砂矿热压含碳球团。按GB/T 14201-93检测实施例1中钒钛海砂矿热压含碳球团的抗压强度为3196N。
步骤S4、依照70%烧结矿、15%普通球团矿、5%钒钛海砂热压含碳球团矿和10%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例1中高炉炉料的T4为1130.35℃,T40为1237.28℃,计算软化温度区间T40—T4为106.83℃;测得TS为1260.45℃,TD为1378.36℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为117.91℃;测得TΔP为1275.75℃;测得高炉炉料的特征值S为1838.4kPa·℃。
实施例2
采用实施例1中制备得到的钒钛海砂矿热压含碳球团,依照70%烧结矿、10%普通球团矿、10%钒钛海砂热压含碳球团矿和10%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例2中高炉炉料的T4为1129.50℃,T40为1246.05℃,计算软化温度区间T40—T4为116.55℃;测得TS为1273.89℃,TD为1384.46℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为110.57℃;测得TΔP为1283.91℃;测得高炉炉料的特征值S为1951.0kPa·℃。
实施例3
采用实施例1中制备得到的钒钛海砂矿热压含碳球团,依照70%烧结矿、5%普通球团矿、15%钒钛海砂热压含碳球团矿和10%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例3中高炉炉料的T4为1125.26℃,T40为1244.87℃,计算软化温度区间T40—T4为119.61℃;测得TS为1276.82℃,TD为1398.24℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为121.42℃;测得TΔP为1312.31℃;测得高炉炉料的特征值S为1396.2kPa·℃。
对比例1
依照70%烧结矿、20%普通球团矿和10%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得对比例1中高炉炉料的T4为1141.65℃,T40为1233.68℃,计算软化温度区间T40—T4为92.03℃;测得TS为1258.71℃,TD为1377.31℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为118.60℃;测得TΔP为1293.09℃;测得高炉炉料的特征值S为2254.7kPa·℃。
综上所述,结合对比例1,本发明实施例1至3中高炉炉料软化开始温度较低,软化终了温度较高,即具有较宽的软化温度区间,对于改善钒钛矿气固还原,提高钒钛矿在高炉上部的还原程度,避免炉缸堆积,降低高炉下部的负荷具有重大意义,如图2所示;高炉炉料熔化开始温度高,软熔带变窄且趋于下移,软化及熔滴特性好如图3所示;高炉炉料特征值S明显变低,钒钛海砂热压含碳球团矿在综合炉料中骨架作用明显,大大改善了高炉炉料的透气性,如图4所示。可见,向传统高炉炉料中添加一定比例的钒钛海砂热压含碳球团矿可明显改善高炉炉料的软熔性能、滴落性能和透气性能。
实施例4
采用实施例1中制备得到的钒钛海砂矿热压含碳球团,依照75%烧结矿、0%普通球团矿、15%钒钛海砂热压含碳球团矿和10%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例4中高炉炉料的T4为1121.6℃,T40为1255.5℃,计算软化温度区间T40—T4为133.9℃;测得TS为1284.2℃,TD为1411.6℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为127.4℃;测得TΔP为1295.8℃;测得高炉炉料的特征值S为1709.8kPa·℃。
实施例5
采用实施例1中制备得到的钒钛海砂矿热压含碳球团,依照60%烧结矿、10%普通球团矿、15%钒钛海砂热压含碳球团矿和15%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例5中高炉炉料的T4为1127.3℃,T40为1245.8℃,计算软化温度区间T40—T4为118.5℃;测得TS为1270.9℃,TD为1395.8℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为124.9℃;测得TΔP为1306.5℃;测得高炉炉料的特征值S为1589.5kPa·℃。
实施例6
采用实施例1中制备得到的钒钛海砂矿热压含碳球团,依照75%烧结矿、5%普通球团矿、15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%块矿,准备高炉炉料,进行还原熔化实验。
测得实施例6中高炉炉料的T4为1110.9℃,T40为1250.8℃,计算软化温度区间T40—T4为139.9℃;测得TS为1278.5℃,TD为1396.6℃,计算软化熔化温度区间TD—TS为118.1℃;测得TΔP为1300.6℃;测得高炉炉料的特征值S为1687.3kPa·℃。
以上结合具体实施方式描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理,而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释,本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式,这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法,其特征在于,在钒钛磁铁矿高炉冶炼的过程中,所述钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~15%普通球团矿、5%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿;
所述钒钛海砂热压含碳球团矿由以下制备方法制备获得:
步骤S1、对钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤依次进行烘干和磨样处理;然后按照重量百分数为26%~28%的烟煤、4%~6%的瘦煤、26%~50%的普通钒钛矿和20%~40%的钒钛海砂矿,均匀混合钒钛海砂矿、普通钒钛矿、烟煤和瘦煤,获得混合物料;所述步骤S1中,磨样处理后的普通钒钛矿的粒度<150目;磨样处理后的钒钛海砂矿的粒度<200目;
步骤S2、加热所述混合物料至250~350℃,然后进行压制,获得热压块;
步骤S3、在惰性气氛保护下,对所述热压块进行热处理,热处理温度为500℃,热处理时间为4~6h,获得钒钛海砂矿热压含碳球团。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿的高炉冶炼方法,其特征在于,所述钒钛磁铁矿原料包含60%~75%烧结矿、0%~10%普通球团矿、10%~15%钒钛海砂热压含碳球团矿和5%~15%块矿。
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GR01 | Patent grant | ||
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