CN101514383B - 钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原炉底的保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钒钛磁铁矿直接还原用的转底炉炉底的保护方法，转底炉炉底下部用普通耐火材料铺设，将直接还原的金属化球团通过电炉熔化分离后得到的钛渣破碎到2～10mm，铺在转底炉的耐火材料炉底表面上。所述的钛渣在转底炉的耐火材料炉底表面和被还原的炉料之间形成一个软炉底工作面，其厚度的预定高度因损耗而降低时，可将所述的经破碎的钛渣补充装入到转底炉的炉底部。所述钛渣由于熔点较高，在使用过程中可避免钒钛磁铁矿在1300～1400℃直接还原过程中粉化粘结炉底，因为炉底是疏松的“软炉底”，即使膨胀也不会粘结炉底，对保护炉底和出料螺旋及保护钛渣不受耐火材料污染，钛渣可循环使用，降低护炉的成本，有明显的经济效益和社会效益。

Description

钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原炉底的保护方法 

技术领域

本发明涉及一种煤基直接还原用的转底炉的护炉方法，尤其是涉及钒钛磁铁矿采用通过电炉熔分所得到的钛渣做的炉底的转底炉炉底的保护方法。 

背景技术

转底炉的寿命是直接还原综合回收钒钛磁铁矿中多种金属元素生产的一个重要指标，根据我们的生产实践表明，炉底的开裂和破损是影响转底炉寿命长短的决定因素。 

转底炉直接还原普通铁矿时，由于只是回收利用铁，其他元素不作为回收的对象，转底炉主要是将铁氧化物还原成金属铁，这种还原出来的铁也叫海绵铁，海绵铁下一步可直接代替废钢，作为炼钢的原料。对于其他铁矿而言，因为只回收铁，即使杂质混入了海绵铁中，也不会影响下一步炼钢的要求。因此在转底炉还原普通铁矿时，没有必要用渣来保护转底炉的炉底。 

除转底炉外，目前还没有成功的用于钒钛磁铁矿的其他炉子，比如竖炉气体还原、沸腾炉(流态化床)气体还原、回转窑煤基直接还原等还原炉，炉料在这些还原炉中是运动状态的，主要是解决还原铁矿的粉化、粘结等影响正常操作的问题，不存在本发明要解决的炉底保护的问题。再比如，另外还有种还原炉----隧道窑还原，将炉料放入坩埚内还原，炉料是不动的，隧道窑不仅炉料有粘结坩埚底部的问题，同时也存在粘结坩埚壁的问题，如果要提高盛料坩埚的使用寿命，使用钛渣来保护坩埚也是没有必要的。况且，采用传统的炉、窑还原时间长、污染严重、不利于大型化，因此对钒钛磁铁矿，其他还原炉显然是不适用的。 

转底炉还原炉料是不动的，要放置在炉底上，因此就出现了保护炉底的问题。用转底炉对一般铁矿还原海绵铁，目前一般提高转底炉寿命的方法有两个途径，一种是依靠炉体结构、轻质粘土砖、粘土砖、石棉板等各种耐火材料的配比的合理设计和合理使用，以及依靠严格施工及烘烤，规范炉子操作制度等。另一种是采用沙盘炉底，即炉底工作层完全由耐火材料砂粒铺成，两端用浇铸耐火材料或预制耐火材料封档，由于砂粒不易烧结，松散的炉底沙盘不会出现膨胀与外移问题，从而达到保护炉底的作用。 

上述已有的保护转底炉炉底的方法的共同特点都是采用普通的耐火材料，而对于采用转底炉还原和电炉熔分工艺进行钒钛磁铁矿还原用的转底炉炉底是不适用的，因为钒钛磁铁矿在将铁氧化物在转底炉还原为金属铁后，产品全部进入电炉熔分，从而将还原出来的金属铁与钛分离，得到含钒铁水和熔分后得到的液态钛渣，钛渣要破碎、包装作为提钛的原料使用，例如作为钛白原料。由于炉底的耐火材料或沙子都会严重污染钛渣，会显著降低最终通过电炉熔分后得到的钛渣的品位和质量。 

中国专利CN1242074公开了一种延长高炉寿命的开炉方法，由于高炉炼铁最终是在液态下进行渣铁分离的，而高炉渣熔点较低，液态金属及炉渣对高炉炉衬耐火材料冲刷很容易损坏。为此，该专利提出的保护炉衬炉底的方法是在高炉还原条件下让钛生成高熔点的碳化物，在炉衬形成固态的高钛的碳化物，利用在高炉冶炼温度下大量生成的碳化物与铁水形成的固态的高钛生铁，粘挂在炉衬上，防止铁水和液态炉渣对炉衬的侵蚀，起到保护炉衬炉底的作用。其中保护炉衬的材料，是在液态条件下使用的，高炉用钛原料是各种含钛原料：可用钛铁矿、钛精矿等，含钛量少的多用些，含钛高的少用些。而且，保护层只是仅仅在高炉开炉时、即在高炉正式投料生产之前用钛渣或含钛金属料形成，保护层形成以后再进行正常冶炼。 

上述三种传统的工艺都没有涉及任何用钛渣保护钒钛磁铁矿用转底炉的炉底的问题。在钒钛磁铁矿用转底炉煤基直接还原的过程中，由于钒钛矿具有很容易粉化的特点，当钒钛磁铁矿在1300～1400℃的还原过程中，炉料易粘结在炉底上，特别是含有FeO较高的炉料对炉底的侵蚀性较强，造成炉底破坏，甚至开裂。而且在转底炉出口的出料螺旋排出还原炉料时，由于炉底粘结物的存在，而磨损出料螺旋，需要经常修补转底炉炉底和清理出料螺旋，给连续稳定生产构成较大的影响和带来了麻烦。另一方面，由于炉底耐火材料粘结物较多被带入熔分电炉，钛渣被污染，影响了钛渣品位及质量，使钒钛磁铁矿直接还原最终通过电炉熔分后不能得到品位较高的钛渣，对钛渣的利用不利。因此，针对上述工业生产上需要解决的问题，在钒钛磁铁矿直接还原过程中，如何能保护好转底炉的炉底是至关重要的问题。 

发明内容

本发明的目的是提供一种钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原炉底的保护方法，采用还原工艺中产生的熔点1450℃以上的钛渣作为软炉底，使炉底在还原温度下始终保持固态下工作，避免了熔化粘结带来的问题。而且软炉底的损耗可以通过定期补充一定量的钛渣进行补充，钛渣可以循环使用，大大降低了护炉成本，延长了转底炉的使用寿命。 

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为以下的钒钛磁铁矿转底炉煤基直接还原炉底的保护方法。 

将钒钛磁铁矿通过转底炉还原后，被还原的炉料全部进入电炉熔分，用电炉熔分后产出的液态钛渣经破碎后铺在由耐火材料砌筑的转底炉炉底的表面上，所述的钛渣在转底炉的耐火材料炉底表面和被还原的炉料之间形成一个软炉底工作面，并且所述钛渣的熔点在转底炉还原过程中应能始终保持软炉底在固态下工作。在转底炉连续运转期间，通过补充前述步骤的钛渣，保持所述软炉底1的工作面厚度在预定的高度，所述的预订的高度为100～200mm。 

所述的用于形成软炉底工作面的钛渣的熔点等于或高于1450℃，其成分(TiO₂)含量＞50％。破碎的粒度为2～10mm。 

所述的前面的步骤中钛渣铺设在转底炉的耐火材料的炉底2表面上形成的软炉底1的工作面厚度的预订高度为100～200mm，当所述的软炉底1的工作 面厚度的预订高度因损耗而降低时，通过转底炉的加料机可将所述的经破碎的钛渣补充装入到转底炉的炉底部，以便维持所述软炉底1的工作面保持在所述的预定的高度。 

本发明具有如下积极效果： 

(1)由于是用钛渣碎块做炉底，而钛渣是本工艺的主要产品，来源方便，可循环使用补充流程中的损耗，炉底制造和维护简单、方便且经济。 

(2)因为炉底保护材料是固态还原的条件下使用的软炉底，可避免炉底粘结、膨胀、侵蚀等原因而损坏炉底，维护方便。 

(3)因为是软炉底，可避免由于炉底粘结而损坏出料螺旋，延长出料螺旋的使用寿命； 

(4)因为是用钛渣做炉底，即使少量被带入电炉，也不会影响电炉熔分得到钛渣的成分和质量，避免了将耐火材料带入电炉而污染钛渣产品、影响到钛渣的质量的问题。 

附图说明

附图1是转底炉的炉底示意图。 

具体实施方式

附图是转底炉的炉底示意图。将钒钛磁铁矿通过转底炉还原后，被还原的炉料全部进入电炉熔分，熔分后用电炉出来的液态钛渣1破碎到一定粒度，铺在由耐火材料砌筑的转底炉炉底2的表面层上，它们上面直接接触炉料。在钛渣的下面，炉底用普通耐火材料砌筑，钒钛磁铁矿块料铺放在钛渣上面，形成一种“软炉底”。因为炉底是“软的”就可以避免由于耐火材料炉底的膨胀、粘结等使炉底上涨的现象发生，起到保护炉底的作用。如图所示，由于炉底是钛渣碎块形成的“软炉底”，被还原的炉料不与钛渣1下面的耐火材料2(如耐火砖或打结料)构成的炉底2直接接触，可以达到保护钛渣下面耐火材料的作用和保护转底炉炉底的目的。附图中3是炉墙，4是水封槽。 

采用本发明的方法，将得到的熔点都＞1450℃的破碎到2～10mm碎块的钛渣，铺在转底炉的耐火材料炉底表面上，厚度为100～200mm。所述的钛渣(TiO₂)含50％～85％均可，在钛渣上面铺放钒钛磁铁矿块料，送入转底炉内进行直接还原。所述的钛渣在转底炉的耐火材料炉底表面和被还原的炉料之间形成一个软炉底工作面，并且所述钛渣的熔点在转底炉还原过程中应能始终保持软炉底在固态下工作。由于转底炉还原温度一般在1200～1400℃范围，最高温度为1400℃，如果钛渣在还原温度下熔化，就会与下面的耐火材料粘结，同时也易与炉料粘结，这样将会带来损坏炉底及出料螺旋机的问题，因此本发明采用大于1450℃熔点的钛渣是必要条件。也就是说，这里让钛渣熔点1450℃比最高还原温度要高50℃，因此，在1200～1400℃还原温度下，还原过程中钛渣不会熔化，即炉底能始终保持在固态下工作，避免产生熔化粘结带来的问题。而一般含50％TiO₂以上的钛渣熔点都在1450℃以上，是容易实现的。 

转底炉经过运行一段时间后，一部分钛渣可能随金属化球团排入了电炉中，又通过电炉熔分循环到钛渣中而逐渐损耗，于是转底炉炉底的软炉底部分工作一段时间后，工作面将会降低，就要及时补充钛渣，可以定期根据流失情况补充一定量的钛渣，即将破碎到一定粒度要求的钛渣，通过转底炉的加料机装入到转底炉的炉底部，维持软炉底工作面保持在预定的高度，这样炉底可以避免由于钒钛磁铁矿块料粉化而粘结在炉底上，还可以达到循环使用的目的。在还原炉排料时，由于是“软炉底”，少量与钛渣粘结一起的块料一起排入电炉熔分，即使炉料粘结在钛渣表面，由于补充用来保护转底炉的炉底的钛渣原料，就来自本发明工艺流程本身得到的钛渣，成分相同，不会影响钛渣的品位及质量，从而大大降低了护炉成本。并且由于是“软炉底”，即使膨胀也不会影响炉底的寿命，对出料螺旋起到有效的保护作用。 

根据本发明的另一实施方式，如图所示，可以将转底炉原来的耐火材料炉底2的工作面降低100-200mm，将熔点为1450℃及以上的被破碎到2-10mm的钛渣1作为炉底铺设在原来的耐火材料炉底2上，形成“软炉底”的工作面。 

本发明提出用钛渣来形成软炉底来保护转底炉炉底，这种钛渣软炉底就是下一步熔化分离的钛渣，可以循环使用，这样即使钛渣炉底混入了金属化球团中，进入了下一步熔分的电炉中，但是软炉底的化学成分与熔分得到的钛渣成分相同，因此不会影响钛渣产品的质量。很好地解决了“要保证钛渣的质量，就不能允许杂质污染钛渣”的技术难题。 

已有的转底炉的炉底一般都是由耐火材料砌筑的，耐火材料需要耐火度能够满足转底炉还原温度的要求，但是由于长期使用存在急冷及急热、热胀冷缩等问题，耐火材料很容易开裂，或炉底与炉料粘结而损坏。另一方面，由于膨胀或粘结后使炉底平面上涨，当排料的出料螺旋排料时，炉底与螺旋摩擦，而损坏出料螺旋机，造成不能连续稳定生产。本发明采用软炉底护炉的技术原理，可以显著降低造成炉底耐火材料及出料螺旋损坏的几率，避免影响稳定顺利操作的事故的发生，本发明的方法简单、易行、维护方便，不消耗耐火材料的炉底，是保证转底炉设备能连续稳定生产的非常有效的措施，特别是有利于钛渣的下一步利用，不仅降低护炉的成本，而且经济效果显著。 

Claims (5)

1.一种钒钛磁铁矿煤基直接还原转底炉炉底的保护方法，该方法包括如下步骤：

a)将钒钛磁铁矿通过转底炉还原后，被还原的炉料全部进入电炉熔分，

b)用电炉熔分后产出的钛渣经破碎后，铺在由耐火材料砌筑的转底炉炉底(2)的表面上，

c)所述的钛渣在转底炉的耐火材料炉底表面和被还原的炉料之间形成一个软炉底(1)工作面，并且所述钛渣的熔点在转底炉还原过程中应能始终保持软炉底(1)在固态下工作，

d)在转底炉连续运转期间，通过补充步骤b)和c)的钛渣，保持所述软炉底(1)的工作面厚度在预定的高度，所述预定高度为100～200mm。

2.根据权利要求1所述的转底炉炉底的保护方法，其特征在于，所述的步骤c)中用于形成软炉底(1)工作面的钛渣的熔点等于或高于1450℃。

3.根据权利要求1所述的转底炉炉底的保护方法，其特征在于，所述的步骤b)中钛渣破碎的粒度为2～10mm。

4.根据权利要求1所述的转底炉炉底的保护方法，其特征在于，所述的步骤b)中钛渣的成分TiO₂含量＞50％。

5.根据权利要求1-4中任一个所述的转底炉炉底的保护方法，其特征在于，所述的步骤d)中钛渣铺设在转底炉的耐火材料的炉底(2)表面上形成的软炉底(1)的工作面厚度的预定高度为100～200mm，当所述的软炉底(1)的工作面厚度的预定高度因损耗而降低时，通过转底炉的加料机将所述的经破碎的钛渣补充装入到转底炉的炉底部。

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