CN103710551B - 一种富钛料生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种富钛料生产方法，包括以下步骤：预氧化、预还原、多级磁选分离、密闭电炉熔炼、钛渣粒化、成品加工分级，所述预氧化和预还原在同一回转窑中进行。本发明首次采用钛精矿—回转窑预还原—密闭电炉冶炼的工艺，省去钛精矿经粘合造球的工艺过程，设备简单，易操作，流程短还原温度低，可得到较高的金属化率，使电炉熔炼时能耗大大降低。

Description

一种富钛料生产方法

技术领域

本发明涉及一种富钛料生产方法，属于钛白粉生产领域。

背景技术

富钛料的制备方法很多，按生产工艺可分为火法工艺和湿法工艺。火法工艺包括电炉熔炼法、选择氯化法、等离子熔炼法等，湿法工艺包括部分还原-盐酸浸出法、部分还原-硫酸浸出法、全还原-锈蚀法等。电炉熔炼法简单可靠，能同时得到富钛料和生铁块两种产品，但电耗大，仅限于电力充足的地区使用，熔炼过程主要是分离除铁，除去非铁杂质能力差。酸浸法由于“三废”量大，副流程复杂，从而限制了它的应用。还原锈蚀法则只适用于处理高品位的矿砂。

中国专利文献中有很多电炉熔炼法，例如，中国专利200810306298.3公开了利用钛精矿生产富钛料的方法、中国专利201210155641.5 公开了一种富钛料的制备方法等，都是将钛精矿与还原剂混合造球进行预还原，然后再进行电炉冶炼。这种造球的方式虽然有利于预还原，虽然得到的金属化率较高，但其工艺复杂，需要使用多种添加剂，例如：粘合剂等，需要用到的设备多，例如：造球机、干燥机、火罐、隧道窑等。

中国专利201110094970.9公开了一种高杂质钛铁矿精矿制取富钛料的方法，该方法对钛精矿用回转窑煅烧，然后磁选，然后矿热炉还原，最后得到富钛料。这种方法虽然省去了造球，但是其对钛精矿没有进行预还原，直接采用矿热炉还原会导致还原阶段反应不充分，金属化率低、耗电量大等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决钛精矿预还原阶段需要造球压块的问题。

本发明的技术方案是：一种富钛料生产方法，包括以下步骤：预氧化、预还原、多级磁选分离、密闭电炉熔炼、钛渣粒化、成品加工分级，所述预氧化和预还原在同一回转窑中进行。

进一步，将钛精矿、粉煤、石粉按重量比1：0.01-0.1：0.003-0.01混合后由回转窑窑尾加入煅烧，进行预氧化，在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入煤粉，喷入煤粉与钛精矿重量比为0.05-0.4：1，同时从窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度1000-1200℃，煅烧时间3-12h，煅烧后物料直接进入冷却窑，喷水及空冷，冷却至30-50℃，出料。显著特征是预氧化和预还原在同一装置内完成，金属化效率高。

进一步，所述多级磁选分离：将预还原的物料磁选分离，磁场强度3000~10000GS，未反应完全的煤粉或焦炭回收利用，还原钛铁矿运至电炉原料区，磁选分离采用多磁极设备，多级磁选，除杂效果显著，减少物料损失。

进一步，所述电炉熔炼：将还原钛铁矿和焦炭或煤粉按重量比1:0.01-0.1混合，加入至全密闭三电极交流电炉内，加料方式为连续加料或间歇加料，电炉熔炼功率为10MVA~30MVA，炉内温度保持1500~1800℃。每次出渣、出铁间隔时间为4-8h，显著特征是采用还原钛粉料加料，钛渣品位高，TiO2≥90%。

进一步，所述圆形密闭电炉采用高功率石墨电极或超高功率石墨电极输送功率，炉内气体经高温净化系统，除尘冷却，煤气回收利用。

进一步，所述钛渣粒化：将还原步骤的高温炉渣直接经过炉渣粒化系统粒化，粒径≤10mm，然后干燥。

进一步，所述成品分级：将粒化后的钛渣经过高压辊磨机粉碎，经分级得到富钛料成品。

进一步，所述炉渣粒化系统为钢铁冶炼炉渣粒化装置，占地面积小，流程短，生产效率高。

进一步，所述电炉炉气处理系统为高温干法烟气净化系统，煤气得到回收利用。

进一步，所述钛渣粒化包括：将钛渣依次经过干燥机干燥、皮带机除铁、高压辊磨机粉碎、静态选粉机和动态选粉机分离，得到合格产品，其中不合格产品继续返回高压辊磨机粉碎然后静态选粉机和动态选粉机分离。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明首次采用钛精矿—回转窑预还原—密闭电炉冶炼的工艺，省去钛精矿经粘合造球的工艺过程，设备简单，易操作，流程短，还原温度低，提高了钛精矿的金属化率，使电炉熔炼时能耗大大降低。

2、经多级磁选后，未反应的焦炭可回收利用，降低成本，杂质如SiO₂、CaSO₄等可磁选除去，得到较纯净的还原钛铁矿。

3、本发明采用大型的密闭交流电弧炉，电炉功率大，密闭操作，实现了电炉的大型化，降低了工人的劳动强度，降低了生产成本，减少了废气排放。

4、电炉炉况稳定，通过多种监测方式，可实现钛渣品位的极小幅度波动，保证钛渣的质量。

5、电炉系统采取了多种方式检测和测量挂渣层厚度，可有效的防护电炉炉体耐火层，提高电炉的使用寿命。

6、本发明首次采用高温炉气净化系统，实现了电炉冶炼炉气的回收利用，降低了能源成本，减少了废气的排放。

7、本发明首次采用炉渣粒化系统，实现了高温钛渣的快速粒化，节省了工艺流程时间，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

将1吨钛精矿、煤粉、石粉混合后由回转窑窑尾加入，进行煅烧，同时在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入还原剂量的煤粉进行预还原，同时窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度控制在1000-1200℃，煅烧时间6h，经检测，得到还原钛铁矿金属化率93%。然后将还原钛铁矿进行磁选分离、还原、粒化、成品分级，得到不同等级的富钛料。

实施例2

将1吨钛精矿、煤粉、石粉混合后由回转窑窑尾加入，进行煅烧，同时在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入还原剂量的煤粉进行预还原，同时窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度控制在1000-1200℃，煅烧时间3h，经检测，得到还原钛铁矿金属化率95%。然后将还原钛铁矿进行磁选分离、还原、粒化、成品分级，得到不同等级的富钛料。

实施例3

将1吨钛精矿、煤粉、石粉混合后由回转窑窑尾加入，进行煅烧，同时在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入还原剂量的煤粉进行预还原，同时窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度控制在1000-1200℃，煅烧时间12h，经检测，得到还原钛铁矿金属化率91%。然后将还原钛铁矿进行磁选分离、还原、粒化、成品分级，得到不同粒径等级的富钛料。

实施例4

将钛精矿、粉煤、石粉按重量比1：0.01：0.003混合后由回转窑窑尾加入煅烧，进行预氧化，在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入煤粉，喷入煤粉与钛精矿重量比为0.05：1，同时从窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度1200℃，煅烧时间3h，煅烧后物料直接进入冷却窑，喷水及空冷，冷却至50℃，出料。

将预还原的物料多级磁选分离，磁场强度3000GS，未反应完全的煤粉或焦炭回收利用，还原钛铁矿运至电炉原料区。

将还原钛铁矿和焦炭按重量比1:0.01混合，加入至密闭电炉内，加料方式为连续加料或间歇加料，电炉熔炼功率为10MVA，炉内温度保持1500℃。出渣、出铁6h/次，经检测，渣中TiO2含量90%。

将还原步骤的高温炉渣直接经过炉渣粒化系统粒化，粒径≤10mm，然后干燥。

将粒化后的钛渣经过高压辊磨机粉碎，经分级得到富钛料成品。

实施例5

将钛精矿、粉煤、石粉按重量比1： 0.1： 0.01混合后由回转窑窑尾加入煅烧，进行预氧化，在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入煤粉，喷入煤粉与钛精矿重量比为0.4：1，同时从窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度1000℃，煅烧时间3h，煅烧后物料直接进入冷却窑，喷水及空冷，冷却至30℃，出料。

将预还原的物料磁选分离，磁场强度10000GS，未反应完全的煤粉或焦炭回收利用，还原钛铁矿运至电炉原料区。

进一步，所述还原：将还原钛铁矿和焦炭或焦炭按重量比1: 0.1混合，加入至圆形密闭电炉内，加料方式为连续加料或间歇加料，电炉熔炼功率为10MVA~30MVA，炉内温度保持1800℃。出渣、出铁8h/次，经检测，渣中TiO2含量92%。

将还原步骤的高温炉渣直接经过炉渣粒化系统粒化，粒径≤10mm，然后干燥。

将粒化后的钛渣经过高压辊磨机粉碎，经分级得到合适粒径分布的富钛料成品。

实施例6

将密闭电炉熔炼还原后的高温钛渣依次经过干燥机干燥、皮带机除铁、高压辊磨机粉碎、静态选粉机和动态选粉机分离，得到合格产品，其中不合格产品继续返回高压辊磨机粉碎然后静态选粉机和动态选粉机分离。

Claims (6)

1.一种富钛料生产方法，包括以下步骤：预氧化、预还原、多级磁选分离、密闭电炉熔炼、钛渣粒化、成品加工分级，其特征在于，所述预氧化和预还原在同一回转窑中进行；

将钛精矿、粉煤、石粉按重量比1：0.01-0.1：0.003-0.01混合后由回转窑窑尾加入煅烧，进行预氧化，在煅烧过程中从窑头喷煤枪喷入煤粉，喷入煤粉与钛精矿重量比为0.05-0.4：1，同时从窑头及窑身补风，回转窑煅烧温度1000-1200℃，煅烧时间3-12h，煅烧后物料直接进入冷却窑，喷水及空冷，冷却至30-50℃，出料；显著特征是预氧化和预还原在同一装置内完成，金属化效率高；

所述多级磁选分离：将预还原的物料磁选分离，磁场强度3000~10000GS，未反应完全的煤粉或焦炭回收利用，还原钛铁矿运至电炉原料区，磁选分离采用多磁极设备，多级磁选，除杂效果显著，减少物料损失；

所述电炉熔炼：将还原钛铁矿和焦炭或煤粉按重量比1:0.01-0.1混合，加入至全密闭三电极交流电炉内，加料方式为连续加料或间歇加料，电炉熔炼功率为10MVA~30MVA，炉内温度保持1500~1800℃；每次出渣、出铁间隔时间为4-8h，显著特征是采用还原钛粉料加料，钛渣品位高，TiO₂≥90%。

2.根据权利要求1所述的一种富钛料生产方法，其特征在于，所述全密闭三电极交流电炉采用高功率石墨电极或超高功率石墨电极输送功率，炉内气体经高温净化系统，除尘冷却，煤气回收利用。

3.根据权利要求1所述的一种富钛料生产方法，其特征在于，所述钛渣粒化：将还原步骤的高温炉渣直接经过炉渣粒化系统粒化，粒径≤10mm，然后干燥。

4.根据权利要求1所述的一种富钛料生产方法，其特征在于，所述成品加工分级：将粒化后的钛渣经过高压辊磨机粉碎，经分级得到富钛料成品。

5.根据权利要求3所述的一种富钛料生产方法，其特征在于，所述炉渣粒化系统为钢铁冶炼炉渣粒化装置，占地面积小，流程短，生产效率高。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种富钛料生产方法，其特征在于，所述钛渣粒化包括：将钛渣依次经过干燥机干燥、皮带机除铁、高压辊磨机粉碎、静态选粉机和动态选粉机分离，得到合格产品，其中不合格产品继续返回高压辊磨机粉碎然后静态选粉机和动态选粉机分离。