CN104087710B

CN104087710B - 电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法

Info

Publication number: CN104087710B
Application number: CN201410355585.9A
Authority: CN
Inventors: 肖军; 韩可喜; 张继东; 李凯茂; 赵青娥; 缪辉俊
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: CN104087710A

Abstract

本发明的一方面提供了一种电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法。所述方法包括以下步骤：以预还原球团作为原料，所述预还原球团是含钛磁铁精矿经过预还原得到的，且按重量百分比计其金属化率不低于60wt％，残炭含量为3～8wt％；将原料分批加入电炉中，并供电冶炼；其中，在加料过程中将电炉的炉压控制为-80～-120Pa，在正常冶炼过程中将电炉的炉压控制为+10～-10Pa，在电炉的送电量达到总加料量吨位值×(1.1～1.3MWh)、电极位子平稳运行10～30分钟无较大波动、烟道烟气温度稳定在某温度±5℃的范围内10～30分钟且该温度低于冶炼前期温度、以及钛渣品位为72％～77％的情况下，进行出渣出铁。

Description

电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法

技术领域

本发明涉及电炉冶炼钛渣技术领域，具体来讲，涉及一种电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，尤其适合于大型钛渣冶炼电炉利用攀枝花钛精矿预还原球团进行钛渣冶炼。

背景技术

目前，钛渣冶炼行业在国内迅速发展，但普遍技术落后。攀枝花具有丰富的钛资源，但由于攀枝花钛精矿具有钙镁含量高、钛铁总量偏低、粒度小等特点，在大规模利用攀枝花钛精矿冶炼钛渣方面存在明显的劣势。其冶炼过程电耗偏高且容易对挂渣层形成洗刷，造成炉况恶化不利于长期冶炼。如何利用攀枝花的钛资源优势形成本地产业的竞争优势是长期困扰攀枝花钛渣冶炼技术人员的难题。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。

例如，本发明的目的之一在于一种有效利用攀枝花钛精矿预还原球团冶炼钛渣的方法，以期克服攀矿冶炼钛渣存在的问题，并解决了预还原钛精矿在加料、冶炼、出炉、炉压控制等多方面问题，为攀枝花钛精矿冶炼钛渣提供了新的思路。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法。所述方法包括以下步骤：以预还原球团作为原料，所述预还原球团是含钛磁铁精矿经过预还原得到的，且按重量百分比计其金属化率不低于60wt％，残炭含量为3～8wt％；将原料分批加入电炉中，并供电冶炼；其中，在加料过程中将电炉的炉压控制为-80～-120Pa，在正常冶炼过程中将电炉的炉压控制为+10～-10Pa，在电炉的送电量达到总加料量吨位值×(1.1～1.3MWh)、电极位子平稳运行10～30分钟无较大波动、烟道烟气温度稳定在某温度±5℃的范围内10～30分钟且所述某温度低于冶炼前期温度、以及钛渣品位为72％～77％的情况下，进行出渣出铁。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：能够有效利用含钛磁铁精矿经过直接还原得到的预还原球团在电炉中生产钛渣，且冶炼电耗低、运行安全平稳。

附图说明

图1示出了根据本发明的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法的一个示例性实施例的加料点布置示意图，其中，1-炉壁、2-电极、3-中心加料点、4-主加料点、5-相间加料点、以及6-边缘加料点。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来说明本发明的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法。

在本发明的一个示例性实施例中，电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法包括以下步骤：以预还原球团作为原料，所述预还原球团是含钛磁铁精矿经过预还原得到的，且按重量百分比计其金属化率不低于60wt％，残炭含量为3～8wt％；将原料分批加入电炉中，并供电冶炼；其中，在加料过程中将电炉的炉压控制为-80～-120Pa，优选为-90～-110Pa，在正常冶炼过程中将电炉的炉压控制为+10～-10Pa，在电炉的送电量达到总加料量吨位值×(1.1～1.3MWh)、电极位子平稳运行10～30分钟无较大波动、烟道烟气温度稳定在某温度±5℃的范围内10～30分钟且所述某温度低于冶炼前期温度、以及钛渣品位为72％～77％的情况下，进行出渣出铁。

在本发明的一个示例性实施例中，出渣出铁步骤中出渣温度可控制为1630～1690℃，出铁温度可控制为1450～1550℃。

在本发明中，预还原球团中TiO₂品位为35～47％，金属化率为62～70wt％，当然，金属化率也可高于70％以上，残炭含量为5～8wt％。例如，预还原球团为含有含钛磁铁精矿(例如，攀枝花钛精矿)的生球经转底炉直接还原所得到的金属化球团。

在本发明的一个示例性实施例中，所述将原料分批加入电炉的步骤分三批次向电炉中加料，其中，第一批次加料过程加入总加料量的55～75wt％；待送电量为第一批次加料量吨位值×(0.7～1.2)MWh时，进行第二批次加料过程，第二批次加入总加料量的18～28wt％；待送电量为第一批次和第二批次加料量之和的吨位值×(0.7～1.2)MWh时，进行第三批次加料过程，第三批次加入剩余的原料。优选地，所述第一批次加料过程可包括多次加料操作，并且在送电量为已加入物料的吨位值×(0.3～0.6)MWh时，进行多次加料操作中的下一次加料操作，而且第一批次加料过程中的多次加料操作控制送电功率在额定功率范围内、且控制后一次加料操作的功率高于前一次加料的功率。

在本发明的另一个示例性实施例中，第一批次加料过程包括三次加料操作，其中，第一次加料操作通过三个主加料点、中心加料点、三个相间加料点、以及三个边缘加料点向电炉中加入总加料量的25～45wt％，其中，三个主加料点各加入整炉总加料量的5～10wt％，中心加料点加入总加料量的2～8wt％，三个相间加料点各加总加料量的1～5wt％，三个边缘加料点各加入总加料量的1～5wt％；第二次加料操作通过三个主加料点向电炉中加入总加料量的15～25wt％，其中，三个主加料点各加入整炉总加料量的5～10wt％；第三次加料操作通过三个主加料点向电炉中加入。如图1所示，中心加料点3位于电炉中呈等腰三角形布置的三个电极2的中心点，三个主加料点4位于分别位于三个电极2与炉壁1之间距离的中心处，三个相间加料点5分别位于三个电极2中任意两个电极2之间距离的中心处，三个边缘加料点6分别位于三个相间加料点5与炉壁1之间距离的中心处。

在本发明的另一个示例性实施例中，所述电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法还可包括根据钛渣取样的品位向电炉中加入碳质还原剂或含钛精矿来调节钛渣品位的步骤，其中在钛渣取样品位<72％时每低1％加入还原剂量＝当前炉内已加入料量(t)×0.5×6kg；在钛渣取样品位>75％时每高1％加入钛精矿量＝当前炉内已加入料量(t)×0.5×60kg，取样的时间为第二批次和第三批次加料前。

也就是说，本发明主要针对攀枝花钛精矿预还原球团提出冶炼钛渣工艺，通过对加料、送电、炉压、冶炼终点、出渣出铁和品位调整等诸多方面中的一个或多个方面进行控制和调节，进而通过电炉制备得到了品位良好(例如，品位可在72～75％)的钛渣，为合理利用攀枝花钛精矿制备钛渣提供了新的工艺路线，且经济性良好。

在本发明的另一个示例性实施例中，电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法可通过以下方式来实现：

将生产的合格预还原球团放置于专门的原料料仓备用，料仓下安装称量皮带，使用时按照所需量配入对应的炉顶料仓。电炉炉顶料仓共计9个，其中3个主加料仓，1个中心加料仓，另外还需要3个料仓主要负责相间和边缘加料，1个钛精矿仓，1个还原剂仓。

本发明使用的预还原球团本身具有残碳，故而不需要额外配加还原剂，只在品位不合适情况下略做调整。表1中示出了制备预还原球团的攀枝花钛精矿成分。表2中给出了预还原球团的主要成分。

表1攀枝花钛精矿成分/wt％

表2预还原球团的主要成分(wt％)和金属化率(％)

整炉加料过程分3个批次，第一批次总共加入总加料量的55％～75％，分为3次加入，第二批次加入18％～28％，第三批次加入剩余的物料，例如，加入总加料量的7％～17％。

其中，第一批次第一次加料共计加入整炉总加料量的25％～45％，三个主加料点各加入整炉总加料量5％～10％，中心加料点加入2％～8％，三个相间加料点各加1％～5％，三个边缘加料点各加1％～5％。第一批料第二次加料共计加入整炉总加料量15％～25％，每个主加料点加入约5％～10％。第一批料第三次加料加入第一批次中剩余的物料，例如，可以加入整炉总加料量12％～22％，每个主加料点可加入约3％～8％。第二批次总共加入整炉总加料量18％～28％，由3个主加料点加入，每个点约加入6％～10％。第三批料由3个主加料点加入，正对渣口方向主加料点加入1％～5％，其他两个主加料点加入3％～8％。

送电制度为先送电后加料，每次加料前控制送电功率为电炉额定功率的30～50％送电起弧后开始加入第一批第一次料，加完料后待电极位子稳定逐步控制送电功率在电炉额定功率的55～75％。送电量达到第一次加料吨位值×(0.3～0.6)MWh时加入第一批第二次料，之后控制送电功率在电炉额定功率的65～85％。送电量达到已加料吨位值×(0.3～0.6)MWh时加入第一批第三次料，之后控制送电功率在电炉额定功率的70～90％。送电量达到第一批总加料量吨位值×(0.7～1.2)MWh时取样观察炉内情况并加入第二批料，第二批料控制送电功率为电炉额定功率的75～95％。待送电量达到前两批料总加料量吨位值×(0.7～1.2)MWh时取样观察炉况并加入第三批料，控制送电功率为电炉额定功率的75～95％。待送电量达到总加料量吨位值×(0.9～1.3)MWh时，控制送电功率在电炉额定功率的55～75％，准备开渣口，出渣过程控制送电功率为电炉额定功率的30～50％。整炉电耗控制在总加料量吨位值×(1.1～1.3)MWh。

炉压控制制度为：加料过程控制在-80～-120Pa，正常冶炼过程控制在-5～-10Pa。若出现塌料等紧急情况导致负压无法控制时可打开应急排空阀。

通过以下4种方式综合确定冶炼终点。具体来讲，第一、送电量达到总加料量吨位值×(1.1～1.3MWh)；第二、电极位子平稳运行10～30分钟，无较大波动，例如，电极位子的上下波动距离不大于100mm；第三、烟道烟气温度稳定在某一温度±5℃的范围内10～30分钟，且该温度低于冶炼前期的烟道烟气温度(这里，需要说明的是，所述某一温度根据炉型和烟气系统的不同存在一定区别，所以不做明确限定，需根据实际判断；但可以确定的是，对于不同炉型和烟气系统，在接近冶炼终点时均存在上述烟道烟气温度稳定在某一温度±5℃的范围内10～30分钟，且该温度低于冶炼前期的烟道烟气温度的情况)；第四、钛渣品位72％～76％。同时满足以上四点，则达到冶炼终点。

出渣温度控制1630～1690℃，优选为1650～1670℃，出铁温度控制1450～1550℃，优选为1480～1530℃。

品位控制方式可以为：当取样品位<72％时每低1％加还原剂量(kg)＝当前加料量(t)×0.5×6。当取样品位>75％时每高1％加钛精矿量(kg)＝当前加料量(t)×0.5×60。

下面处于说明和示例性的目的，给出应用本发明的示例性实施例的具体示例。

该方法在攀枝花某25.5MW大型钛渣冶炼电炉实施共计冶炼10炉。其平均加料及送电方式如下：起始送电电压260V，电流28000A，起弧后开始加第一批第一次料，3个主加料点分别加入9.1吨、9.5吨、8.7吨，中心加料4.2吨，3个边缘加料点加料分别加料1.5吨、2.1吨、2.5吨，第一次共计加料37.6吨。加料完成20分钟后控制电压稳定在330V，电流35000A。送电至20MWh加入第一批第二次料，3个主加料点分别加入8.7吨、9.2吨、9.6吨，共计27.5吨。之后控制电压340V，电流36000A。送电至45MWh时加入第一批第三次料，3个主加料点分别加入7.8吨、8.1吨、8.2吨，共计24.1吨。控制电压340V，电流38000A，送电至96MWh时取样观察炉况，化料情况良好，电极三相贯通无堆料，渣流动性较好。继续送电后加入第二批料，3个主加料点分别加入9.1吨、8.8吨、9.4吨，共计27.3吨。电极位子稳定后控制电压350V，电流35000A运行一小时，转为电压340V，电流36000A，送电至130MWh时取样观察炉况，化料正常。送电后加入第三批料，靠近渣口方向主加料点加入3.1吨，其余两个主加料点分别加入5.3吨、5.2吨，总共加入13.6吨。维持电压350V，电流35000A半小时后转为电压330V，电流36000A，送电至135MWh时开始烧渣口，渣口打开后控制电压280V，电流33000A，在流量稳定情况下择机停电，出铁过程停电。

10炉平均单炉电耗159.1MWh，平均单炉出渣78.1吨，平均单炉出铁28.6吨，钛渣平均品位73.22％。吨渣电耗指标2037.13kWh，远远低于攀枝花钛精矿粉矿直接入炉冶炼，电炉挂渣层无明显异常，炉况正常。

综上所述，攀西地区拥有丰富的钛资源，由攀枝花钒钛磁铁矿选出的攀枝花钛精矿在钛渣冶炼工艺中受其本身性质的影响容易破坏挂渣层和炉况、冶炼电耗较高，不利于大量使用；然而，本发明使用了一种利用预还原后的攀枝花钛精矿球团进行电炉冶炼的方法，该方法通过有效的控制加料、送电、炉压、冶炼终点和出渣出铁等工序很好的解决了攀枝花钛精矿在冶炼钛渣过程中遇到的种种问题，达到了低电耗冶炼、平稳安全运行的冶炼要求，为更好的利用攀西钛资源开辟了新的路径。

尽管上面已经结合附图和示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

以预还原球团作为原料，所述预还原球团是含钛磁铁精矿经过预还原得到的，且按重量百分比计其金属化率不低于60wt％，残炭含量为3～8wt％；

将原料分批加入电炉中，并供电冶炼；

其中，在加料过程中将电炉的炉压控制为-80～-120Pa，在正常冶炼过程中将电炉的炉压控制为+10～-10Pa，

在电炉的送电量达到总加料量吨位值×(1.1～1.3MWh)、电极位子平稳运行10～30分钟无较大波动、烟道烟气温度稳定在某温度±5℃的范围内10～30分钟且所述某温度低于冶炼前期温度、以及钛渣品位为72％～77％的情况下，进行出渣出铁，

其中，所述将原料分批加入电炉的步骤分三批次向电炉中加料，其中，第一批次加料过程加入总加料量的55～75wt％；待送电量为第一批次加料量吨位值×(0.7～1.2)MWh时，进行第二批次加料过程，第二批次加入总加料量的18～28wt％；待送电量为第一批次和第二批次加料量之和的吨位值×(0.7～1.2)MWh时，进行第三批次加料过程，第三批次加入剩余的原料，所述第一批次加料过程包括多次加料操作，并且在送电量为已加入物料的吨位值×(0.3～0.6)MWh时，进行多次加料操作中的下一次加料操作，而且所述多次加料操作控制送电功率在额定功率范围内、且控制后一次加料操作的功率高于前一次加料的功率。

2.根据权利要求1所述的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，其特征在于，所述出渣出铁步骤中，出渣温度控制为1630～1690℃，出铁温度控制为1450～1550℃。

3.根据权利要求1所述的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，其特征在于，所述预还原球团中TiO₂品位为35～47％，金属化率为62～70wt％，残炭含量为5～8wt％。

4.根据权利要求1所述的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，其特征在于，所述第一批次加料过程包括三次加料操作，其中，第一次加料操作通过三个主加料点、中心加料点、三个相间加料点、以及三个边缘加料点向电炉中加入总加料量的25～45wt％，其中，三个主加料点各加入整炉总加料量的5～10wt％，中心加料点加入总加料量的2～8wt％，三个相间加料点各加总加料量的1～5wt％，三个边缘加料点各加入总加料量的1～5wt％；第二次加料操作通过三个主加料点向电炉中加入总加料量的15～25wt％，其中，三个主加料点各加入整炉总加料量的5～10wt％；第三次加料操作通过三个主加料点向电炉中加入，其中，

所述中心加料点位于电炉中呈等腰三角形布置的三个电极的中心点，三个主加料点位于分别位于三个电极与炉壁之间距离的中心处，三个相间加料点分别位于三个电极中任意两个电极之间距离的中心处，三个边缘加料点分别位于三个相间加料点与炉壁之间距离的中心处。

5.根据权利要求1所述的电炉冶炼预还原球团制备钛渣的方法，其特征在于，所述方法还包括根据钛渣取样的品位向电炉中加入碳质还原剂或含钛精矿来调节钛渣品位的步骤，其中，在钛渣取样品位<72％时每低1％加入还原剂量(kg)＝当前炉内已加入料量(t)×0.5×6；在钛渣取样品位>75％时每高1％加入钛精矿量(kg)＝当前炉内已加入料量(t)×0.5×60，取样的时间为第二批次和第三批次加料前。