本發(fā)明涉及球團礦氧化領(lǐng)域，特別涉及釩鈦球團礦氧化方法。

背景技術(shù)：

球團礦是高爐冶煉的主要爐料之一，其質(zhì)量對高爐冶煉有著重要作用。近年來，一方面球團行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)能不斷擴大，競爭越趨加?。涣硪环矫驿撹F市場的不景氣，爐冶煉需要進一步提高效率、降低成本，因此對爐料質(zhì)量的要求越來越高，一些鋼鐵廠調(diào)節(jié)了爐料結(jié)構(gòu)，減少了外購球團礦的需求量。因此，進一步提高球團礦質(zhì)量，提高冶煉性能，成為了當(dāng)前球團行業(yè)的首要問題。

FeO含量是球團礦主要的理化指標(biāo)之一，F(xiàn)eO含量高球團礦還原性就降低，增加了高爐冶煉成本。一般認(rèn)為，入爐原料的還原度每提高10個百分點，焦比可降低8％～9％；FeO含量每降低1個百分點，焦比可降低1％。因此向高爐提供強度高、還原性好的球團礦方能滿足高爐的冶煉需要。

球團礦氧化工藝中一般包括鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥、預(yù)熱一段、預(yù)熱二段、焙燒、環(huán)冷一段、環(huán)冷二段、環(huán)冷三段等步驟。其中，鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥、預(yù)熱一段、預(yù)熱二段在鏈篦機中進行，焙燒在回轉(zhuǎn)窯中進行，環(huán)冷一段、環(huán)冷二段、環(huán)冷三段在環(huán)冷機中進行。抽風(fēng)干燥的低溫?zé)犸L(fēng)來自環(huán)冷機三段出來的風(fēng)，抽風(fēng)干燥的熱源來自預(yù)熱二段回收的熱廢氣，預(yù)熱一段熱源來自環(huán)冷二段的熱廢氣，預(yù)熱二段的熱源來自回轉(zhuǎn)窯窯尾的熱廢氣。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種釩鈦球團礦氧化方法，提高生球氧化效果，從而提高成品球團礦的質(zhì)量。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：釩鈦球團礦氧化方法，將生球依次進行以下處理：鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥、預(yù)熱、焙燒、環(huán)冷；其中，鼓風(fēng)干燥、抽風(fēng)干燥、預(yù)熱均在鏈篦機中進行；焙燒溫度為1150℃-1180℃，從而使得球團礦內(nèi)氧化速度大于固結(jié)速度，球團礦大部分FeO氧化完全，最終氧化及固結(jié)均較完全，內(nèi)外沒有明顯的分層現(xiàn)象。焙燒接完成后的球團礦剖面形態(tài)無明顯分層，灰色，有金屬光澤，斷面磨砂狀。

進一步的，預(yù)熱包括預(yù)熱一段和預(yù)熱二段；在預(yù)熱的時候，將預(yù)熱二段煙氣引向預(yù)熱一段，使預(yù)熱一段煙罩溫度呈現(xiàn)梯級分布，溫度逐步升高，有利于強化球團干燥預(yù)熱過渡工藝功能。

進一步的，所述將預(yù)熱二段煙氣引向預(yù)熱一段的步驟包括：在預(yù)熱一段與預(yù)熱二段之間的隔墻打孔，將預(yù)熱二段第一節(jié)風(fēng)箱上部煙罩的煙氣通過隔墻上打的孔引向預(yù)熱一段。

進一步的，所有生球中，直徑在8-14mm范圍的生球占70％以上，鏈篦機的布料厚度為180-190mm。通過對生球的直徑以及內(nèi)部組分進行控制，同時將布料厚度由200mm控制在180-190mm的范圍內(nèi)，因此本發(fā)明對生球的干燥預(yù)熱均較快，在焙燒固結(jié)時不易形成分層，避免了外殼及難氧化鐵板鈦礦生成，阻礙內(nèi)層的氧化。

預(yù)熱的時候，球團在大于950℃溫度下保持5min以上的時間，使得預(yù)熱階段能夠保證足夠的高溫氧化時間。

進一步的，采用多組煙囪抽取鼓風(fēng)干燥過程中產(chǎn)生的煙氣(熱廢氣)，從而使得更多的熱廢氣穿透過料層，帶走了生球更多的水分。

本發(fā)明的有益效果是：通過本發(fā)明上述的工藝改進，釩鈦球團礦氧化過程中預(yù)熱及焙燒溫度梯度進一步趨于平緩，使球團礦內(nèi)部氧化固結(jié)均勻，降低了難氧化的鐵板鈦礦生成，使得球團礦氧化率由5％以上降低到2％，且在釩鈦鐵精礦原料條件較好、生球質(zhì)量好、環(huán)冷制度較優(yōu)等條件下，氧化率最低可以降到1％左右。

附圖說明

圖1為不同球團直徑條件下球團氧化率的變化曲線。

圖2為不同預(yù)熱溫度下球團氧化率的變化曲線。

具體實施方式

通過以下對比本發(fā)明工藝參數(shù)和現(xiàn)有工藝參數(shù)，對本發(fā)明的改進進行詳細(xì)說明。其中，表1為現(xiàn)有鏈篦機工藝參數(shù)，表2為現(xiàn)有回磚窯環(huán)冷機參數(shù)，表3為鏈篦機工藝參數(shù)，表4為本發(fā)明磚窯環(huán)冷機參數(shù)。

表1現(xiàn)有鏈篦機工藝參數(shù)

表2現(xiàn)有回磚窯環(huán)冷機參數(shù)

表3本發(fā)明鏈篦機工藝參數(shù)

表4本發(fā)明回磚窯環(huán)冷機參數(shù)

1、發(fā)明人通過球團生產(chǎn)進行研究得到，球團在預(yù)熱氧化過程中，其直徑越大，內(nèi)部的FeO越難氧化完全，則生產(chǎn)的成品球團礦中FeO含量越高。如果FeO氧化不充分，可能會形成橄欖石。而且溫度越高，形成的量越多，橄欖石發(fā)生膠結(jié)的程度也越好。光學(xué)顯微鏡下還可明顯發(fā)現(xiàn)，預(yù)熱球中的鈦赤鐵礦、鐵板鈦礦與殘存的鈦磁鐵礦，主要分布在Fe₂O₃顆粒之間，多以膠結(jié)形式出現(xiàn)。目前現(xiàn)場生產(chǎn)的球團直徑較大，大多數(shù)為17～23mm，球團直徑太大一定程度上阻礙了FeO的氧化。因而，預(yù)熱球團在該階段的氧化率很低，預(yù)熱末端球團的氧化率仍只有32％左右。如果FeO氧化不完全，將與球團中的TiO₂反應(yīng)生成一定量的鐵板鈦礦。而鐵板鈦礦本身是一種難以氧化的礦物，其生成將阻礙FeO的進一步氧化，這是導(dǎo)致成品球中FeO偏高的主要原因。同時還發(fā)現(xiàn)，鏈篦機200mm布料厚度工藝設(shè)計，限制了生球直徑的減小。生球直徑控制住12mm以下后，抗壓強度降低，厚料層對下層生球的壓力過大，造成了生球的碎裂。

為考察現(xiàn)場成品球中FeO含量偏高與生球直徑之間的關(guān)系，發(fā)明人研究了生球直徑對預(yù)熱球團氧化率的影響，如圖1所示，固定其它試驗條件：預(yù)熱溫度950℃，氣流中氧氣含氧量15％，氣流流量15L/min。圖1中曲線表明，球團直徑對氧化率的影響較大。在相同的預(yù)熱條件下，隨著直徑的增大，球團氧化率逐漸降低。當(dāng)球團直徑從12mm增加到16mm時，氧化率降低的幅度較??；當(dāng)直徑繼續(xù)增加到20mm時，球團氧化率降低的幅度較大。當(dāng)預(yù)熱溫度為950℃，預(yù)熱時間為10min，直徑為12mm和16mm的球團氧化率分別為81.56％和76.15％，而直徑為20mm的球團氧化率僅為56.16％。表明球團直徑越大，對FeO的氧化越不利。主要原因為球團的氧化是從表面向中心進行的，在氧化開始階段，表層的FeO首先氧化，形成Fe₂O₃殼層，隨著時間的延長，內(nèi)部的FeO逐步被氧化。由于球團內(nèi)含有TiO2，如果FeO氧化不完全，將生成一定量的鐵板鈦礦。鐵板鈦礦本身是一種難以氧化的礦物，球團中鐵板鈦礦的生成將阻礙FeO的進一步氧化。

因而，球團生產(chǎn)過程中，欲使成品球團中FeO含量較低，應(yīng)該嚴(yán)格控制生球的直徑。按照預(yù)熱溫度950℃，氣流中氧氣含氧量15％，氣流流量15L/min的條件，保證氧化率在80％以上即可滿足要求，因此應(yīng)該控制生球的直徑在12mm以內(nèi)，同時生球的直徑也不能太小，一般應(yīng)在8mm以上，因此釩鈦球團礦氧化的生球最好是8-12mm。結(jié)合企業(yè)現(xiàn)有生產(chǎn)條件，如果生球的直徑全部控制在8-12mm，存在工藝要求過高，無法實現(xiàn)的問題，即使實現(xiàn)了，成本也過高，不利于提高效益。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，目前用于氧化的生球直徑的范圍為8-20mm，當(dāng)8-20mm的生球中有70％以上的8-12mm的生球即可顯著提高生球干燥預(yù)熱均效果，同時在后續(xù)焙燒固結(jié)時也不易形成分層，避免外殼及難氧化鐵板鈦礦生成，阻礙內(nèi)層的氧化。因此本發(fā)明中，直徑在8-14mm范圍的生球占總的70％以上。

同時，在控制生球直徑之后，為了避免鏈篦機布將小球壓碎，本發(fā)明將布料厚度由200mm控制在180-190mm的范圍內(nèi)。

2、發(fā)明人還試驗研究了不同預(yù)熱溫度、不同時間下球團的氧化率變化情況，如圖2所示。其它試驗固定條件為：球團直徑12mm，氣流中氧氣含量為15％，氣流流量15L/min。從圖2中可以看出：在其它試驗條件保持相同的情況下，預(yù)熱溫度在800℃～1000℃范圍內(nèi)變化時，隨著預(yù)熱溫度的提高，球團的氧化率不斷增加。當(dāng)預(yù)熱溫度大于900℃，預(yù)熱時間超過10min時，球團氧化率的增加幅度顯著降低，并趨于穩(wěn)定值；而預(yù)熱溫度小于900℃時，球團氧化率的增加幅度顯著降低并趨于穩(wěn)定值所需的時間大于15min。當(dāng)預(yù)熱時間為10min，預(yù)熱溫度為800℃、850℃、900℃、950℃和1000℃時，球團的氧化率分別為58.12％、69.18％、77.22％、81.56％和85.27％。

圖2還表明，預(yù)熱溫度在800℃～1000℃范圍內(nèi)變化時，溫度對球團氧化率的影響程度不同：①在800～950℃范圍內(nèi)，溫度對氧化率的影響較大，在此溫度范圍內(nèi)，提高溫度，球團中FeO的氧化率增加幅度較大；②在950～1000℃范圍內(nèi)，溫度對氧化率的影響變小，在此溫度范圍內(nèi)，提高溫度，球團中FeO的氧化率增加幅度較?。虎?-5min范圍內(nèi)，氧化速度較快，氧化時間對氧化率的影響較大；④5min以后，氧化速度放緩。

結(jié)合表1和表2現(xiàn)場生產(chǎn)條件來說，預(yù)熱一段和二段的煙氣溫度均偏低，而且球團在預(yù)熱溫度大于900℃時維持的時間不到3min，球團的氧化率很低，只有32.5％。因而，現(xiàn)場生產(chǎn)過程中適當(dāng)提高鏈篦機預(yù)熱段的溫度很有必要，根據(jù)上述①②③④研究結(jié)果，應(yīng)保證球團在大于950℃溫度下保持的時間為5min以上。

3、預(yù)熱一段是鏈篦機的重要工藝段，是生球干燥與預(yù)熱的過渡階段，控制好該段的工藝效果對提高球團氧化率有重要作用。

由表1可知預(yù)熱一段溫度較低，400-482℃，該段第二節(jié)風(fēng)箱上部的球團仍有部分水，未完全干燥。造成該工藝段預(yù)熱效果差的原因包括：

1)鼓干段效果差：進口溫度172℃，出口溫度不到50℃，鼓干段是一組煙囪直接排放，煙囪抽力較小，由鼓干風(fēng)機輸送來的熱廢氣，對料層的穿透性較差，因而，實際干燥效果較差。

2)預(yù)熱一段溫度，受限于生球干燥需求。溫度提高后，反而會造成含有水分的生球會爆裂，產(chǎn)生大量粉塵及碎球，影響料層穿透性，影響整個熱工制度。

預(yù)熱一段偏干燥的工藝功能，對球團氧化率的影響主要為：

1)使球團熱工干燥階段耗時較長，球團主要氧化階段延后，縮短了球團預(yù)熱時間。

2)弱化了生球的干燥、預(yù)熱過渡功能，該段生球在300℃左右，進入預(yù)熱二段后，溫度驟升至900℃左右，也會造成球團的爆裂，產(chǎn)生粉塵及碎球，影響料層穿透性，降低預(yù)熱二段球團礦的氧化率。

針對上述情況，本發(fā)明采取的措施為：

A在鼓干段增加一組煙囪，采用多組煙囪進行抽氣，加大抽力。對比表1和表3鼓干段數(shù)據(jù)，鼓干段出口溫度由49上升至72，鼓干段尾部生球水份由7.1％降低到6.4％。說明有更多的熱廢氣穿透過料層，帶走了生球更多的水分，從而加強了生球的干燥效果。

B將預(yù)熱二段煙氣引向預(yù)熱一段，使預(yù)熱一段煙罩溫度呈現(xiàn)梯級分布，逐步升高，有利于強化球團干燥預(yù)熱過渡工藝功能。具體的來說，本發(fā)明在預(yù)熱一段與預(yù)熱二段之間的隔墻打孔，將預(yù)熱二段第一節(jié)風(fēng)箱上部煙罩的煙氣通過隔墻上打的孔引向預(yù)熱一段，從而提高預(yù)熱一段溫度，通過生球干燥效果的改善，為預(yù)熱一段過渡段奠定了基礎(chǔ)。

4、焙燒溫度及加熱速度是影響球團焙燒的關(guān)鍵因素，通過對不同時期球團礦剖面的觀察，結(jié)合球團氧化焙燒機理，模擬分析球團不同溫度的氧化行為，發(fā)明人得出以下結(jié)果：

溫度過高：達到1300℃，成品球團礦FeO含量高達5％以上。球團礦剖面形態(tài)為：分層明顯，內(nèi)層斷面光滑，亮銀色，金屬光澤較明顯，外層灰色，斷面磨砂狀，金屬光澤偏弱。氧化行為：氧化溫度過高或升溫速度過快，使外層氧化固結(jié)較快，赤鐵礦晶粒擴散增強，并產(chǎn)生再結(jié)晶和聚晶長大，顆粒之間的孔隙變圓，孔隙率下降，球體積收縮，外層各顆粒連接成一個致密的整體。外層的致密以及球團礦氧化放熱造成了內(nèi)層溫度較外層高，內(nèi)層發(fā)生Fe₃O₄再結(jié)晶固結(jié)，氧化不完全，生成了大量難氧化的鐵板鈦礦。

溫度適宜：焙燒溫度持續(xù)在1150-1180℃之間，成品球團礦FeO含量在2％-3％。球團礦剖面形態(tài)為：無明顯分層，灰色，有金屬光澤，斷面磨砂狀。氧化行為：氧化溫度及升溫速度適宜，使球團礦內(nèi)氧化速度大于固結(jié)速度，球團礦大部分FeO氧化完全，最終氧化及固結(jié)均較完全，內(nèi)外沒有明顯的分層現(xiàn)象。

溫度過低：溫度低于1100℃時，成品球FeO含量在3％-5％。球團剖面形態(tài)為：明顯分層，外層灰色、金屬光澤、斷面磨砂狀，內(nèi)層精礦顆粒狀、斷面粗糙、黑灰色、無金屬光澤。氧化行為：氧化溫度過低或升溫速度較慢，氧化及固結(jié)均不完全，內(nèi)層Fe₃O₄再結(jié)晶固結(jié)明顯不足，球團礦強度也較低。

由上：溫度及升溫速度是影響球團氧化及固結(jié)的主要因素，焙燒溫度過高或過低都會造成氧化率的降低，尤其是焙燒溫度過高對氧化行為的影響更甚(主要是生產(chǎn)線上球團高溫持續(xù)時間是足夠的)。因此根據(jù)實際生產(chǎn)效果，本申請?zhí)岢霰簾郎囟仍?150-1180℃，在1150-1180℃所得球團氧化及固結(jié)程度均較完全，其中，表4中的燒結(jié)溫度為1180℃。

以上描述了本發(fā)明的基本原理和主要的特征，說明書的描述只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。