一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，屬于微波冶金技術(shù)領(lǐng)域。首先將海砂礦和煤粉按照海砂礦混合配料得到混合料，然后向混合料中加入粘結(jié)劑混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)，將球團(tuán)進(jìn)行干燥；將干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，還原10～30min，然后冷卻至室溫；將經(jīng)微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行含碳球團(tuán)壓塊處理，提高物料接觸面積，增大反應(yīng)強(qiáng)度，制備出符合YB/T5141?93技術(shù)要求的電焊條用還原鈦鐵礦產(chǎn)品。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，屬于微波冶金技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金紅石型T12是電焊條表層藥皮中的主要成分，它是焊藥的良好的造渣劑、脫氧劑、稀釋劑、粘結(jié)劑和穩(wěn)定劑。近年來(lái)隨著天然金紅石日益枯竭，人造金紅石產(chǎn)業(yè)能耗大、成本高等原因，還原鈦鐵礦在焊條藥皮產(chǎn)業(yè)中受到極大的重視。目前國(guó)內(nèi)80%以上的J442型焊條藥皮都采用還原鈦鐵礦作為原料，其原因一方面在于還原鈦鐵礦的主要成分為T(mén)12和金屬Fe，它既有金紅石改善電弧穩(wěn)定性及再引弧性能、改善熔渣流動(dòng)性及焊縫成形、減少飛濺的作用，又有鐵粉提高焊條熔敷性、改善藥皮導(dǎo)電及再引弧性能的作用；另一方面由于還原鈦鐵礦體系原料價(jià)格較低，因此近幾年得到了較廣泛的應(yīng)用。
[0003]我國(guó)攀西地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵礦資源，但由于礦物組成復(fù)雜，雜質(zhì)含量較高，能用于直接還原的鈦鐵礦資源并不多，而澳大利亞海砂礦相對(duì)我國(guó)攀西地區(qū)的鈦鐵礦來(lái)說(shuō)，其礦物組成單一、T12品位較高，因此是用于制備電焊條用還原鈦鐵礦的首選原料之
O
[0004]目前，應(yīng)用于我國(guó)的煤基直接還原鈦鐵礦的方法主要以回轉(zhuǎn)窯工藝為主，而轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝在工業(yè)上應(yīng)用較少，但從工藝角度分析，轉(zhuǎn)底爐工藝是優(yōu)于回轉(zhuǎn)窯工藝的?；剞D(zhuǎn)窯工藝采用的加熱燃料主要是煤粉，為了保證窯內(nèi)不發(fā)生結(jié)圈而影響生產(chǎn)，在采用優(yōu)質(zhì)低灰份煤的條件下最高溫度也只能達(dá)到1150°C左右。而對(duì)轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝而言，采用天然氣或煤氣作為加熱燃料，爐內(nèi)溫度可穩(wěn)定在1300-1400°C，由于還原溫度的不同，轉(zhuǎn)底爐工藝的還原周期要比回轉(zhuǎn)窯工藝少得多，這是最明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，利用轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝處理海砂礦前景大好。
[0005]經(jīng)檢索國(guó)內(nèi)有申請(qǐng)?zhí)枮?5104658.6的專(zhuān)利提供一種鈦鐵礦直接還原工藝，將原料與焦粉和石灰粉混合而成的還原劑分層相間隔的加入耐火材料罐中，在1300°C經(jīng)20-30小時(shí)還原周期后得到還原鈦鐵礦產(chǎn)品，該方法提高了產(chǎn)品質(zhì)量，但是還原周期非常長(zhǎng)；申請(qǐng)?zhí)枮?00710066219.1專(zhuān)利公開(kāi)一種制備焊條藥皮用還原鈦鐵礦生產(chǎn)的方法，該方法采用復(fù)合球團(tuán)配制-預(yù)氧化焙燒-復(fù)合球團(tuán)碳熱還原-冷卻控制等工序，制得T12多54%，F(xiàn)e0<5%的高品質(zhì)電焊條用還原鈦鐵礦，但此方法存在工序復(fù)雜、熱效率不高、還原時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有鈦鐵礦直接還原工藝存在還原強(qiáng)度弱，還原周期長(zhǎng)等問(wèn)題及不足，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法。本發(fā)明采用轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行含碳球團(tuán)壓塊處理，提高物料接觸面積，增大反應(yīng)強(qiáng)度;利用微波加熱的選擇性、內(nèi)部加熱等優(yōu)勢(shì)，縮短反應(yīng)所需的時(shí)間，提高能耗利用率;且通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能，使球團(tuán)受熱均勻，提高球團(tuán)整體質(zhì)量;再經(jīng)磁選工藝除殘?zhí)?，制備出符合YB/T 5141-93技術(shù)要求的電焊條用還原鈦鐵礦產(chǎn)品，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0007]—種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其具體步驟如下:
(1)混合配料和壓塊:首先將海砂礦和煤粉按照海砂礦中鐵氧化物中的氧與煤粉中碳的摩爾比為1:1?1.2混合配料得到混合料，然后向混合料中加入混合料質(zhì)量I?2%的粘結(jié)劑混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)，將球團(tuán)進(jìn)行干燥；
(2)微波旋轉(zhuǎn)還原:將步驟(I)干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，在通入惰性氣體、微波功率為0.2?2.8kW、溫度為1250?1350°C、轉(zhuǎn)速為15?20r/min條件下還原10?30min，然后冷卻至室溫；
(3 )磁選:將經(jīng)步驟(2)微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在1200?1300Gs磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦。
[0008]所述步驟(I)中的煤粉為無(wú)煙煤，揮發(fā)份10%以下，灰分15%以下，固定碳70%以上，無(wú)煙煤粒徑為200目以下。
[0009]所述步驟(I)中粘結(jié)劑甲基纖維素或可溶性淀粉。
[0010]所述步驟(2)中惰性氣體為氬氣或者氮?dú)?，流量?.1?0.2L/min。
[0011]上述電焊條用還原鈦鐵礦完全符合YB/T5141-93技術(shù)要求本發(fā)明的有益效果是:
(I)與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明方法所得到電焊條用還原鈦鐵礦完全符合YB/T5141-93技術(shù)要求。
[0012](2)采用轉(zhuǎn)底爐工藝進(jìn)行含碳球團(tuán)壓塊處理，提高物料接觸面積，增大反應(yīng)強(qiáng)度；利用微波加熱的選擇性、內(nèi)部加熱等優(yōu)勢(shì)，縮短反應(yīng)所需的時(shí)間，還原周期僅為10~30min;且通過(guò)旋轉(zhuǎn)功能，使球團(tuán)受熱均勻，提高球團(tuán)整體質(zhì)量;再經(jīng)磁選工藝除殘?zhí)?，得到高質(zhì)量電焊條用還原鈦鐵礦。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明工藝流程圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例3制備得到的電焊條用還原鈦鐵礦XRD圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]實(shí)施例1
如圖1所示，該轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其具體步驟如下:
(I)混合配料和壓塊:首先將10g海砂礦(采用天津某鈦廠(chǎng)提供的澳大利亞海砂礦，其化學(xué)組成是以質(zhì)量百分比計(jì)110250.71%，了？632.18%，？6025.77%，5丨020.79%，]\^01.05%，CaO0.28%，A12030.69%，P0.058%與S0.009%，粒徑為200目以下)和煤粉(市場(chǎng)銷(xiāo)售的無(wú)煙煤粉，其主要成分以質(zhì)量百分比計(jì)為，揮發(fā)份9.21%，灰分13.43%，固定碳72.56%，粒徑為200目以下)按照海砂礦中鐵氧化物中的氧與煤粉中碳的摩爾比為1:1混合配料得到混合料，然后向混合料中加入混合料質(zhì)量1%的粘結(jié)劑(粘結(jié)劑甲基纖維素)混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)(加入Iml水濕潤(rùn)，在40MPa壓力下制成球團(tuán))，將球團(tuán)進(jìn)行干燥6h; (2)微波旋轉(zhuǎn)還原:將步驟(I)干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，在通入惰性氣體(惰性氣體為氬氣，流量為0.lL/min)、微波功率為lkW、溫度為1250°C、轉(zhuǎn)速為20r/min單位條件下還原30min，然后冷卻至室溫；
(3 )磁選:將經(jīng)步驟(2 )微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在1200Gs磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦。
[0016]上述電焊條用還原鈦鐵礦通過(guò)化學(xué)成分分析，確定所述的產(chǎn)物為T(mén)i0253.41wt%，F(xiàn)e08.74wt%，C0.09wt%，S0.007wt%，P0.035wt% 的還原鈦鐵礦，達(dá)到牌號(hào)為 FTH9.20 的電焊條用還原鈦鐵礦技術(shù)要求。
[0017]實(shí)施例2
如圖1所示，該轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其具體步驟如下:
(1)混合配料和壓塊:首先將10g海砂礦(采用天津某鈦廠(chǎng)提供的澳大利亞海砂礦，其化學(xué)組成是以質(zhì)量百分比計(jì)110250.71%，了？632.18%，？6025.77%，5丨020.79%，]\^01.05%，CaO0.28%，A12030.69%，P0.058%與S0.009%，粒徑為200目以下)和煤粉(市場(chǎng)銷(xiāo)售的無(wú)煙煤粉，其主要成分以質(zhì)量百分比計(jì)為，揮發(fā)份9.21%，灰分13.43%，固定碳72.56%，粒徑為200目以下)按照海砂礦中鐵氧化物中的氧與煤粉中碳的摩爾比為1:1.2混合配料得到混合料，然后向混合料中加入混合料質(zhì)量1.5%的粘結(jié)劑(粘結(jié)劑為甲基纖維素)混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)(加入Iml水濕潤(rùn)，在40MPa壓力下制成球團(tuán))，將球團(tuán)進(jìn)行干燥6h;
(2)微波旋轉(zhuǎn)還原:將步驟(I)干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，在通入惰性氣體(惰性氣體為氮?dú)?，流量?.2L/min)、微波功率為0.2kW、溫度為1350°C、轉(zhuǎn)速為15r/min單位條件下還原1min，然后冷卻至室溫；
(3 )磁選:將經(jīng)步驟(2 )微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在1300Gs磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦。
[0018]上述電焊條用還原鈦鐵礦通過(guò)化學(xué)成分分析，確定所述的產(chǎn)物為T(mén)i0254.38wt%，F(xiàn)e06.25wt%，C0.15wt%，S0.006wt%，P0.026wt% 的還原鈦鐵礦，達(dá)到牌號(hào)為 FTH7.20 的電焊條用還原鈦鐵礦技術(shù)要求。
[0019]實(shí)施例3
如圖1所示，該轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其具體步驟如下:
(1)混合配料和壓塊:首先將10g海砂礦(采用天津某鈦廠(chǎng)提供的澳大利亞海砂礦，其化學(xué)組成是以質(zhì)量百分比計(jì)110250.71%，了？632.18%，？6025.77%，5丨020.79%，]\^01.05%，CaO0.28%，A12030.69%，P0.058%與S0.009%，粒徑為200目以下)和煤粉(市場(chǎng)銷(xiāo)售的無(wú)煙煤粉，其主要成分以質(zhì)量百分比計(jì)為，揮發(fā)份9.21%，灰分13.43%，固定碳72.56%，粒徑為200目以下)按照海砂礦中鐵氧化物中的氧與煤粉中碳的摩爾比為1: 1.1混合配料得到混合料，然后向混合料中加入混合料質(zhì)量2%的粘結(jié)劑(粘結(jié)劑為可溶性淀粉)混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)(加入1ml水濕潤(rùn)，在40MPa壓力下制成球團(tuán))，將球團(tuán)進(jìn)行干燥6h;
(2)微波旋轉(zhuǎn)還原:將步驟(I)干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，在通入惰性氣體(惰性氣體為氮?dú)猓髁繛?.15L/min)、微波功率為2.8kW、溫度為1300°C、轉(zhuǎn)速為18r/min單位條件下還原20min，然后冷卻至室溫； (3 )磁選:將經(jīng)步驟(2 )微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在1250Gs磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦(電焊條用還原鈦鐵礦XRD圖如圖2所示)。
[0020]上述電焊條用還原鈦鐵礦通過(guò)化學(xué)成分分析，確定所述的產(chǎn)物為T(mén)i0256.21wt%，F(xiàn)e05.72wt%，C0.14wt%，S0.006wt%，P0.017wt% 的還原鈦鐵礦，達(dá)到牌號(hào)為 FTH7.20 的電焊條用還原鈦鐵礦技術(shù)要求。
[0021]以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作了詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)混合配料和壓塊:首先將海砂礦和煤粉按照海砂礦中鐵氧化物中的氧與煤粉中碳的摩爾比為1:1?1.2混合配料得到混合料，然后向混合料中加入混合料質(zhì)量I?2%的粘結(jié)劑混合均勻，經(jīng)濕潤(rùn)壓制制成生球團(tuán)，將球團(tuán)進(jìn)行干燥； (2)微波旋轉(zhuǎn)還原:將步驟(I)干燥后的球團(tuán)置于微波轉(zhuǎn)底爐中，在通入惰性氣體、微波功率為0.2?2.8kW、溫度為1250?1350°C、轉(zhuǎn)速為15?20r/min條件下還原10?30min，然后冷卻至室溫； (3 )磁選:將經(jīng)步驟(2)微波旋轉(zhuǎn)還原的球團(tuán)在1200?1300Gs磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行電磁鐵磁選處理，得到除去未完全反應(yīng)的細(xì)煤粉的電焊條用還原鈦鐵礦。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其特征在于:所述步驟(I)中的煤粉為無(wú)煙煤，揮發(fā)份10%以下，灰分15%以下，固定碳70%以上，無(wú)煙煤粒徑為200目以下。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其特征在于:所述步驟(I)中粘結(jié)劑甲基纖維素或可溶性淀粉。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐微波還原海砂礦制備電焊條用還原鈦鐵礦的方法，其特征在于:所述步驟(2)中惰性氣體為氬氣或者氮?dú)猓髁繛?.1?0.2L/min。
【文檔編號(hào)】B03C1/02GK105907957SQ201610275923
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月29日
【發(fā)明人】胡途, 廖雪峰, 彭金輝, 張利波, 陳菓, 林國(guó), 程松, 李 杰
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)