CN103421925B - 一种制备氯化钛渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氯化钛渣，特指一种制备氯化钛渣的方法，属于冶金领域。本专利以海滨砂矿粉为原料、精煤粉为还原剂和石灰粉为脱硫剂，在完成钛精矿研磨、称量、煤粉和石灰粉混合、原料和还原剂装罐、入隧道窑预还原、将预还原坯块从还原罐中取出冷却、破碎、入电弧炉熔化、加石油焦深还原、出渣、出铁、渣坨冷却、破碎、除铁、研磨等一系列工艺环节后获得成品氯化钛渣。经检测：钛渣中TiO₂含量≥85wt %，FeO≤5wt%，Fe≤2wt%，MgO≤0.25wt%，CaO≤0.5wt% ，MnO≤0.5wt% ，Al₂O₃≤0.5wt%，Cr₂O₃≤0.1wt%，S≤0.015wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.25wt%，U+Th≤1ppm，是生产TiCl₄的优质原料。

Description

一种制备氯化钛渣的方法

技术领域

本发明涉及氯化钛渣，特指一种制备氯化钛渣的方法，属于冶金领域。

背景技术

目前，国内外电炉冶炼氯化钛渣主要采用两种工艺流程，即：单段式和两段式，或称为一步法和两步法；所谓单段式工艺是指将钛铁精矿和还原剂焦炭粒直接加入到矿热电炉内，经过炉内电弧高温熔融和还原使氧化铁转变为单质铁并使铁和渣分离而获得富含TiO₂炉渣的一种方法；所谓两段式工艺是指钛铁精矿首先经过低温固态直接还原将矿石中的大部分氧化铁还原成为海绵钛铁或金属化球团，然后，再在电炉中将金属化球团熔化并进行深还原而获得富含TiO₂炉渣的一种方法。现在全球电炉冶炼钛渣的企业中绝大部分采用的是单段式工艺，其产量约占电炉高钛渣的85-90%；两段式工艺约占10-15%，采用单段式工艺代表性的企业是加拿大魁北克铁钛冶金公司QIT；采用两段式代表性企业是挪威TTI公司，在我国目前几乎全部采用的是单段式工艺，两段式工艺目前正在四川龙莽集团和攀枝花钢铁集团公司实验研究之中。

两段式工艺与单段式最先进的密闭电炉工艺相比其先进性主要表现在以下几个方面：

(1)   由于使钛铁矿中的氧化铁在较低的温度下进行固态还原，所以，TiO₂不会被大量的还原成难熔的低价氧化钛，如Ti₂O₃；

(2)   由于使钛铁矿中的氧化铁在较低的温度下进行固态还原，所以，获得高钛渣的总的电能消耗较低；

(3)   还原铁金属化球团在电炉内能够快速熔化，1550oC-1600oC就可以得到较佳组成的钛渣，而在单段式电炉内通常的冶炼温度高达1700oC-1800oC。并且，当金属化球团中氧化铁(FeO)含量在15-20%时，非常有利于钛渣的冶炼；

(4)   铁和TiO₂的回收率高；

(5)   易于实现连续加料、烟气控制，自动化程度高和劳动强度低，所以，预还原+

电炉熔分法是氯化钛渣生产工艺今后的发展方向。

钛精矿隧道窑预还原+电炉熔分两段式工艺生产钛渣是在隧道窑生产还原铁粉的基础上发展起来的，在隧道窑的预还原过程中，由于钛精矿粉和还原剂煤粉在还原罐内分开放置，所以，煤的灰分等杂质进入不了钛精矿中，这样不但可以使用质量不是最好的煤作为还原剂，而且，可有效的保证钛渣的质量。因此，隧道窑预还原获得的坯料的质量较高。

在电弧炉熔化预还原坯块的过程中加入石油焦粒可以使渣中的氧化铁获得深还原，进一步降低了渣中的氧化铁，为钛渣的富集和质量提高创造了有利的条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用钛精矿隧道窑预还原+电炉熔分两段式工艺生产氯化钛渣的新工艺，其工艺步骤如下：

（1）将低磷、低硫和低放射性元素的海滨砂矿研磨，经研磨后其粒度-200目大于80%；海滨砂矿中TiO₂≥50wt%、TFe30-40wt%、MgO+CaO≤1.5%wt、Al₂O₃≤0.8%wt、MnO≤0.6%wt、P₂O₅≤0.02%wt、S≤0.02%wt、U+Th≤0.5ppm；

（2）将还原剂精煤粉和脱硫剂石灰粉按照85-95:5-15的比例配料、混合得到混合煤粉；精煤粉中：S≤0.3%wt、灰份≤15%wt、挥发份≤10%wt、固定碳含量≥75wt%，粒度-200目大于70%；石灰粉中：氧化钙含量CaO≥65wt%、S≤0.01%wt、P≤0.01%wt，粒度-200目大于50%；

(3) 将海滨砂矿粉和混合煤粉按重量比65-75:25-35的比例分别装入SiC质还原罐中，为了防止两种粉料在罐中严重混合，装料前在罐中需放置一个用铁皮卷成的圆筒将两者分开；其中，混合煤粉装填在罐的外侧，海滨砂矿粉装填在罐的中心部位。粉料装好后将卷筒抽出，整个罐装满前需在罐的顶部预留出10-15mm的空间用于装填精煤粉以避免原料和还原产物在高温下氧化，最后，罐加盖密封；

（4）将还原罐分层堆放在窑车上，控制隧道窑还原段的温度为1250oC-1300oC，还原时间4-6小时，还原结束后窑车进入冷却段冷却至≤200oC后，用机械手将预还原坯块从罐内取出；

（5）用颚式破碎机将预还原坯块打碎，之后，送入电弧炉中进行熔炼处理，小坯块加满后，通电熔化，熔化期间当炉底形成熔池后向电弧炉中加入预还原坯块量1-1.5wt%的石油焦粒对渣中的氧化铁进行深还原，石油焦粒中：S≤0.3%wt、灰份≤10wt%、挥发份≤2wt%、固定碳含量≥90wt%、粒度≤10mm，熔分钛精矿预还原坯块使用的电弧炉是配备了水冷箱能够进行炉壁挂渣操作、具有水冷炉盖的偏向底出钢电弧炉；

（6）取样化验，当渣中FeO含量小于6wt%和铁水温度达到1650oC-1680oC时，向炉门一侧倾斜出渣，之后，摇正炉体从炉底部出铁口出铁；

（7）钛渣坨在罐内冷却至室温后经过取出、破碎、除铁、球磨机研磨、筛分、和包装一系列处理后即可成为成品氯化钛渣；铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。

经检测：钛渣中TiO₂含量≥85wt%， FeO≤5wt%，Fe≤2wt%，MgO≤0.25wt%,，CaO≤0.5wt%，MnO≤0.5wt%，Al₂O₃≤0.5wt%，Cr₂O₃≤0.1wt%，S≤0.015wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.25wt%, U+Th≤1ppm，是生产TiCl₄的优质原料。

附图说明

图1为本发明流程图。

具体实施方式

实施例1

将海滨砂矿（海滨砂矿中：TiO₂52wt%、TFe33.5wt%、MgO0.13%wt、CaO0.018%wt、Al₂O₃0.18%wt、MnO0.32%wt、P₂O₅0.008%wt、S0.01%wt、U+Th0.3ppm）在球磨机中研磨使矿粉粒度-200目大于80%。

将精煤粉（S0.15%wt、灰份13.2%wt、挥发份8.6%wt和固定碳75.2wt%，粒度-200目大于70%）和优质石灰粉（CaO67.2wt%、S0.006wt%，P0.003wt%、粒度-200目大于50%）按照95:5的比例配料，在润磨机中混合、研磨，混合时间50min，料球比10:1。

将海滨砂矿粉和混合煤粉按重量比70:30的比例分别装入SiC质还原罐中，为了防止两种粉料在罐中严重混合，装料前在罐中需放置一个用铁皮卷成的圆筒将两者分开；其中，混合煤粉装填在罐的外侧，海滨砂矿粉装填在罐的中心部位，粉料装好后将卷筒抽出，整个罐装满前需在罐的顶部预留出10-15mm的空间用于装填精煤粉以避免原料和还原产物在高温下氧化，最后，罐加盖密封。

将还原罐分层堆放在窑车上，入窑预热、还原、冷却，窑车在还原段的温度控制在1280℃，还原时间5小时；还原结束后进入冷却段冷却至≤200oC后，用机械手将还原坯块取出。

用颚式破碎机将预还原坯块打碎，之后，送入电弧炉中进行熔炼处理，小坯块加满后，通电熔化，熔化期间当炉底形成熔池后向电炉中加入入炉还原坯块量1%wt的石油焦粒对渣中的氧化铁进行深还原，石油焦粒中：固定碳90.2wt%、S0.13wt%、灰份8wt%、挥发份1.6wt%、粒度≤10mm；取样化验，当渣中FeO含量小于6wt%和铁水温度达到1650oC-1680oC时，向炉门一侧倾斜出渣，之后，摇正炉体，从炉底部的出钢口出铁。

钛渣坨在罐内冷却至室温后取出、破碎、除铁、球磨机研磨、筛分和包装即可成为合格的氯化钛渣；铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。

经检测：氯化钛渣由TiO₂92wt%，FeO3.5%wt, Fe1.13%wt, MgO0.25wt%, CaO0.13wt%, MnO0.24wt%, Al₂O₃0.33wt%，Cr₂O₃0.08wt%，S0.011wt%，P0.008wt%，Si0.25wt%, U+Th0.5ppm以及微量的其它杂质组成，是生产TiCl₄的优质原料。

Claims (5)

1.一种制备氯化钛渣的方法，所述钛渣中TiO₂含量≥85wt%， FeO≤5wt%，Fe≤2wt%，MgO≤0.25wt%，CaO≤0.5wt%，MnO≤0.5wt%，Al₂O₃≤0.5wt%，Cr₂O₃≤0.1wt%，S≤0.015wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.25wt%，U+Th≤1ppm，各组分之和应为100wt%，其特征在于所述方法包括如下步骤：

（1）将还原剂精煤粉和脱硫剂石灰粉按照85-95:5-15的比例配料、混合得到混合煤粉；

 (2) 将海滨砂矿粉和混合煤粉按重量比65-75:25-35的比例分别装入SiC质还原罐中，整个罐装满前需在罐的顶部预留出10-15mm的空间用于装填精煤粉以避免原料和还原产物在高温下氧化，最后，罐加盖密封；

（3）将还原罐分层堆放在窑车上，控制隧道窑还原段的温度为1250oC-1300oC，还原时间4-6小时，还原结束后窑车进入冷却段冷却至≤200oC后，用机械手将预还原坯块从罐内取出；

（4）用颚式破碎机将预还原坯块打碎，之后，送入电弧炉中进行熔炼处理，小坯块加满后，通电熔化，熔化期间当炉底形成熔池后向电弧炉中加入预还原坯块量1-1.5wt%的石油焦粒对渣中的氧化铁进行深还原，

（5）取样化验，当渣中FeO含量小于6wt%和铁水温度达到1650oC-1680oC时，向炉门一侧倾斜出渣，之后，摇正炉体从炉底部出铁口出铁；

（6）钛渣坨在罐内冷却至室温后经过取出、破碎、除铁、球磨机研磨、筛分、和包装一系列处理后即可成为成品氯化钛渣；铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭；

所述的海滨砂矿粉中：TiO₂≥50wt%、TFe30-40wt%、MgO+CaO≤1.5%wt、Al₂O₃≤0.8%wt、MnO≤0.6%wt、P₂O₅≤0.02%wt、S≤0.02%wt、U+Th≤0.5ppm，各组分之和应为100wt%，海滨砂矿经研磨后其粒度-200目大于80%；

所述的将海滨砂矿粉和混合煤粉按重量比65-75:25-35的比例分别装入SiC质还原罐中指：为了防止两种粉料在罐中严重混合，装料前在罐中需放置一个用铁皮卷成的圆筒将两者分开；其中，混合煤粉装填在罐的外侧，海滨砂矿粉装填在罐的中心部位，粉料装好后将卷筒抽出。

2.如权利要求1所述的一种制备氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的精煤粉中：S≤0.3%wt、灰份≤15%wt、挥发份≤10%wt、固定碳含量≥75wt%，精煤粉粒度-200目大于70%。

3.如权利要求1所述的一种制备氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的石灰粉中：氧化钙含量CaO≥65wt%、S≤0.01%wt、P≤0.01%wt，各组分之和应为100wt%，石灰粉粒度-200目大于50%。

4.如权利要求1所述的一种制备氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的石油焦粒中：S≤0.3%wt、灰份≤10wt%、挥发份≤2wt%、固定碳含量≥90wt%、粒度≤10mm。

5.如权利要求1所述的一种制备氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的预还原坯块使用的电弧炉是配备了水冷箱能够进行炉壁挂渣操作、具有水冷炉盖的偏向底出钢电弧炉。