CN104611495A - 一种利用隧道窑制备钛渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括预还原的步骤，所述的预还原步骤是将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃，焙烧时间为20～28小时，得到还原钛砖。本发明的利用隧道窑制备钛渣的方法相对于传统的电炉熔炼法，生产效率大幅提高，耗电量降低，并且有害气体的排放量降低，更为环保。由该方法生产的钛渣成本低、质量好。

Description

一种利用隧道窑制备钛渣的方法
技术领域
本发明属于钛渣冶炼领域，具体涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法。
背景技术
高品位富钛料，即高钛渣，是氯化法生产高档金红石型钛白和海绵钛的重要原料。高档钛白粉需求量的增长速度与GDP增长速度相当。以高品位富钛料为原料生产钛白粉或海绵钛，具有单位产品原料消耗少、工艺流程简化、设备产能高、生产过程“三废”少等优点，所以如何获得二氧化钛含量高的富钛料，对钛工业的发展极其重要。
高钛渣冶炼生产行业是高耗能行业。高钛渣生产的传统方法，即热熔法，是将钛矿与辅料一起一次性投入电炉冶炼，直至炉料熔炼成渣和铁水，再将渣水分离，得到高钛渣和半钢。电炉生产高钛渣工艺路线如附图1所示，炉料为钛矿、焦粉、煤沥青的混合物。这种工艺的优点是操作方便，结壳牢固、粘结速度快；缺点是污染环境，料面下熔池形成慢，电耗高，钛矿损耗大。
电炉熔炼法是一种成熟的方法，工艺比较简单，副产品金属铁可以直接利用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可以回收利用，三废少，工厂占地面积小，是一种高效的冶炼方法。
但是电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产1t高钛渣，大约需要3000kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在500kWh左右，即能量的有效利用率仅在17％左右，非常低。另外，电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，也存在一定的环境污染。
发明内容
为了提高钛渣的生产效率，降低能耗，本发明对传统的电炉熔炼法进行了改进，利用隧道窑先将原料进行低温氧化还原，然后再进行电炉熔炼。本发明的利用隧道窑制备钛渣的方法相对于传统的电炉熔炼法，生产效率大幅提高，耗电量降低，并且有害气体的排放量降低，更为环保。由该方法生产的钛渣成本低、质量好。
本发明涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括预还原的步骤，预还原步骤是将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖。
本发明所述的制备方法得到的还原钛砖，其中的大部分铁的氧化物被还原。该还原钛砖可以直接出售，也可以根据下游厂家的需求，直接将还原钛砖破碎、磁选分离铁后，得到酸溶渣。若下游厂家需要高钛渣，可趁热将还原钛砖投入电炉精练后得到高钛渣和半钢。
根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括以下步骤：(1)将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖；
(2)将步骤(1)中得到的还原钛砖直接放入电炉冶炼，得到高钛渣和半钢；或者将步骤(1)中得到的还原钛砖冷却至常温，然后破碎分离出其中的铁后，得到酸溶渣。
根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，其中所述的钛铁矿粉、煤粉和粘合剂的比例为7～10﹕0.8～1.2﹕0.3～0.7，优选为8～9﹕0.9～1.1﹕0.5～0.6，进一步优选为8.5﹕1﹕0.5。
根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(1)中所述的钛砖经过预热后再进行氧化焙烧。所述的预热过程优选在窑内完成，预热温度为250～350℃(优选为300℃左右)。
根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉为密闭式电炉。
根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉冶炼温度为1700～2000℃(例如1800℃)，冶炼时间为1～1.5小时。冶炼程度以铁转化为可流动的铁水来决定。得到的高钛渣自然冷却至常温，根据客户需要破碎至合适的粒度，打包出厂。也可以进一步对高钛渣进行精练，满足不同用户的需要。
本发明中，所述的钛铁矿粉的TiO2含量大于40％，优选TiO2含量大于50％。也可根据最终产品的要求选择合适的钛铁矿粉原料，例如最终产品为酸溶渣时，钛铁矿粉原料的TiO2含量大于40％即可，若想得到高钛渣，钛铁矿粉原料的TiO2含量应在50％以上。本发明的制备方法对于钛铁矿粉原料的粒度没有要求。
本发明中，所述的煤粉优选为高热值无烟煤，进一步优选热值在6000大卡以上的无烟煤。
为了便于在隧道窑中摆放，本发明将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂混匀制成钛砖，钛砖的形状可以是正方体，也可以是长方体，钛砖的尺寸优选与建筑用砖或建筑用空心砖一样。钛砖制备过程为：粉碎→混合→成型→干燥→码砖→进窑。
本发明中，所述的粘合剂为腐殖酸。腐殖酸是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列的化学过程积累起来的一类有机物质。它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能，产地主要集中在新疆、内蒙等地区。
本发明中，所述的隧道窑分为预热段、燃烧段和冷却段。所述的隧道窑可以是连续式烧成的热工设备，例如广泛应用于耐火材料等产品的焙烧生产的隧道窑。例如，本发明的隧道窑可以是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及平顶或拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。
在一个具体的实施方案中，本发明中所述的隧道窑是直线型隧道,其两侧及顶部是固定墙壁及烘顶,底部铺设轨道以运行窑车。燃烧室设在中部,构成了固定的高温带既烧成带。燃烧产生的高温烟气在引风机的作用下,沿着隧道向窑头方向流动,预热刚进入窑内的物料。在隧道窑的尾端鼓入冷风,冷却隧道窑内后一段的制品。
发明的有益效果
公司采取的两段式生产法即低温还原工艺+密闭式电炉熔分工艺，将钛铁矿粉和煤粉分别在高效球磨机中磨细成超细粉，然后将它们按一定比例混匀，造砖后在节能隧道窑中低温焙烧，得到还原钛砖。还原后的钛砖经出窑后立即采用热装炉工艺将还原钛砖投入电炉进一步冶炼，得到高钛渣和半钢。采用本发明的方法生产钛渣，耗电量由3650度/吨，降低到1800度/吨，节电效果十分明显，产品质量达到甚至超过之前水平，并且有害气体的排放量降低，更为环保。由该方法生产的钛渣成本低、质量好。
附图说明
图1电炉生产高钛渣工艺路线图，
图2本发明的隧道窑生产高钛渣工艺路线图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用原料或设备未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
本发明中所述的隧道窑是直线型隧道,其两侧及顶部是固定墙壁及烘顶,底部铺设轨道以运行窑车，分为预热段、燃烧段和冷却段。燃烧室设在中部，构成了固定的高温带既烧成带。燃烧产生的高温烟气在引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，预热刚进入窑内的物料。在隧道窑的尾端鼓入冷风,冷却隧道窑内后一段的制品。
钛砖在隧道窑内不需任何外部能源,用混拌在物料中的煤质还原剂的热量完成双重任务,加热还原。隧道窑内温度可达1300～135O度。然后热装完成冶炼。
在焙烧窑出车端设置有强冷设置，使焙烧窑焙烧后的砖体在进入冷却阶段时其自身带有的热量通过与吹进来的冷风进行热交换又送回焙烧带，不仅降低了出窑砖体的温度，而且给焙烧带送去了带有一定热量的空气，同时也供给了焙烧带燃烧时所需要的氧气，从而节省砖体在焙烧时所需配用的燃烧热量，因而降低其热配值。
为节省能源，利用余热干燥砖坯，由抽热风机通过热风道将焙烧后的余热拉回焙烧窑预热带，使焙烧带在负压下进行，并将预热带的坯体从常温不断升温至300℃左右，然后送入燃烧段进行还原焙烧。
本发明的一个具体的实施方案如图2所示，将钛矿粉(200目)、无烟煤(或石油焦)、粘合剂(腐殖酸)按8.5﹕1﹕0.5比例混合均匀，混合后制砖、装车、入窑，入窑后经预热预热至300℃左右，送入燃烧段进行还原焙烧，焙烧温度为1300℃，焙烧时间为24小时，然后送入冷却段，冷却至常温，得到还原钛砖。如下游厂家需要酸溶渣，则直接将钛砖破碎(例如颚式破碎机破碎)至200目，经磁选将其中的铁分离出来，得到酸溶渣。若下游厂家需要高钛渣，则趁热将钛砖投入电炉在1800℃下精炼1至1.5小时，得到高钛渣和半钢。也可将冷却后的还原钛砖直接卖给其他高钛渣生产厂。

Claims (10)

1.一种利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括预还原的步骤，所述的预还原步骤是将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖。
2.权利要求1的方法，包括以下步骤：
(1)将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖；
(2)将步骤(1)中得到的还原钛砖直接放入电炉冶炼，得到高钛渣和半钢；或者将步骤(1)中得到的还原钛砖冷却至常温，然后破碎分离出其中的铁后，得到酸溶渣。
3.权利要求1或2的方法，其中所述的钛铁矿粉、煤粉和粘合剂的比例为7～10﹕0.8～1.2﹕0.3～0.7，优选为8～9﹕0.9～1.1﹕0.5～0.6，进一步优选为8.5﹕1﹕0.5。
4.权利要求1或2的方法，步骤(1)中所述的钛砖经过预热后再进行氧化焙烧，所述的预热过程优选在窑内完成，预热温度为250～350℃。
5.权利要求2的方法，步骤(2)中电炉为密闭式电炉。
6.权利要求2的方法，步骤(2)中电炉冶炼温度为1700～2000℃(例如1800℃)，冶炼时间为1～1.5小时。
7.权利要求1或2的方法，其中所述的煤粉优选为高热值无烟煤，进一步优选热值在6000大卡以上的无烟煤。
8.权利要求1或2的方法，其中所述的粘合剂为腐殖酸。
9.权利要求1或2的方法，其中所述的隧道窑是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及平顶或拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。
10.权利要求9的方法，其中所述的隧道窑分为预热段、燃烧段和冷却段。
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