CN103451454B - 一种生产氯化钛渣的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氯化钛渣，特指一种生产氯化钛渣的方法，属于冶金领域。本专利以海滨砂矿粉为原料、石油焦粉为还原剂在完成钛精矿研磨、配料、称量、混合、加粘结剂、压球、成品球烘干、筛分、入转底炉预还原、热装罐、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了的整个工艺过程。经检测：钛渣中TiO₂含量≥85wt%，FeO≤5wt%，Fe≤2wt%，MgO+CaO≤1.5wt%，MnO≤0.8wt% ，Al₂O₃≤0.8wt%，Cr₂O₃≤0.2wt%，S≤0.03wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.5wt%,U+Th≤1ppm，是生产TiCl₄的优质原料。

Description

一种生产氯化钛渣的方法

技术领域

本发明涉及氯化钛渣，特指一种生产氯化钛渣的方法，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。

转底炉是近几年发展起来的一种制备还原铁的新型设备，围绕转底炉制备还原铁目前已建立起一整套成熟的工艺，采用转底炉生产还原铁具有自动化程度高、产能高、生产成本低和对环境没有污染等突出优点，过去转底炉工艺主要用于为炼铁和炼钢提供原材料，在用于预还原钛精矿球团来制备钛渣方面却很少涉及，所以，研究采用转底炉制备预还原金属化球团+电炉熔分生产钛渣对于降低钛渣生产过程中的电耗、降低生产成本和减少对环境污染具有重要意义。

在电弧炉熔化金属化球团的过程中加入石油焦粒可以使渣中的氧化铁获得深还原，为钛渣的进一步富集创造了有利的条件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用钛精矿转底炉预还原+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）生产氯化钛渣的原料为：将低磷、低硫和低放射性元素的海滨砂矿研磨，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；所用的还原剂石油焦粉中：S≤0.3wt%、灰份≤10wt%、挥发份≤2wt%、固定碳含量≥90wt%，粒度-200目大于70%；

（2）海滨砂矿和石油焦粉按重量比85-95:5-10的比例配料、称重，配好后的原料加入到润磨机中进行混合和研磨，料球重量比8-12:1，原料在润磨机中混合40-60min后加入到混砂机中，同时加入原料重量4-6%的水和2-3%的糖浆拌成湿料，总体水分应控制在≤9wt％；

（3）将湿料运输至压球机进行压球处理，成品球呈椭圆状，球体积为：长度23-27 mm×长半轴直径18-22 mm×短半轴直径10-14mm；

（4）将成品球送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度250℃-270℃，烘干至水分≤3wt％后送入转底炉系统，在转底炉中控制还原段的温度为1350℃-1400℃，时间15-20分钟，完成冷固结球团的预还原；

（5）控制红热金属化球团的出炉温度≤800oC，球团出炉后直接进入一个敞口的大罐内；之后，将大罐中的球团倒入电弧炉中进行熔炼处理，球团熔化期间当炉底形成熔池后向电炉中加入入炉球团量1-1.5%wt的石油焦粒（成分要求与石油焦粉相同）对渣中的氧化铁进行深还原，熔分钛精矿金属化球团使用的电弧炉是配备了水冷箱能够进行炉壁挂渣操作、具有水冷炉盖的偏心底出钢电弧炉；

（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TiO₂含量≥85wt%，FeO≤5wt%，Fe≤2wt%，MgO+CaO≤1.5wt%，MnO≤0.8wt%，Al₂O₃≤0.8wt%，Cr₂O₃≤0.2wt%，S≤0.03wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.5wt%，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。

本发明专利的工艺流程是。

具体实施方式

实施例1

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

将石油焦粉（石油焦粉中：固定碳90.2wt%，S0.13wt%、灰份8wt%、挥发份1.6wt%、粒度-200目大于70%）和海滨砂矿按5:95比例配料，在润磨机中混合和研磨，时间60min，料球比10:1。

将混好后的原料加入到混砂机中再进行机械混合，同时加入原料重量的2wt%的糖浆和4wt%的水搅拌将料拌湿；之后，将湿料连续加入到双辊压球机中压制成椭圆球，球体积为：长度25mm×长半轴直径20mm×短半轴直径12mm；然后，再将小球团送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度265℃，烘干后（水分低于3wt％）的干球送入转底炉系统将生球还原为金属化球团，控制还原段的温度为1380℃，还原时间20分钟；热球团在低于800oC时从转底炉中排出，直接进入大罐中；之后，将其倒入电弧炉中进行熔炼处理，熔分钛精矿金属化球团的电弧炉为配备了水冷箱可进行挂渣操作的、具有水冷炉盖的偏心底出钢电弧炉，金属化球团加满后，通电熔化；熔化期间当炉底形成熔池后向电炉中加入入炉球团量1.2%wt的石油焦粒（成分要求与石油焦粉相同）对渣中氧化铁进行深还原。

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：氯化钛渣的TiO₂ 92.2wt %，FeO2.8wt%, Fe0.82wt%, MgO0.48wt %, CaO0.35wt%, MnO0.62wt%, Al₂O₃0.38wt%, Cr₂O₃0.18wt%, S0.02wt%，P0.001wt%，C0.82wt%, Si0.43wt%, U+Th0.5ppm以及微量的其它杂质，是生产TiCl₄的优质原料。

Claims (4)

1.一种生产氯化钛渣的方法，所述钛渣中TiO₂含量≥85wt %，FeO≤5wt%, Fe≤2wt%, MgO+CaO≤1.5wt%，MnO≤0.8wt%，Al₂O₃≤0.8wt%，Cr₂O₃≤0.2wt%，S≤0.03wt%，P≤0.03wt%，Si≤0.5wt%，U+Th≤1ppm，其特征在于所述方法包括如下步骤：

（1）将海滨砂矿和石油焦粉按重量比85-95:5-10的比例配料、称重，配好后的原料加入到润磨机中进行混合和研磨至均匀后加入到混砂机中，同时加入原料重量4-6%的水和2-3%的糖浆拌成湿料，总体水分应控制在≤9wt％；

（2）将湿料运输至压球机进行压球处理，成品球呈椭圆状；

（3）将成品球送入链篦机中进行烘干，烘干气体温度250℃-270℃，烘干至水分≤3wt％后送入转底炉系统，在转底炉中控制还原段的温度为1350℃-1400℃，时间15-20分钟，完成冷固结球团的预还原；

（4）控制红热金属化球团的出炉温度≤800oC，球团出炉后直接进入一个敞口的大罐内；之后，将大罐中的球团倒入电弧炉中进行熔炼处理，球团熔化期间当炉底形成熔池后向电炉中加入入炉球团量1-1.5%wt的成分要求与石油焦粉相同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；

所述的海滨砂矿中：TiO₂≥50wt%、TFe30-40wt%、MgO+CaO≤1.5wt%、Al₂O₃≤0.8wt%、MnO≤0.6 wt %、P₂O₅≤0.02wt%、S≤0.02wt%、U+Th≤0.5ppm，经研磨后其粒度-200目大于80%；所述的石油焦粉中：S≤0.3wt%、灰份≤10wt%、挥发份≤2wt%、固定碳含量≥90wt%，粒度-200目大于70%。

2.如权利要求1所述的一种生产氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的步骤（1）中配好后的原料加入到润磨机中进行混合和研磨至均匀的工艺为：料球重量比8-12:1，原料在润磨机中混合40-60min。

3.  如权利要求1所述的一种生产氯化钛渣的方法，其特征在于：所述的椭圆状成品球的体积为：长度23-27 mm×长半轴直径18-22 mm×短半轴直径10-14mm。

4.如权利要求1所述的一种生产氯化钛渣的方法，其特征在于：所述熔炼球团使用的电弧炉是配备了水冷箱能够进行炉壁挂渣操作、具有水冷炉盖的偏心底出钢电弧炉。