專利名稱：鈦精礦的造球方法和球團粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦冶金領(lǐng)域，特別涉及一種鈦精礦的造球方法和一種球團粘結(jié)劑。
背景技術(shù)：
微細粒級鈥精礦是采用新的浮選工藝制備而成的，其主要成分為Ti02、 FeO、 CaO、 A1203和Si02。冶煉鈦渣用的一種微細粒級鈦精礦中粒徑小于 0.075mm的顆粒的重量占總重量的72.9%,表1示出了該微細粒級鈥精礦和 一種粗粒級鈥精礦的粒度分布。
表l兩種不同鈦精礦的粒度分析對比表
粒徑范圍20.150[0.109,0.150)[0.075,0，),5， 0.075)[0.038， 0.045)O.038
輔試(％)63.1818.1717.141.450.06一
微細粒礦(％)0.92.423.844512.815.6
如果細粒物料量過多，則在冶煉鈦渣過程中會出現(xiàn)較多泡沫渣、翻料及 塌料等異常工況現(xiàn)象，很不利于鈦渣電爐冶煉順行。另外，由于物料太細導(dǎo) 致部分鈦精礦被抽入除塵煙道而大幅降低鈦回收率，因此纟效細粒級鈥精礦必 須經(jīng)過預(yù)處理，方可用于鈦渣冶煉。
傳統(tǒng)上采用鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團法對鈥精礦進行預(yù)處理，具體地講，向鈦 精礦粉中添加粘結(jié)劑等，經(jīng)圓盤造球機造球，然后使用鏈篦機預(yù)熱干燥生球， 最后使用回轉(zhuǎn)窯焙燒固結(jié)。傳統(tǒng)的造球工藝一般選用膨潤土或水玻璃作為粘
結(jié)劑。如果用膨潤土做粘結(jié)劑，其用量一般為1.5%~3%，由于加入量較大， 因此在冶煉鈦渣過程中對鈦渣的品位有很大影響。以冶煉Ti02含量為74%的 酸溶性鈦渣計算，加入1.5%的膨潤土?xí)光佋腡i02含量降低2。/。左右，同 時由于雜質(zhì)元素的加入，增加了冶煉鈦渣的電耗。如果用水玻璃做粘結(jié)劑， 其使用量為5%~6%，水玻璃中含有大量的鈉離子，而鈉離子在冶煉過程中會 侵蝕電爐爐墻上的耐火材料，對爐墻保護很不利。因此，傳統(tǒng)的膨潤土或水
3玻璃粘結(jié)劑不適用于微細粒級鈦精礦的預(yù)處理。
中國專利CN1737170A公開了一種鈣鎂反應(yīng)型鐵精礦造球粘結(jié)劑，其包 括MgO、 Mg(N03)2和Ca(OH)。由于粘結(jié)劑引入MgO、 CaO雜質(zhì)，影響鈦渣 產(chǎn)品質(zhì)量，故該粘結(jié)劑不適合于預(yù)處理匸徵細粒級鈦精礦供鈦渣冶煉使用。中 國專利CN1854226A公開了一種用于瓦斯灰造球的粘結(jié)劑，該粘結(jié)劑包括 CaO、 MgO、 Si02和Al203等成分，該粘結(jié)劑的使用引入了過多的CaO、 MgO、
Si02和Al203等雜質(zhì)成分，用于鈦渣冶煉時會增加還原劑消耗，降低鈦渣品
位，不適合于預(yù)處理微細粒級鈦精礦供鈦渣冶煉使用。
中國專利CN101161830A公開了一種礦粉造球還原焙燒工藝，該工藝是 在礦粉中配加5%~7%的膨潤土、 3%~5%的水和0.8%~1.3%的液體聚乙烯醇后 造球，生球焙燒溫度為997。C 1026。C得到球團。在該方法中，生球焙燒的溫 度過高，球團生產(chǎn)成本過大。
另外，采用傳統(tǒng)的鏈篦機-回轉(zhuǎn)窯球團法生產(chǎn)的球團的抗壓強度不超過 500N，球團粉化率在9%以上， 一般只適用于回轉(zhuǎn)窯還原鈦精礦和功率在 IOMW以下的小型電爐冶煉鈦渣。然而，在功率不^f氐于20MW的大型鈦渣電 爐冶煉過程中，物料運輸高度差大(約20m),并且冶煉時爐內(nèi)是負壓(約 -20Pa)，如果粉料過多會直接進入除塵系統(tǒng)，降低鈦收率。要滿足大型鈦渣 電爐冶煉的工況條件，球團強度需不低于1200N，球團粉化率不超過2%，因 此傳統(tǒng)的造球方法不滿足大型電爐冶煉用球團的指標要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種在冶煉鈦渣過程中對鈦渣的品位不具有 不利影響的鈦精礦的造球方法。
本發(fā)明的另 一 目的在于提供一種在冶煉鈦渣過程中對鈦渣電爐不具有侵 蝕作用的鈦精礦的造球方法。
本發(fā)明的又一 目的在于提供一種耗能低的鈦精礦的造球方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種能夠提高球團強度并減小球團粉化率的 鈦精礦的造球方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種對鈦渣的品位不具有不利影響、對鈦渣 電爐不具有侵蝕作用、干燥溫度低、提高球團強度并減小球團粉化率的球團 粘結(jié)劑。根據(jù)本發(fā)明的鈦精礦的造球方法包括以下步驟將鈦精礦、粘結(jié)劑和碳 質(zhì)還原劑均勻混合，得到混合物料；將混合物料壓制成生球；干燥生球，得 到干燥的球團。
鈦精礦可以是微細粒級鈦精礦，微細粒級鈦精礦中粒徑小于0.075mm的 顆粒的重量可占總重量的15%以上，鈦精礦的Ti02重量含量可為44%~48%。 粘結(jié)劑可由液體部分和固體部分組成，液體部分包含重量比為15-25: 10 15: 100的聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一種或兩種、羧甲基纖維素鈉、水，固體 部分是淀粉，液體部分與固體部分的重量比為100: 15-30,粘結(jié)劑的重量是 鈦精礦重量的2%~4%。碳質(zhì)還原劑可以是焦碳粉和無煙煤中的至少一種，碳 質(zhì)還原劑的重量是鈥精礦重量的5%~20%。
將混合物料壓制成生球的步驟可包括使用壓球機以15MPa 20MPa的 壓力將混合物料壓制成粒徑為20mm 60mm的球，壓力保持時間為0.5秒 1 秒。干燥生球的溫度可以是150。C 350。C ，干燥時間可以是60分鐘~180分鐘。 可使用鏈篦機或轉(zhuǎn)筒烘干機執(zhí)行干燥生球的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的球團粘結(jié)劑由液體部分和固體部分組成，液體部分包含重 量比為15~25: 10~15: 100的聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一種或兩種、羧曱基 纖維素鈉、水，固體部分是淀粉，液體部分與固體部分的重量比為100: 15 30。
具體實施例方式
首先，將鈦精礦、粘結(jié)劑和碳質(zhì)還原劑均勻混合，制得混合物料。然后， 將混合物料壓制成生球。之后，干燥生球，得到干燥的球團。
本發(fā)明的方法中使用的鈦精礦可以是微細粒級鈦精礦。；微細粒級鈦精礦 的主要成分為Ti02、 FeO、 CaO、八1203和8102等，微細粒級鈦精礦中粒徑小 于0.075mm的顆粒的重量可占總重量的15%以上。本發(fā)明的方法中使用的鈦 精礦的Ti02重量含量可以在44%~48%的范圍內(nèi)，但本發(fā)明不限于此，可以 使用任何合適的鈦精礦。
可以采用新的浮選工藝由鈥鐵礦石制備微細粒級鈦精礦，以提高鈦收率，
鈦精礦(例如石茲選鈦精礦)；此外，浮選過程中加入了多種藥劑，礦的表面性 質(zhì)改變很大，親水性極差，物料靜態(tài)成球性指數(shù)差，只有0.25-0.30,屬于弱成球性，不利于造球。然而本發(fā)明的方法中使用的微細粒級鈥精礦的制備方
法不限于此，例如可以對粗粒級鈥精礦進行潤磨來制備孩i細粒級鈥精礦。
可以選用任何合適的粘結(jié)劑，只要在低溫下焙燒生球后可得到滿足鈦渣 冶煉要求的球團即可。優(yōu)選地，本發(fā)明的方法中使用的粘結(jié)劑是由液體部分 和固體部分組成的組合粘結(jié)劑，液體部分包含重量比為15 25: 10 15: 100的 聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一種或兩種、羧曱基纖維素鈉、水，固體部分是 淀粉，液體部分與固體部分的重量比為100: 15~30。粘結(jié)劑的重量可以是鈥 精礦重量的2%~4%。
如果聚丙烯酰胺和聚乙烯醇中的一種或兩種與水的重量比小于15: 100， 則會導(dǎo)致后續(xù)壓制成的生球和干燥后的球團的抗壓強度都偏低；如果該重量 比大于25:100,則會導(dǎo)致壓制生球的過程中脫模困難。如果羧曱基纖維素鈉 與水的重量比小于10: IOO，則會導(dǎo)致生球和干燥后的球團的抗壓強度都偏低； 如果該重量比大于15: 100，則會導(dǎo)致壓制生球的過程中脫模困難。
淀粉在所制備的生球和干燥球團中起到骨架的作用，可以減少球團粉化 率。如果淀粉與液體部分的重量比小于15: 100,則會降低成球率，也會降低 球團強度；如果淀粉與液體部分的重量比大于30: 100,則會導(dǎo)致壓制生球的 過程中脫模困難，同時還會增加生產(chǎn)成本。
在將單獨的聚丙烯酰胺、單獨的聚乙烯醇或者聚丙烯酰胺和聚乙烯醇的 混合物溶于水用作粘結(jié)劑的情況下，所制備的生球在10(TC 200。C干燥之后， 有可能獲得良好的球團強度，但是當干燥溫度高于20(TC時，隨著干燥溫度 的升高球團強度逐漸降低。在將單獨的羧曱基纖維素鈉溶于水用作粘結(jié)劑的 情況下，所制備的生球在200。C以下干燥后抗壓強度較差，當干燥溫度高于 20(TC時，隨著干燥溫度的升高羧曱基纖維素鈉對球團抗壓強度的提高作用逐 漸加強。因此，即使在工業(yè)化生產(chǎn)過程中干燥溫度有波動的情況下，本發(fā)明 中的組合粘結(jié)劑也能夠在較寬的溫度波動范圍內(nèi)起作用。
強親水性，使微細粒級鈦精礦造粒時更易于團聚，物料靜態(tài)成球性指數(shù)可提 高至0.65-0.72，因此物料具有良好的成球性。也就是說，本發(fā)明中使用的粘 結(jié)劑降低了造球難度，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。
如果粘結(jié)劑的重量少于鈦精礦重量的2%,則會導(dǎo)致生球和干燥球團的 抗壓強度都偏低。如果粘結(jié)劑的重量多于鈦精礦重量的4%，則會在后續(xù)的壓制生球的過程中造成脫模困難，同時加入過多的粘結(jié)劑會增加球團生產(chǎn)成本 和冶煉電耗。
碳質(zhì)還原劑可以是焦碳粉、無煙煤或其組合，碳質(zhì)還原劑的重量是鈦精
礦重量的5% 20%。碳質(zhì)還原劑在鈦渣電爐冶煉過程中還原金屬氧化物并提 供熱量。碳質(zhì)還原劑與鈦精礦的比例少于5%會導(dǎo)致鈦渣品位不足，多于20% 會造成鈦渣過還原。但是碳質(zhì)還原劑的加入對造球不利，物料靜態(tài)成球性指 數(shù)會降低0.05 0.1。
可以采用本領(lǐng)域中任何合適的設(shè)備執(zhí)行壓制操作。優(yōu)選地，使用高壓壓 球機以15MPa 20MPa的壓力將混合物料壓制成粒徑為20mm 60mm的球， 壓力保持時間為0.5秒 1秒。如果粒徑小于20mm,則鈦渣冶煉過程中物料 透氣性不好；如果粒徑大于60mm，則生球團在跌落過程中容易破裂，再者 球團過大在加料過程中容易堵塞料管。如果壓力大于20MPa，壓制過程中會 導(dǎo)致球團破裂；如果壓力小于15MPa，則壓制的生J求強度不高。如果壓力保 持時間少于0.5秒，則導(dǎo)致球團強度不高；如果壓力保持時間大于1秒，則 球團會在壓制過程中產(chǎn)生裂紋甚至破裂。
可以使用本領(lǐng)域中通用的鏈篦機或轉(zhuǎn)筒烘干機等來干燥生球。優(yōu)選地， 干燥溫度是150。C 350。C，干燥時間為60分鐘 180分鐘。如果干燥溫度低于 15(TC或干燥時間少于60分鐘會導(dǎo)致球團干燥不徹底，如果干燥溫度高于 35(TC或干燥時間多于180分鐘會造成能源浪費。本發(fā)明的粘結(jié)劑由于含有羧
球賦予生球本身一定的強度，因此干燥生球所用的溫度低，與現(xiàn)有技術(shù)的高 溫焙燒相比大大節(jié)省了能源。
在干燥的過程中，本發(fā)明所使用的上述組合粘結(jié)劑發(fā)生炭化，從而可以 直接用作冶煉鈦渣用的還原劑。雖然干燥之后的球團中也含有鈉元素，但是 這部分鈉元素的量非常小，只有約0.02%，在鈦渣冶煉過程中對電爐爐墻上 的耐火材料的侵蝕可以忽略不計。
另外，本發(fā)明的組合粘結(jié)劑的使用使生球強度和干燥球團的強度相對于 傳統(tǒng)技術(shù)(例如，使用膨潤土、水玻璃、聚乙烯醇或其組合等作為粘結(jié)劑) 都有明顯的提高。例如，在150。C 350。C干燥60分鐘 180分鐘之后，球團抗 壓強度大于1500N， 3m高度下落至平整水泥地板的抗碎次數(shù)為5~12次，產(chǎn) 生粉料比例為1%~2%。利用傳統(tǒng)粘結(jié)劑(例如，膨潤土、水玻璃、聚乙烯醇或其組合等)制備的生 球進行低溫焙燒后，球團強度低、粉化率高以及爐墻侵蝕的問題。
將采用本發(fā)明的方法制造的鈦精礦球團應(yīng)用于大型鈦渣電爐，由于球團
之間存在較大間隙，因此可改善鈦渣冶煉過程中物料透氣性，不發(fā)生翻渣及
塌料的不利情況，同時粉塵量降低。例如，Ti02收率從92。/。提高到96%~97%; 冶煉電耗指標下降明顯，由2300kWh/t.法降低至2100kWh/t.;i 2200kWh/t.漆。 實施例1:
在粒度分布如表1所示且Ti02含量為46.44%的20kg^L細粒級鈦精礦中 配加600g液體粘結(jié)劑(由重量比為15: 10: 100的聚丙烯酰胺、羧曱基纖維素 鈉和水組成)、100g淀粉、lkg無煙煤，在輪碾式混合才幾中混合20分鐘；然 后將該混合物料在430型高壓礦粉壓球機上連續(xù)壓球，壓球機壓力為20MPa， 壓力保持時間為1秒，得到粒徑為20mm 60mm的生J求；將生J求送入由電爐 煙氣提供熱源的GZO2200x 12000型轉(zhuǎn)筒烘干機中干燥，干燥溫度為200°C ， 干燥時間為120分鐘，得到干燥的球團。該球團的抗壓強度為1750N， 3m高 度下落至平整水泥地板的抗碎次數(shù)為12次(產(chǎn)生1.2%的粉料)。該球團完全 可以滿足大型鈦渣電爐的冶煉要求。
實施例2:
在粒度分布如表1所示且Ti02含量為46.44%的20kg^t細粒級鈦精礦中 配加400g液體粘結(jié)劑(由重量比為20: 12: 100的聚丙烯酰胺、羧曱基纖維素 鈉和水組成)、100g淀粉、lkg無煙煤，在輪碾式混合機中混合20分鐘；然 后將該混合物料在430型高壓礦粉壓球機上連續(xù)壓^求，壓球機壓力為18MPa， 壓力保持時間為0.8秒，得到粒徑為20mm 60mm的生球；將生球送入由電 爐煙氣提供熱源的GZO2200xl2000型轉(zhuǎn)筒烘干機中干燥，干燥溫度為250°C， 干燥時間為160分鐘，得到干燥的球團。該球團的抗壓強度為1650N， 3m高 度下落至平整水泥地板的抗碎次數(shù)為10次(產(chǎn)生1.0%的粉料)。該球團完全 可以滿足大型鈦渣電爐的冶煉要求。
實施例3:
在粒度分布如表1所示且Ti02含量為46.44%的20kg微細粒級鈦精礦中 配加350g液體粘結(jié)劑(由重量比為15: 15: 100的聚丙烯酰胺、羧曱基纖維素 鈉和水組成)、75g淀粉、lkg無煙煤，在輪碾式混合機中混合20分鐘；然后將該混合物料在430型高壓礦粉壓球機上連續(xù)壓J求，壓球機壓力為15MPa, 壓力保持時間為0.5秒，得到粒徑為20mm 60mm的生球；將生球送入由電 爐煙氣提供熱源的GZ(D2200xl2000型轉(zhuǎn)筒烘干機中干燥，干燥溫度為300°C, 干燥時間為180分鐘，得到干燥的球團。該球團的抗壓強度為1550N， 3m高 度下落至平整水泥地板的抗碎次數(shù)為6次(產(chǎn)生1.6%的粉料)。該球團完全 可以滿足大型渣電爐的冶煉要求。
9
權(quán)利要求
1、一種鈦精礦的造球方法，所述方法包括以下步驟將鈦精礦、粘結(jié)劑和碳質(zhì)還原劑均勻混合，得到混合物料；將混合物料壓制成生球；干燥生球，得到干燥的球團。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于所述鈥精礦是微細粒級 鈦精礦，微細粒級鈥精礦中粒徑小于0.075mm的顆粒的重量占總重量的15% 以上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于所述鈥精礦的Ti02重 量含量為44% 48%。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于所述粘結(jié)劑由液體部分 和固體部分組成，液體部分包含重量比為15 25: 10~15: IOO的聚丙烯酰胺和 聚乙烯醇中的一種或兩種、羧曱基纖維素鈉、水，固體部分是淀粉，液體部 分與固體部分的重量比為100: 15 30。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的造球方法，其特征在于所述粘結(jié)劑的重量是鈦 精礦重量的2% 4%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于碳質(zhì)還原劑是焦碳粉和 無煙煤中的至少一種，碳質(zhì)還原劑的重量是鈦精礦重量的5% 20%。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于將混合物料壓制成生球 的步驟包括使用壓J求機以15MPa 20MPa的壓力將混合物料壓制成粒徑為 20mm 60mm的球，壓力保持時間為0.5秒 1秒。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的造球方法，其特征在于在150。C 350。C的溫度 下干燥生球，干燥時間是60分鐘 180分鐘。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的造球方法，其特征在于使用鏈篦機或轉(zhuǎn)筒烘干 機執(zhí)行干燥生球的步驟。
10、 一種球團粘結(jié)劑，其特征在于所述i^團粘結(jié)劑由液體部分和固體部 分組成，液體部分包含重量比為15 25: 10~15: 100的聚丙烯酰胺和聚乙烯醇 中的一種或兩種、羧曱基纖維素鈉、水，固體部分是淀粉，液體部分與固體 部分的重量比為100: 15~30。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鈦精礦的造球方法和一種球團粘結(jié)劑，該方法包括以下步驟將鈦精礦、粘結(jié)劑和碳質(zhì)還原劑均勻混合，得到混合物料；將混合物料壓制成生球；干燥生球，得到干燥的球團。
文檔編號C22B1/244GK101649392SQ20091017689
公開日2010年2月17日 申請日期2009年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日
發(fā)明者張繼東, 李開華, 強 楊, 楊仰軍, 梁從勇, 斌 王, 秦興華, 程曉哲, 胡鴻飛, 趙青娥, 韓可喜, 勇 馬, 魏光亮, 黃北衛(wèi) 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;攀鋼集團鈦業(yè)有限責(zé)任公司;攀鋼冶金材料有限責(zé)任公司