豎爐由于其投資成本低，能耗高，生產(chǎn)效率低，可適用于中小高爐。帶式焙燒機(jī)受燃料限制，具有區(qū)域性生產(chǎn)，且產(chǎn)品質(zhì)量一般，適用于中型高爐。鏈箅機(jī)-回轉(zhuǎn)窯球工藝由于其具有低能耗，原料適應(yīng)性強(qiáng)，燃料適應(yīng)性范圍廣，產(chǎn)能大，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)，對環(huán)境友好等特征，綜合考慮它將是以后球團(tuán)制備工藝的主流，需要大力發(fā)展。回轉(zhuǎn)窯在氧化焙燒過程中，溫度升高，小顆粒易形成軟熔物，球團(tuán)礦液相增加，加上大量粉末易吸附到液相和大顆粒上形成結(jié)圈，結(jié)圈將嚴(yán)重影響球團(tuán)礦質(zhì)量與產(chǎn)量，增加設(shè)備作業(yè)負(fù)旦。目前，解決結(jié)圈問題關(guān)鍵在于優(yōu)化預(yù)熱制度、焙燒制度，合理配料等環(huán)節(jié)[10-11]，只有解決好其易結(jié)圈等問題，才能更好服務(wù)于高爐。

　　在釩鈦鐵精礦酸性氧化球團(tuán)制備過程中，合理的工藝參數(shù)主要影響其成球性能與冶金性能兩方面，工藝參數(shù)的選擇主要從原料配料與焙燒曲線兩方面考慮。焙燒曲線的研究多數(shù)是大同小異，就不必敘述，特別是原料組份不同，其球團(tuán)制備工藝參數(shù)也不一樣，原料組份參數(shù)主要包括了礦物組成、添加劑和粘結(jié)劑等，我國學(xué)者利用不同原料配料對酸性氧化球團(tuán)制備進(jìn)行了研究。李乃堯[12]等對釩鈦鐵精礦添加不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的MgO，得出當(dāng)MgO含量從1.25%升至2.34%，抗壓強(qiáng)度略有下降，體膨脹率下降13.17%，熔融溫度區(qū)間下降40%，提高了其溶滴性能。呂亞男[13]等發(fā)現(xiàn)向釩鈦鐵精礦加入1.26%氧化鎂和9%氧化鋁時，對其熔融產(chǎn)物影響顯著，在1500℃下還原10min，可得含96.9%的鐵和0.52%的釩的生鐵，及含66.13%的TiO2的渣。馮根生[14]等利用釩鈦磁鐵礦制備超高含鈦氧化球團(tuán)中發(fā)現(xiàn)，應(yīng)盡量使用鈣基膨潤土粘結(jié)劑，當(dāng)用低鈦礦與高鈦礦配比為4：6作原料，加入1.67%焦粉和3%膨潤土制備出TiO2含量大于25%時，平均抗壓強(qiáng)度達(dá)到2125N/個，可用于中小高爐。張永康[15]利用高壓輥磨提高物料比表面積為331cm2/g，-0.074mm含量提高12.3%，優(yōu)化球團(tuán)粒徑，整個焙燒工序節(jié)能10.22kgce/t，成球率提高。唐玨[16]等在添加高鉻型釩鈦礦配量對氧化球團(tuán)性能影響中發(fā)現(xiàn)，在原料中配加40%高鉻型釩鈦礦時，其氧化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度2475N/個，體膨脹率為19.2%，滿足高爐生產(chǎn)要求，對高鉻型釩鈦礦綜合利用提供了依據(jù)。陳世強(qiáng)[17]等通過向酸性氧化球團(tuán)添加硼鎂復(fù)合添加劑，還原體膨脹率下降了7%，還原性得到提高，對氧化球團(tuán)焙燒溫度大幅降低，抗壓強(qiáng)度大幅提升。

　　不同的原料配比對后續(xù)酸性氧化球團(tuán)制備工藝參數(shù)影響極大，利用釩鈦鐵精礦制備酸性氧化球團(tuán)還需解決幾個關(guān)鍵問題，一是節(jié)能降耗，在保證球團(tuán)達(dá)到進(jìn)入高爐要求情況下，從多角度去考慮球團(tuán)的氧化焙燒工藝，如配料、溫度曲線等，這樣企業(yè)才更有市場綜合競爭力。二是盡量選擇經(jīng)濟(jì)可行的添加劑、粘結(jié)劑，盡量提高TFe品位。三是嚴(yán)控酸性氧化球團(tuán)還原時體膨脹率升高，其直接影響高爐爐況順暢，一旦體膨脹率高于20%時，將帶來災(zāi)難性后果。在酸性氧化球團(tuán)制備過程中，不僅要考慮球團(tuán)性能，還要綜合衡量其經(jīng)濟(jì)可行性、環(huán)保等問題。

　　2.2  釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)的制備

　　內(nèi)配碳球團(tuán)的制備需要經(jīng)過配料、造濕球等過程，具體制備流程見圖2。

         圖2  內(nèi)配碳球團(tuán)制備流程

　　制備內(nèi)配碳球團(tuán)的關(guān)鍵技術(shù)是球團(tuán)成型工藝，其主要采用壓力成型的方式成球[18]，該球團(tuán)具有低溫強(qiáng)度高，還原性好，原料適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，能滿足固定床上使用。

　　在釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)壓力成型工藝中發(fā)現(xiàn)，影響球團(tuán)質(zhì)量的工藝參數(shù)包括礦物粒度、配碳比、水分、壓力、粘結(jié)劑種類等，金屬化率也是衡量球團(tuán)冶金性能的重要指標(biāo)，其中金屬化球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度主要與金屬鐵相和球團(tuán)內(nèi)孔隙的大小有關(guān)[19]，而金屬鐵相和球團(tuán)內(nèi)孔隙的決定影響因素是原料配料。李俊翰[20]等對釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)的強(qiáng)度性能進(jìn)行研究，得出強(qiáng)度性能優(yōu)化參數(shù)為: 鐵精礦粒度-74μm 粒級占70%、配入0.5%粘結(jié)劑、壓強(qiáng)10MPa、水分含量8%。此條件下抗壓強(qiáng)度為78.74N/個，下落次數(shù)為31.6 次/個。周蘭花[21]等配入一定比例的Na2CO3進(jìn)行還原研究，發(fā)現(xiàn)對碳?xì)饣磻?yīng)有促進(jìn)催化作用,在還原溫度1260℃、還原時間30min的條件下，還原度達(dá)到94.56%，得到金屬化率91.67%。朱德慶[22]等向內(nèi)配碳球團(tuán)加入不同添加劑，添加劑Na2SO4、 Na2CO3 、DA-2、DA-1均為分析純化學(xué)試劑，添加劑對球團(tuán)還原性影響顯著，依次為DA-2> DA-1> Na2SO4> Na2CO3>無添加劑，其球團(tuán)金屬化率與TiO2、V2O5的回收率都得到大幅提高。曹明明[23]等分別向釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)加入膨潤土、糖漿及玉米面3種粘結(jié)劑，發(fā)現(xiàn)膨潤土用量過多，大幅度影響鐵品位、糖漿作粘結(jié)劑時脫模困難，且球團(tuán)質(zhì)量難以達(dá)到工藝要求，玉米面作粘結(jié)劑時各方面都能達(dá)到工藝要求，所制備的濕球團(tuán)抗壓強(qiáng)度為55.1N/個，落下次數(shù)為4.8次/個。侯靜[24]等發(fā)現(xiàn)水分因素對釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)爆裂性影響最大，大于7%時生球爆裂溫度迅速降低，以成型壓力為8MPa、5%的水分、配入0.6%的膨潤土、原料粒度更多在80～120目之間的條件下，生球爆裂溫度可達(dá)到900℃以上。

　　攀西地區(qū)釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)制備工藝參數(shù)還需從以下幾方面綜合考慮，一是提高球團(tuán)強(qiáng)度性能，滿足后序煤基直接還原需求。二是提高球團(tuán)冶金性能，包括球團(tuán)礦的還原性、低溫還原粉化率、還原體膨脹率及軟熔性能幾個方面，目前，國內(nèi)對于這方面研究較欠缺。三是提高鐵、鈦、釩的綜合回收率，內(nèi)配碳球團(tuán)在加入粘結(jié)劑、添加劑時盡量不要帶入雜質(zhì)，影響爐渣TiO2的品位。

　　綜上，酸性氧化球團(tuán)用于高溫還原，內(nèi)配碳球團(tuán)用于低溫還原。它們的制備方式不同，其各方面性能也不一樣，具體見表2。

 

　　內(nèi)配碳球團(tuán)可以使用有機(jī)結(jié)結(jié)劑，帶入雜質(zhì)較少，其冶金性能好、能耗低、對設(shè)備影響小、可連續(xù)作業(yè)、有利于鐵、釩、鈦的綜合回收利用，由于其自然堆角小，便于布料。酸性氧化球團(tuán)冶煉時低溫與高溫強(qiáng)度都很高，高溫還原性好，但高爐渣中的TiO2難以回收利用，還原過程難于控制，對設(shè)備影響大。

　　3  釩鈦鐵精礦球團(tuán)應(yīng)用

　　釩鈦鐵精礦球團(tuán)根據(jù)其后續(xù)冶煉工藝不同，就決定了其各自的應(yīng)用領(lǐng)域，釩鈦鐵精礦酸性氧化球團(tuán)主要應(yīng)用于高爐冶煉、高爐的護(hù)爐料、氣基豎爐還原，而釩鈦鐵精礦內(nèi)配碳球團(tuán)主要應(yīng)用于煤基直接還原。

　　3.1 釩鈦鐵精礦酸性氧化球團(tuán)的用途

　?。?）作為高爐冶煉的鐵原料

　　高爐冶煉的爐料結(jié)構(gòu)基本上都是高堿度燒結(jié)礦配加一定比例的酸性氧化球團(tuán)礦，酸性球團(tuán)礦配比在20%～30%，由于釩鈦鐵精礦在高爐冶煉的特殊性，釩鈦鐵精礦更適用于生產(chǎn)球團(tuán)礦，其制備酸性氧化球團(tuán)是高爐冶煉中最佳利用途徑[25]。酸性氧化球團(tuán)具有低溫還原粉化率低，中溫還原性良好，體膨脹率低，一般情況下體膨脹率都在10%以內(nèi)，高溫冶金性能良好，軟化溫度高，高爐配加酸性氧化球團(tuán)礦后不會改變爐料軟化區(qū)間位置低的優(yōu)勢，而且可以改善軟化區(qū)間的透氣性。同時，酸性氧化球團(tuán)礦減少了粉塵污染，提高了TFe品位，降低了雜質(zhì)，從而節(jié)約能耗，氧化焙燒易脫硫。

　?。?）用于高爐的護(hù)爐料

　　酸性氧化球團(tuán)還作為高爐的護(hù)爐料，我國許多鋼企出現(xiàn)了高爐爐缸燒出的惡性事故，爐缸的長壽與安全得到冶金工作者的高度重視，維護(hù)高爐長壽的決定因素主要是高爐操作與加鈦?zhàn)o(hù)爐料[26]，而酸性氧化球團(tuán)TiO2品位約12%,能滿足護(hù)爐料的需求，護(hù)爐料是在爐缸內(nèi)形成高熔點(diǎn)含鈦化合物沉積層（TiC、TiN），防止渣鐵進(jìn)一步侵蝕爐缸、爐底與耐火材料[27]。酸性氧化球團(tuán)主要由Fe2O3和鐵板鈦礦（Fe2TiO5）組成[28]，在還原氣氛下，隨著爐內(nèi)溫度不斷升高，復(fù)雜Ti的化合物轉(zhuǎn)化為含TiO2的爐渣，TiO2被逐步還原生成Ti，最后與C、N結(jié)合生成TiC、TiN,大部分溶于鐵水，當(dāng)含鈦量高于鐵水的飽和溶解度時，TiC、TiN以固體結(jié)晶被析出沉積在爐墻上，當(dāng)沉積量達(dá)到一定厚度時，就能達(dá)到護(hù)爐的效果，沉積得越多，護(hù)爐效果就越好。

　　（3）用于氣基豎爐還原原料

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