许玲等:高钛球团焙烧行为及其强化技术 铁品位,对高炉冶炼不利.另外,由于我国钛资源分布导致的预热时间长、球团强度低等问题,获得高品质的 不平衡,要在远离钛资源丰富的地区使用含钛护炉球高钛球团矿 打矿,若TO2含量低将造成高额的运输成本,因而迫 1原料性能及试验方法 切需要TO2含量较高的护炉球团矿-.因此,研究 高钛护炉球团的制备具有重要的现实意义 1.1原料性能及物相组成 由于钒钛磁铁矿具有粒度粗、铁品位低和TiO2、 试验采用两种含钛原料和一种膨润土,化学成分 Mg、A等元素含量高的特点,使得其球团焙烧难度大.如表1所示。钒钛磁铁精矿和钛精矿的TO2质量分数 近年来,Han等、张增瑞等和李英魁凹对含钛球分别为10.27%和47.78%,两种含钛原料TFe品位均 团研究发现,氧化温度应低于1000℃C,氧化时间需超较低,但Fe0质量分数均较高,MgO和Al2O3含量较 过20min;李从德圓对高钛氧化球团的焙烧工艺进行高.钒钛磁铁精矿主要物相为磁铁矿(Fe2O4)和钛铁 研究,发现随着TiO2含量的增加,高钛球团焙烧难度矿( FeTio3);钛精矿主要物相为钛铁矿( FeTio3)、钛硅 将进一步增大.然而上述工作对于不同TO2含量条酸钙( CaTisio3)和硅酸镁(Mg2SO4).并对两种含钛 件下氧化球团的焙烧特性未进行系统硏究,且还没有原料粒度和比表面积进行分析,钒钛磁铁精矿和钛精 相关的强化技术.因此,本文拟采用钒钛磁铁精矿和矿粒径小于0.074m的质量分数分别为65.37%和 钛精矿为原料,通过系统研究高钛球团焙烧固结特征,62.61%,比表面积分别为905cm2·g和1001cm2 开发强化高钛球团焙烧固结的技术,解决钛含量提高g,两种矿的粒度相对较粗 表1原料主要化学成分(质量分数 Table 1 Chemical composition of raw material 种 CaO Al,On V2Os TiO 钒钛磁铁精矿54.8831.724.29 3.71 3.890.0850 钛精矿 32.9134.851 0.71 2.71 0.0580.10 47.78 膨润土 3.06 1.190 1.2研究方法 算,结果如表2所示.随着钛精矿配比的升高,TO2质 1.2.1配矿方案 量分数升高(10%提高到25%),TFe质量分数由 在膨润土配比2%的条件下,对不同TO2质量分52.95%下降至43.72%,MgO、Al2O3等含量也相对 数的配矿方案及相应的球团矿预想化学成分进行计降低 表2不同TO2含量条件下配矿方案及球团矿化学成分(质量分数) Table 2 Ore matching schemes and calculated chemical composition of pellets with different TiO,contents 配料方案 球团矿预想化学成分 钒钛磁铁精矿钛精矿膨润土TiO2 0.83 13.9 0.82 3.49 3.65 22.1 47.99 46.16 3.20 43.72 3.2 注:*球团矿预想成分是按FeO氧化至残存量为1.0%进行计算 1.2.2试验方法 瓷舟推入炉内,整个加热过程是在空气气氛下进行,炉 试验包括配料、混料、造球、干燥、预热、焙烧和球口为敞开式,保证空气自然流通,依次按照设定的升温 团质量检测。造球试验是在圆盘造球机中进行的.其速度、加热时间和降温速度分别对球团进行预热、焙烧 主要技术参数为:直径1m,转速23rmin,倾角a=和冷却.球团冷却到600℃后,将球团取出在空气中 47°.将12~14mm的合格生球在105℃烘箱中干燥以自然冷却至室温,然后在智能球团抗压机上分别测定 备用.预热和焙烧试验是在两段卧式管状电炉中进球团的强度,取平均值作为本次试验抗压强度,每组试 行,由铁铬铝丝电阻炉和硅碳管电阻炉对接而成,分别验做两次平行试验,如相对误差在3%的范围内,将这 用于球团预热和焙烧.首先将装有10个干球的刚玉两次平行试验的平均值作为本组试验的最终抗压陈许玲等: 高钛球团焙烧行为及其强化技术 铁品位，对高炉冶炼不利． 另外，由于我国钛资源分布 不平衡，要在远离钛资源丰富的地区使用含钛护炉球 团矿，若 TiO2 含量低将造成高额的运输成本，因而迫 切需要 TiO2 含量较高的护炉球团矿［8--9］． 因此，研究 高钛护炉球团的制备具有重要的现实意义． 由于钒钛磁铁矿具有粒度粗、铁品位低和 TiO2、 Mg、Al 等元素含量高的特点，使得其球团焙烧难度大． 近年来，Han 等［10］、张增瑞等［11］和李英魁［12］对含钛球 团研究发现，氧化温度应低于 1000 ℃，氧化时间需超 过 20 min; 李从德［9］对高钛氧化球团的焙烧工艺进行 研究，发现随着 TiO2 含量的增加，高钛球团焙烧难度 将进一步增大． 然而上述工作对于不同 TiO2 含量条 件下氧化球团的焙烧特性未进行系统研究，且还没有 相关的强化技术． 因此，本文拟采用钒钛磁铁精矿和 钛精矿为原料，通过系统研究高钛球团焙烧固结特征， 开发强化高钛球团焙烧固结的技术，解决钛含量提高 导致的预热时间长、球团强度低等问题，获得高品质的 高钛球团矿． 1 原料性能及试验方法 1. 1 原料性能及物相组成 试验采用两种含钛原料和一种膨润土，化学成分 如表 1 所示． 钒钛磁铁精矿和钛精矿的 TiO2 质量分数 分别为 10. 27% 和 47. 78% ，两种含钛原料 TFe 品位均 较低，但 FeO 质量分数均较高，MgO 和 Al2O3 含量较 高． 钒钛磁铁精矿主要物相为磁铁矿( Fe3O4 ) 和钛铁 矿( FeTiO3 ) ; 钛精矿主要物相为钛铁矿( FeTiO3 ) 、钛硅 酸钙( CaTiSiO5 ) 和硅酸镁( Mg2 SiO4 ) ． 并对两种含钛 原料粒度和比表面积进行分析，钒钛磁铁精矿和钛精 矿粒径小于 0. 074 mm 的质量分数分别为 65. 37% 和 62. 61% ，比 表 面 积 分 别 为 905 cm2 ·g － 1 和 1001 cm2 · g － 1，两种矿的粒度相对较粗． 表 1 原料主要化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of raw materials % 矿种 TFe FeO SiO2 CaO MgO Al2O3 Na2O V2O5 TiO2 烧损 钒钛磁铁精矿 54. 88 31. 72 4. 29 0. 82 3. 71 3. 89 0. 085 0. 67 10. 27 1. 68 钛精矿 32. 91 34. 85 1. 99 0. 71 2. 71 1. 17 0. 058 0. 10 47. 78 0. 30 膨润土 1. 26 — 62. 18 2. 13 3. 06 14. 15 1. 190 — — 7. 84 1. 2 研究方法 1. 2. 1 配矿方案 在膨润土配比 2% 的条件下，对不同 TiO2 质量分 数的配矿方案及相应的球团矿预想化学成分进行计 算，结果如表 2 所示． 随着钛精矿配比的升高，TiO2 质 量分 数 升 高 ( 10% 提 高 到 25% ) ，TFe 质 量 分 数 由 52. 95% 下 降 至 43. 72% ，MgO、Al2O3 等含 量 也 相 对 降低． 表 2 不同 TiO2 含量条件下配矿方案及球团矿化学成分( 质量分数) Table 2 Ore matching schemes and calculated chemical composition of pellets with different TiO2 contents % 配料方案 球团矿预想化学成分* 钒钛磁铁精矿 钛精矿 膨润土 TiO2 TFe SiO2 CaO MgO Al2O3 Na2O 98. 0 0 2 10 52. 95 5. 36 0. 83 3. 64 4. 03 0. 105 84. 1 13. 9 2 15 49. 83 5. 03 0. 82 3. 49 3. 65 0. 101 75. 9 22. 1 2 18 47. 99 4. 84 0. 81 3. 41 3. 43 0. 099 67. 7 30. 3 2 21 46. 16 4. 65 0. 80 3. 32 3. 20 0. 097 56. 7 41. 3 2 25 43. 72 4. 40 0. 78 3. 21 2. 90 0. 094 注: * 球团矿预想成分是按 FeO 氧化至残存量为 1. 0% 进行计算． 1. 2. 2 试验方法 试验包括配料、混料、造球、干燥、预热、焙烧和球 团质量检测． 造球试验是在圆盘造球机中进行的． 其 主要技术参数为: 直径 1 m，转速 23 r·min － 1，倾角 α = 47°． 将 12 ～ 14 mm 的合格生球在 105 ℃烘箱中干燥以 备用． 预热和焙烧试验是在两段卧式管状电炉中进 行，由铁铬铝丝电阻炉和硅碳管电阻炉对接而成，分别 用于球团预热和焙烧． 首先将装有 10 个干球的刚玉 瓷舟推入炉内，整个加热过程是在空气气氛下进行，炉 口为敞开式，保证空气自然流通，依次按照设定的升温 速度、加热时间和降温速度分别对球团进行预热、焙烧 和冷却． 球团冷却到 600 ℃ 后，将球团取出在空气中 自然冷却至室温，然后在智能球团抗压机上分别测定 球团的强度，取平均值作为本次试验抗压强度，每组试 验做两次平行试验，如相对误差在 3% 的范围内，将这 两次平行试验的平均值作为本组试验的最终抗压 · 129 ·