CN105063360A - 处理低钛料的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理低钛料的方法和系统，该方法包括：(1)将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；(2)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；(3)将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及(4)将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。该方法可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
Description
技术领域
本发明属于化工生产领域，具体而言，本发明涉及一种处理低钛料的方法和系统。
背景技术
我国富矿少、贫矿多，根据国家政策导向，国家鼓励企业发展低品位与复杂难处理资源高效利用技术和矿产资源综合利用技术。钒钛磁铁矿、钛精矿、钛铁矿等含钛矿物是我国重大特色多金属矿产资源，钒、钛、铁、铬等多金属共生，资源综合利用价值很高，但目前传统工艺处理钒钛磁铁精矿中钒、钛利用率较低。
虽然含钛物料品种较多，但可直接用于钛工业生产的主要还是钛铁矿和天然金红石。随着天然金红石的短缺，价格低廉、供货稳定的钛铁矿成为了制备金属钛和钛白的一种重要原料。但钛铁矿中TiO2品位较低，一般国内选钛厂的钛精矿品位在45～50％左右，直接用于生产海绵钛或钛白较为困难，所以一般都要将钛铁矿富集成高品位的钛渣。目前国内外生产钛渣的方法主要是电炉熔炼法，这种方法是使用还原剂，将钛精矿中的铁氧化物还原成金属铁后除去，从而富集钛的火法冶金过程。电炉熔分工艺简单成熟，整个冶炼过程流程短、效率高，副产品半钢可直接利用，并且电炉法生产的钛渣氯化性能良好，是目前唯一一种可能生产氯化钛白的富钛料。然而直接还原过程中钒钛磁铁矿、钛精矿等含钛矿物比普通矿更容易出现膨胀碎裂，钒钛磁铁矿膨胀的原理为赤铁矿的六面体结构转变为磁铁矿的立方体结构，氧化铁晶体结构破裂，造成体积膨胀；对于SiO2含量较高(大于10wt％)的含钛矿物来说，主要原因是由于游离的SiO2颗粒在还原过程中发生晶型转变，在转变为α-石英的过程中产生体积膨胀，致使球团矿内部产生裂纹，继而导致球团矿产生异常膨胀。同时还原设备如高炉、竖炉、回转窑等对炉料有一定要求，球团膨胀碎裂、粉化或强度不够会影响炉料顺行和引起粘结、结圈等，转底炉对球团性能要求相对低，但是从压球(或造球)到烘干再到进入转底炉的过程中，难以避免设备间高度差的存在，球团强度和成品率仍需达到一定要求。由于含钛矿物的膨胀碎裂与SiO2含量和煤中的挥发分有关，低钛料和灰分高的还原剂使得还原混合料中SiO2含量更高。
传统工艺均采用普通还原煤(无烟煤、焦粉等)作为还原剂，其中可挥发物质在高温还原过程中更容易导致低钛料膨胀碎裂，使得低钛料的应用成为难题，并且目前对于TiO2含量介于20～30wt％，TFe含量小于30％，SiO2含量大于10％的钛精矿基本没有得到应用，已公开的资料中也未见相关报道。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种处理低钛料的方法和系统，该方法可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理低钛料的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：
(1)将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；
(2)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；
(3)将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及
(4)将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。
由此，根据本发明实施例的处理低钛料的方法可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，使其可以为作为生产金属钛或钛白粉的原料使用，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
另外，根据本发明上述实施例的处理低钛料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述第一低钛料、所述第二低钛料、所述炭黑、所述粘结剂和所述石灰石按照质量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.7)：(0.05～0.07)：(0.1～0.2)进行混合。由此，可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎和低钛料无法有效利用的技术难题。
在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述炭黑中的碳含量为82～85wt％，灰分含量低于10wt％，挥发分含量低于6wt％。所述的炭黑灰分成分中主要成分为氧化钙和氧化镁，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响。由此，可以进一步有效解决球团直接还原过程中易容易发生膨胀、粉化破碎等问题
在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所述焙烧处理是在1250～1280摄氏度下进行20～40分钟。在所述的焙烧温度下，炭黑中固定碳除外的灰分物质可发生晶型转变，增强球团的强度。温度过高或时间过长，球团会软溶并且有粉化现象，温度或时间低于该范围，球团的金属化率过低不利于后续的熔化分离。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种处理低钛渣的系统，根据本发明的实施例，该系统包括：
造球装置，所述造球装置具有第一低钛料入口、第二低钛料入口、炭黑入口、粘结剂入口、石灰石入口和混合球团出口，且适于将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；
干燥装置，所述干燥装置具有混合球团入口和干燥球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；
焙烧装置，所述焙烧装置具有干燥球团入口和金属化球团出口，所述干燥球团入口和所述干燥球团出口相连，且适于将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及
熔分装置，所述熔分装置具有金属化球团入口、熔分铁出口和钛渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，且适于将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。
由此，根据本发明实施例的处理低钛料的系统可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，使其可以为作为生产金属钛或钛白粉的原料使用，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
另外，根据本发明上述实施例的处理低钛料的系统还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述焙烧装置可以为隧道窑、回转窑或转底炉。由此，可以显著提高金属化球团的金属化率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的处理低钛料的方法流程示意图；
图2是根据本发明一个实施例的处理低钛料的系统结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种处理低钛料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；(2)将混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；(3)将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及(4)将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。发明人发现，通过使用炭黑作为还原剂，由于炭黑具有表面积大、颗粒细、单位质量颗粒多等优点，因此赋予炭黑较高的活性，使其作为还原剂时可以显著降低焙烧过程的反应温度和时间，从而降低球团的膨胀和粉化状况，同时由于炭黑结构呈紧密的网状链，使其具有较高的交联度，从而将其与低钛料等混合可以显著提高混合球团中各组分的交联性，进而进一步球团的强度，另外，与普通还原煤相比，炭黑灰分成分中不含二氧化硅和氧化铝成分，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，进而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
下面参考图1对本发明实施例的处理低钛料的方法进行详细描述。根据本发明的实施例，该方法包括：
S100：将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球
根据本发明的实施例，将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，从而可以得到混合球团。发明人发现，通过使用炭黑作为还原剂，由于炭黑较高的活性，选择其作为还原剂时可以显著降低焙烧过程的反应温度和时间，从而降低球团的膨胀和粉化状况，同时由于炭黑具有较高的交联度，从而将其与低钛料等混合可以显著提高混合球团中各组分的交联性，进而进一步提高球团的强度，另外，与普通还原煤相比，炭黑灰分成分中不含二氧化硅和氧化铝成分，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，进而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
根据本发明的实施例，第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石可以按照质量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.7)：(0.05～0.07)：(0.1～0.2)进行混合。该配比的确定依据如下：降低混合物料中SiO2、Al2O3的含量，使混合料中SiO2、Al2O3含量落在本发明权利要求范围之内；炭黑配入量在满足权利要求中生球中铁氧化物的还原程度之外，还需要使生球团在直接还原后具有一定的强度；粘结剂的用量可保证生球的球团强度满足试验要求。
根据本发明的实施例，第一低钛料中可以含有20～30wt％的二氧化钛，第二低钛料中可以含有35～40wt％的二氧化钛。发明人发现，通过将第一低钛料与第二低钛料混合造球后进行焙烧处理，可以得到二氧化钛含量为53～62wt％的钛渣，从而有效解决了低钛料(可以含有20～30wt％的二氧化钛)无法直接利用的难题，进而提高了低钛料(可以含有20～30wt％的二氧化钛)的利用价值，同时丰富了生产海绵钛和钛白的原料来源。根据本发明的再一个实施例，第一低钛料和第二低钛料的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占65wt％以上。该粒度范围为两种低钛料的原始粒度分析，不需要进行磨细就可以直接利用。
根据本发明的实施例，炭黑的来源并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，炭黑可以来自于废旧轮胎热解。发明人发现，通过采用废旧轮胎热解得到的炭黑作为处理低钛料中的还原剂，不仅可以显著提高废旧轮胎的利用价值，而且还能解决废旧轮胎的环保利用问题。根据本发明另一个实施例，炭黑的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，可以选择碳含量为82～85wt％，灰分含量低于10wt％，挥发分含量低于6wt％的炭黑作为还原剂。发明人发现，该类型的炭黑可以显著提高球团的金属化率(金属化率高于88％)，并且由于该炭黑灰分和挥发分含量均较低，较普通还原煤相比，该炭黑中具有较低的二氧化硅和氧化铝成分，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，进而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
根据本发明的再一个实施例，生石灰中氧化钙的含量不低于50wt％。发明人发现，采用该类型的石灰石作为助溶剂，不仅可以显著降低熔分过程的温度，而且可以显著提高钛渣和熔分铁的分离效率，从而在降低生产能耗的同时提高钛渣中二氧化钛的回收率。根据本发明的又一个实施例，粘结剂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，粘结剂可以为选自糖蜜、淀粉和沥青中的至少一种。由此，可以进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
S200：将混合球团进行干燥处理
根据本发明的实施例，将上述得到的混合球团进行干燥处理，从而可以得到干燥球团。由此，可以显著提高后续过程中球团的金属化率。根据本发明的一个实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在100～120℃下进行2～4小时。发明人发现，该干燥条件下不仅可以提高球团的干燥效率，而且可以显著提高球团的强度，从而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。根据本发明的另一个实施例，干燥处理可以在隧道窑、回转窑或转底炉进行。
S300：将干燥球团进行焙烧处理
根据本发明的实施例，将上述得到的干燥球团进行焙烧处理，从而可以得到金属化球团。由此，可以将球团中铁的氧化物转化为金属铁，从而显著提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率。
根据本发明的实施例，焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，焙烧处理可以在1250～1280摄氏度下进行20～40分钟。发明人发现，该条件下可以显著提高球团的金属化率，从而提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率，同时该条件下完全没有熔化或粉化爆裂现象出现。具体的，所得金属化球团的金属化率高于88％，并且金属化球团中的FeO含量为5～9wt％，CaO含量为3.0～8.0wt％，MgO含量为1.3～3.0wt％，SiO2含量为3.0～6.0wt％，Al2O3的含量为2.8～4.8wt％。
S400：将金属化球团进行熔分处理
根据本发明的实施例，将金属化球团进行熔分处理，从而可以得到熔分铁和钛渣。由此，可以实现钛料中钛渣与铁的有效分离，从而显著提高钛渣的品位。
根据本发明的实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，熔分处理可以在1560～1580摄氏度下进行45～70分钟。发明人发现，该条件下可以显著提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率。具体的，所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，熔分铁中全铁含量不低于92％，全铁回收率高于92％，二氧化钛含量不高于0.5％。
由此，根据本发明实施例的处理低钛料的方法可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，使其可以为作为生产金属钛或钛白粉的原料使用，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
在本发明的另一个方面，本发明提出了一种处理低钛料的系统。根据本发明的实施例，该系统包括：造球装置，所述造球装置具有第一低钛料入口、第二低钛料入口、炭黑入口、粘结剂入口、石灰石入口和混合球团出口，且适于将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；干燥装置，干燥装置具有混合球团入口和干燥球团出口，混合球团入口与混合球团出口相连，且适于将混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；焙烧装置，焙烧装置具有干燥球团入口和金属化球团出口，干燥球团入口和干燥球团出口相连，且适于将干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及熔分装置，分装置具有金属化球团入口、熔分铁出口和钛渣出口，金属化球团入口与金属化球团出口相连，且适于将金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。发明人发现，通过使用炭黑作为还原剂，由于炭黑具有表面积大、颗粒细、单位质量颗粒多等优点，因此赋予炭黑较高的活性，使其作为还原剂时可以显著降低焙烧过程的反应温度和时间，从而降低球团的膨胀和粉化状况，同时由于炭黑结构呈紧密的网状链，使其具有较高的交联度，从而将其与低钛料等混合可以显著提高混合球团中各组分的交联性，进而进一步球团的强度，另外，与普通还原煤相比，炭黑灰分成分中不含二氧化硅和氧化铝成分，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，进而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
下面参考图2对本发明实施例的处理低钛料的系统进行详细描述。根据本发明的实施例，该系统包括：
造球装置100：根据本发明的实施例，造球装置100具有第一低钛料入口101、第二低钛料入口102、炭黑入口203、粘结剂入口104、石灰石入口105和混合球团出口106，且适于将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，从而可以得到混合球团。发明人发现，通过使用炭黑作为还原剂，由于炭黑较高的活性，选择其作为还原剂时可以显著降低焙烧过程的反应温度和时间，从而降低球团的膨胀和粉化状况，同时由于炭黑具有较高的交联度，从而将其与低钛料等混合可以显著提高混合球团中各组分的交联性，进而进一步提高球团的强度，另外，与普通还原煤相比，炭黑灰分成分中不含二氧化硅和氧化铝成分，高温状态下降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，降低球团的膨胀和粉化状况。
根据本发明的实施例，第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石的混合比例并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石可以按照质量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.7)：(0.05～0.07)：(0.1～0.2)进行混合。该配比的确定依据如下：降低混合物料中SiO2、Al2O3的含量，使混合料中SiO2、Al2O3含量落在本发明权利要求范围之内；炭黑配入量，在满足权利要求中生球中铁氧化物的还原程度之外，还需要使生球团在直接还原后具有一定的强度；粘结剂的用量可保证生球的球团强度满足试验要求。
根据本发明的实施例，第一低钛料中可以含有20～30wt％的二氧化钛，第二低钛料中可以含有35～40wt％的二氧化钛。发明人发现，通过将第一低钛料与第二低钛料混合造球后进行焙烧处理，可以得到二氧化钛含量为53～62wt％的钛渣，从而有效解决了低钛料(可以含有20～30wt％的二氧化钛)无法直接利用的难题，进而提高了低钛料(可以含有20～30wt％的二氧化钛)的利用价值，同时丰富了生产海绵钛和钛白的原料来源。根据本发明的再一个实施例，第一低钛料和第二低钛料的粒度并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占65wt％以上。该粒度范围为两种低钛料的原始粒度分析，不需要进行磨细就可以直接利用。
根据本发明的实施例，炭黑的来源并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，炭黑可以来自于废旧轮胎热解。发明人发现，通过采用废旧轮胎热解得到的炭黑作为处理低钛料中的还原剂，不仅可以显著提高废旧轮胎的利用价值，而且还能解决废旧轮胎的环保利用问题。根据本发明另一个实施例，炭黑的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，可以选择碳含量为82～85wt％，灰分含量低于10wt％，挥发分含量低于6wt％的炭黑作为还原剂。发明人发现，该类型的炭黑可以显著提高球团的金属化率(金属化率高于88％)，并且由于该炭黑灰分和挥发分含量均较低，较普通还原煤相比，该炭黑中具有较低的二氧化硅和氧化铝成分，从而降低了二氧化硅和三氧化二铝对球团膨胀和粉化的影响，进而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。
干燥装置200：根据本发明的实施例，干燥装置200具有混合球团入口201和干燥球团出口202，混合球团入口201与混合球团出口106相连，且适于将混合球团进行干燥处理，从而可以得到干燥球团。由此，可以显著提高后续过程中球团的金属化率。根据本发明的一个实施例，干燥处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，干燥处理可以在100～120℃下进行2～4小时。发明人发现，该干燥条件下不仅可以提高球团的干燥效率，而且可以显著提高球团的强度，从而进一步降低球团的膨胀和粉化状况。根据本发明的另一个实施例，干燥装置可以为隧道窑、回转窑或转底炉。
焙烧装置300：根据本发明的实施例，焙烧装置300具有干燥球团入口301和金属化球团出口302，干燥球团入口301和干燥球团出口202相连，且适于将干燥球团进行焙烧处理，从而可以得到金属化球团。由此，可以将球团中铁的氧化物转化为金属铁，从而显著提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率。
根据本发明的实施例，焙烧处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，焙烧处理可以在1250～1280摄氏度下进行20～40分钟。发明人发现，该条件下可以显著提高球团的金属化率，从而提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率，同时该条件下完全没有熔化或粉化爆裂现象出现。具体的，所得金属化球团的金属化率高于88％，并且金属化球团中的氧化亚铁含量为5～9wt％，氧化钙含量为3.0～8.0wt％，氧化镁含量为1.3～3.0wt％，二氧化硅含量为3.0～6.0wt％，三氧化二铝的含量为2.8～4.8wt％。
熔分装置400：根据本发明的实施例，熔分装置400具有金属化球团入口401、熔分铁出口402和钛渣出口403，金属化球团入口401与金属化球团出口302相连，且适于将金属化球团进行熔分处理，从而可以得到熔分铁和钛渣。由此，可以实现钛料中钛渣与铁的有效分离，从而显著提高钛渣的品位。
根据本发明的实施例，熔分处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，熔分处理可以在1560～1580摄氏度下进行45～70分钟。发明人发现，该条件下可以显著提高后续熔分过程中熔分铁和钛渣的分离效率，进而提高钛渣中二氧化钛的回收率。具体的，所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，熔分铁中全铁含量不低于92％，全铁回收率高于92％，二氧化钛含量不高于0.5％。
由此，根据本发明实施例的处理低钛料的系统可以有效解决低钛料球团直接还原过程中容易发生膨胀、粉化破碎等问题，并且所得钛渣中二氧化钛品位高达53～62％，二氧化钛的回收率高于98％，全铁含量不高于5％，使其可以为作为生产金属钛或钛白粉的原料使用，从而可以解决低钛料无法有效利用的技术难题。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
将第一低钛料(TFe含量＜30％，TiO2含量20％～30％，SiO2％＞10％)与第二低钛料(TFe含量＜40％，35％＜TiO2含量＜40％)炭黑、有机粘结剂(沥青)、石灰石(含50％的CaO)按照质量比为1：1：0.4：0.05:0.1进行混合并造球，得到混合球团，其中，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占67.25％，炭黑的碳含量为85％，灰分＜9％，挥发分＜3％，然后将所得到的混合球团在105℃烘干3小时，再放入焙烧炉中于1250℃下焙烧30min，得到金属化率为88％的金属化球团，且金属化球团强度好，完全没有熔化或粉化爆裂现象出现，其中，金属化球团中的氧化亚铁含量为5～9wt％，氧化钙含量为3.5～8.0wt％，氧化镁含量为1.3～3.0wt％，二氧化硅含量为3.5～6.0wt％，三氧化二铝的含量为3～4wt％，然后将所得金属化球团置入熔分炉中于1580℃下熔分50min，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣，其中，所得钛渣TiO2含量为55～62％，TiO2回收率＞98％，TFe％≤5％；熔分铁中TFe％≥92％，TFe回收率＞92％，TiO2含量≤0.5％。
实施例2
将第一低钛料(TFe含量＜30％，TiO2含量20％～30％，SiO2％＞10％)与第二低钛料(TFe含量＜40％，35％＜TiO2含量＜40％)炭黑、有机粘结剂(糖蜜)、石灰石(含50％的CaO)按照质量比为1：1：0.46：0.05:0.1进行混合并造球，得到混合球团，其中，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占67.25％，炭黑的碳含量为85％，灰分＜9％，挥发分＜3％，然后将所得到的混合球团在105℃烘干3小时，再放入焙烧炉中于1280℃下焙烧25min，得到金属化率为90％的金属化球团，且金属化球团强度好，完全没有熔化或粉化爆裂现象出现，其中，金属化球团中的氧化亚铁含量为5～9wt％，氧化钙含量为3.5～8.0wt％，氧化镁含量为1.3～3.0wt％，二氧化硅含量为3.5～6.0wt％，三氧化二铝的含量为3～4wt％，然后将所得金属化球团置入熔分炉中于1560℃下熔分55min，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣，其中，所得钛渣TiO2含量为55～62％，TiO2回收率＞98％，TFe％≤5％；熔分铁中TFe％≥92％，TFe回收率＞92％，TiO2含量≤0.5％。
实施例3
将第一低钛料(TFe含量＜30％，TiO2含量20％～30％，SiO2％＞10％)与第二低钛料(TFe含量＜40％，35％＜TiO2含量＜40％)炭黑、有机粘结剂(沥青)、石灰石(含50％的CaO)按照质量比为1：1：0.4：0.05:0.16进行混合并造球，得到混合球团，其中，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占67.25％，炭黑的碳含量为85％，灰分＜9％，挥发分＜3％，然后将所得到的混合球团在105℃烘干3小时，再放入焙烧炉中于1260℃下焙烧25min，得到金属化率为89％的金属化球团，且金属化球团强度好，完全没有熔化或粉化爆裂现象出现，其中，金属化球团中的氧化亚铁含量为5～9wt％，氧化钙含量为3.5～7.0wt％，氧化镁含量为1.3～2.8wt％，二氧化硅含量为3.0～5.5wt％，三氧化二铝的含量为2.8～3.5wt％，然后将所得金属化球团置入熔分炉中于1580℃下熔分50min，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣，其中，所得钛渣TiO2含量为65～62％，TiO2回收率＞99％，TFe％≤4％；熔分铁中TFe％≥93％，TFe回收率＞93％，TiO2含量≤0.1％。
实施例4
将第一低钛料(TFe含量＜30％，TiO2含量20％～30％，SiO2％＞10％)与第二低钛料(TFe含量＜40％，35％＜TiO2含量＜40％)炭黑、有机粘结剂(淀粉)、石灰石(含50％的CaO)按照质量比为1：1.5：0.625：0.0625:0.2进行混合并造球，得到混合球团，其中，第一低钛料和第二低钛料中粒度0.15～0.5mm的占67.25％，炭黑的碳含量为82％，灰分＜10％，挥发分＜6％，然后将所得到的混合球团在105℃烘干3小时，再放入焙烧炉中于1280℃下焙烧30min，得到金属化率为91％的金属化球团，且金属化球团强度好，完全没有熔化或粉化爆裂现象出现，其中，金属化球团中的氧化亚铁含量为5～9wt％，氧化钙含量为3.0～7.0wt％，氧化镁含量为1.3～2.8wt％，二氧化硅含量为3.0～5.5wt％，三氧化二铝的含量为2.8～3.5wt％，然后将所得金属化球团置入熔分炉中于1560℃下熔分55min，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣，其中，所得钛渣TiO2含量为65～62％，TiO2回收率＞99％，TFe％≤4％；熔分铁中TFe％≥93％，TFe回收率＞93％，TiO2含量≤0.1％。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种处理低钛料的方法，其特征在于，包括：
(1)将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；
(2)将所述混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；
(3)将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及
(4)将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述第一低钛料、所述第二低钛料、所述炭黑、所述粘结剂和所述石灰石按照质量比为1：(1～1.5)：(0.4～0.7)：(0.05～0.07)：(0.1～0.2)进行混合。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述焙烧处理是在1250～1280摄氏度下进行20～40分钟。
4.一种处理低钛料的系统，其特征在于，包括：
造球装置，所述造球装置具有第一低钛料入口、第二低钛料入口、炭黑入口、粘结剂入口、石灰石入口和混合球团出口，且适于将第一低钛料、第二低钛料、炭黑、粘结剂和石灰石进行混合并造球，以便得到混合球团；
干燥装置，所述干燥装置具有混合球团入口和干燥球团出口，所述混合球团入口与所述混合球团出口相连，且适于将所述混合球团进行干燥处理，以便得到干燥球团；
焙烧装置，所述焙烧装置具有干燥球团入口和金属化球团出口，所述干燥球团入口和所述干燥球团出口相连，且适于将所述干燥球团进行焙烧处理，以便得到金属化球团；以及
熔分装置，所述熔分装置具有金属化球团入口、熔分铁出口和钛渣出口，所述金属化球团入口与所述金属化球团出口相连，且适于将所述金属化球团进行熔分处理，以便得到熔分铁和钛渣。
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Legal Events
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Address after: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant after: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Address before: 102200 Beijing city Changping District Machi Town cow Road No. 18 Applicant before: BEIJING SHENWU ENVIRONMENT AND ENERGY TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Denomination of invention: Method and system for treating low-titanium materials Effective date of registration: 20180327 Granted publication date: 20180227 Pledgee: Tianfeng Securities Co.,Ltd. Pledgor: Shenwu Technology Group Co.,Ltd. Registration number: 2018990000230 |
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Effective date of registration: 20190121 Granted publication date: 20180227 |
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| PP01 | Preservation of patent right | ||
| PD01 | Discharge of preservation of patent |
Date of cancellation: 20220921 Granted publication date: 20180227 |
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| PD01 | Discharge of preservation of patent | ||
| PP01 | Preservation of patent right |
Effective date of registration: 20220921 Granted publication date: 20180227 |
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| PP01 | Preservation of patent right |