CN105256153B - 氧化钛精矿冶炼钛渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电炉冶炼钛渣技术,具体涉及氧化钛精矿冶炼钛渣的方法。本发明要解决的技术问题是攀西地区超细粒级钛精矿在钛渣冶炼过程中存在的高电耗、泡沫渣严重、破坏炉况等。本发明解决上述技术问题的方案是提供一种氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,包括以下步骤:加料:将氧化球团和还原剂同时加到电炉中冶炼b、冶炼完毕后,于1620~1680℃出渣,得到77%≥TiO2%≥74%的钛渣;再于1400~1450℃出铁,得到C含量为2~3%、S含量为0.7~1.5%的生铁。为攀西地区钛精矿冶炼钛渣提供了又一个发展方向,对于提高攀枝花钛精矿综合利用率降低生产成本具有突出作用。
Description
技术领域
本发明属于电炉冶炼钛渣技术,具体涉及氧化钛精矿冶炼钛渣的方法。
背景技术
钛渣冶炼行业在国内迅速发展,但普遍技术落后。攀西地区具有丰富的钛资源,但由于选矿工艺的限制,近年钛精矿粒度越来越小,严重制约了其在大规模冶炼钛渣方面的利用。再加上岩矿固有的反应活性低的特性,使得其冶炼过程中电耗偏高、泡沫渣严重,造成炉况恶化不利于长期连续冶炼。目前,攀西地区超细粒级钛精矿仍然无法直接入炉冶炼,怎样利用攀西地区的钛资源优势形成本地产业的竞争优势是长期困扰钛渣冶炼技术人员的难题。
现有的压球工艺和预还原工艺可在一定层度上解决钛精矿的粒度问题,但压球工艺成本较高,且不能改变原料的性质,使得后续冶炼降低成本的效果不明显。而预还原工艺主要是造球成本过高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是攀西地区超细粒级钛精矿在钛渣冶炼过程中存在的高电耗、泡沫渣严重、破坏炉况等。
本发明解决上述技术问题的方案是提供一种氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,包括以下步骤:
a、加料:将氧化球团和还原剂同时加到电炉中冶炼;所述加料过程分3个阶段:第一阶段加入氧化球团和还原剂总质量的40%~60%,一次性加入;第二阶段加入氧化球团和还原剂总质量的25%~35%,分3~5次加入;第三阶段加入氧化球团和还原剂总质量的15%~25%,分3~5次加入;所述的氧化球团是钛精矿经过造球和氧化后得到的,其粒度需控制在8~15mm,45%≥TiO2%≥42%,95%≥氧化率≥50%,S%≤0.03%;所述的氧化率为Fe2O3%wt×0.7÷TFe%wt;
b、冶炼完毕后,于1620~1680℃出渣,得到77%≥TiO2%≥74%的钛渣;再于1400~1450℃出铁,得到C含量为2~3%、S含量为0.7~1.5%的生铁。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述的还原剂为焦丁、兰炭、无烟煤增碳剂中的任意一种;所述还原剂的固定碳含量≥85%,粒度小于12mm,其中粒度为5~12mm的大于98%。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述氧化球团和还原剂的质量比为100︰13~15。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述电炉的炉顶有5~15个加料点;其中,有1个位于炉顶中心点的中心加料点。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的第一阶段,在中心加料点加入氧化球团和还原剂总质量的5%~15%;其余各加料点加入氧化球团和还原剂总质量的25%~55%。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的第二阶段和第三阶段,在除中心加料点以外的各加料点分3~5次加料,每次每个加料点的加料量相同;当送电量达到单次加料量(t)×0.5~0.8(MWh/t)时进行下一次加料。所述加料过程中若电极位置快速上涨应停止加料,待其稳定后再继续加料。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的送电制度遵循以下原则:
(1)第一阶段加料完成后送电功率维持在5~10MW(参考电压:180~230V、电流:20000~30000A)运行1.5小时,之后将送电功率提升至18~23MW,电流电压的匹配原则为高电压、较低电流(参考电压:340~370V、电流:35000~37000A);送电量达到第一阶段加料量(t)×0.8MWh时控制送电负荷16~20MW,电流电压的匹配原则为高电流、较低电压(参考电压:280~330V、电流:38000~40000A);送电量达到第一阶段加料量(t)×1.0~1.2(MWh)时进行第二阶段加料;
(2)第二阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,电流电压的匹配原则为较高电压、低电流(参考电压:330~350V、电流:20000~30000A);该阶段所有加料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致;
(3)第三阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,当送电量达到第三阶段总加料量(t)×0.8~1.0(MWh)时,控制送电负荷为15~18MW,电流电压的匹配原则为较高电流、低电压(参考电压280~310V、电流36000~38000A),出渣过程中视流量和温度情况择机停电。所述择机停电的情况为出渣流量≥6t/min,出渣温度≥1700℃。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的炉压控制制度为:第一阶段加料过程控制在-15~-30Pa;第二、三阶段加料过程控制在-8~-15Pa;所有加料完毕后的冶炼过程控制在-5Pa以下并维持微正压冶炼。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述冶炼完毕的判断方法为:同时满足以下四点即为冶炼完毕:第一、送电量达到总加料量(吨)×1.0~1.2(MWh);第二、电极位子平稳运行10~30分钟无较大波动;第三、烟道烟气温度稳定在某一温度10~30分钟,且该温度低于冶炼前期温度;第四、电流波动范围小于3000A。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,出铁后取样,若TiO2%<72%时,每低1%,则应补加还原剂;所述补加还原剂的质量=当前加料量×0.5×4kg。若TiO2%>75%时,每高1%,则应补加钛精矿;所述补钛精矿的质量=当前加料量×0.5×60kg。
本发明通过造球技术解决了钛精矿的粒度问题,再通过氧化处理达到对原始钛精矿改性的目的,优化其冶炼性能。在冶炼过程中根据氧化球团的特性制定了专门的加料、送电制度,解决了冶炼过程加料反应大、出铁温度高、挂渣层维护困难、泡沫渣严重等一系列技术难题。可有效降低冶炼电耗、缩短冶炼周期、提高钛收率,为攀西地区钛精矿冶炼钛渣提供了又一个发展方向,对于提高攀枝花钛精矿综合利用率降低生产成本具有突出作用。
具体实施方式
氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,包括以下步骤:
a、加料:将氧化球团和还原剂同时加到电炉中冶炼;所述加料过程分3个阶段:第一阶段加入氧化球团和还原剂总质量的40%~60%,一次性加入;第二阶段加入氧化球团和还原剂总质量的25%~35%,分3~5次加入;第三阶段加入氧化球团和还原剂总质量的15%~25%,分3~5次加入;所述的氧化球团是钛精矿经过造球和氧化后得到的,其粒度需控制在8~15mm,45%≥TiO2%≥42%,95%≥氧化率≥50%,S%≤0.03%;所述的氧化率为Fe2O3%wt×0.7÷TFe%wt;
b、冶炼完毕后,于1620~1680℃出渣,得到77%≥TiO2%≥74%的钛渣;再于1400~1450℃出铁,得到C含量为2~3%、S含量为0.7~1.5%的生铁。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述的还原剂为焦丁、兰炭、无烟煤增碳剂中的任意一种;所述还原剂的固定碳含量≥85%,粒度小于12mm,其中粒度为5~12mm的大于98%。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述氧化球团和还原剂的质量比为100︰13~15。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述电炉的炉顶有5~15个加料点;其中,有1个位于炉顶中心点的中心加料点。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的第一阶段,在中心加料点加入氧化球团和还原剂总质量的5%~15%;其余各加料点加入氧化球团和还原剂总质量的25%~55%。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的第二阶段和第三阶段,在除中心加料点以外的各加料点分3~5次加料,每次每个加料点的加料量相同;当送电量达到单次加料量(t)×(0.5~0.8)MWh/t时进行下一次加料。所述加料过程中若电极位置快速上涨应停止加料,待其稳定后再继续加料。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的送电制度遵循以下原则:
(1)第一阶段加料完成后送电功率维持在5~10MW(参考电压:180~230V、电流:20000~30000A)运行1.5小时,之后将送电功率提升至18~23MW,电流电压的匹配原则为高电压、较低电流(参考电压:340~370V、电流:35000~37000A);送电量达到第一阶段加料量(t)×0.8(MWh)时控制送电负荷16~20MW,电流电压的匹配原则为高电流、较低电压(参考电压:280~330V、电流:38000~40000A);送电量达到第一阶段加料量(t)×1.0~1.2(MWh)时进行第二阶段加料;
(2)第二阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,电流电压的匹配原则为较高电压、低电流(参考电压:330~350V、电流:20000~30000A);该阶段所有加料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致;
(3)第三阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,当送电量达到第三阶段总加料量(t)×0.8~1.0(MWh)时,控制送电负荷为15~18MW,电流电压的匹配原则为较高电流、低电压(参考电压280~310V、电流36000~38000A),出渣过程中视流量和温度情况择机停电,出渣过程中视流量和温度情况择机停电。所述择机停电的情况为出渣流量≥6t/min,出渣温度≥1700℃。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤a所述加料过程的炉压控制制度为:第一阶段加料过程控制在-15~-30Pa;第二、三阶段加料过程控制在-8~-15Pa;所有加料完毕后的冶炼过程控制在-5Pa以下并维持微正压冶炼。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,步骤b所述冶炼完毕的判断方法为:同时满足以下四点即为冶炼完毕:第一、送电量达到总加料量(吨)×1.0~1.2(MWh);第二、电极位子平稳运行10~30分钟无较大波动;第三、烟道烟气温度稳定在某一温度10~30分钟,且该温度低于冶炼前期温度;第四、电流波动范围小于3000A。
上述氧化钛精矿冶炼钛渣的方法中,当钛渣取样TiO2%<72%时,每低1%,则应补加还原剂;所述补加还原剂的质量=当前加料量×0.5×4kg。当钛渣取样TiO2%>75%时,每高1%,则应补加钛精矿;所述补钛精矿的质量=当前加料量×0.5×60kg。
氧化球团和还原剂的粒度若不满足要求,都可能导致物料偏析加重,对后续冶炼造成不利影响。而原料和还原剂较低的S含量,可以保证生铁价值的提升。
实施例1
表1原料指标(%)
TiO2 | 氧化率 | S | 粒度(8~15mm比例) |
42.7 | 52.4 | 0.028 | 98 |
表2还原剂指标(%)
固定碳 | 粒径<12mm | 粒径5~12mm |
85.6 | 100 | 98.6 |
表3加料量
加料情况 | 第一阶段 | 第二阶段 | 第三阶段 |
总加料量(%) | 40 | 35 | 25 |
1个中心加料点加料量(%) | 7 | ||
其余8个加料点加料量(%) | 33 | 35 | 25 |
质量比(钛精矿:焦丁) | 100:14 | 100:13 | 100:13 |
注:表3中所述的“加料量”是指该加料点该阶段加料量占氧化球团和还原剂总质量的百分比,本实施例单炉氧化球团和还原剂总质量为140t。
本实施例用焦丁作为还原剂,主要原料指标和加料制度见表1、表2、表3。其中表3所示第二、三阶段总加料量均按照每次加入总加料量2%左右分多次加入。具体冶炼过程为:
第一阶段加料一次性加入总加料量的40%,加料时控制负压为-25Pa,其分配方式见表3。加料完成后送电功率维持在10MW左右(电压:230V、电流:30000A)运行1.5小时。之后将送电功率提升至22MW左右(电压:370V、电流:37000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×0.8MWh时控制送电负荷19MW(电压:330V、电流:40000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×1.0MWh时进行第二阶段补料,取样观察其化料情况良好,冶炼过程无泡沫渣出现。
第二阶段每次补料时控制送电负荷12MW(电压:340V、电流:24000A),分多次补料,单次补料量占总加料量2%左右,当送电量达到单次加料量(t)×0.6MWh/t时进行下一次补料,补料时负压控制-13Pa。补料过程炉内压力波动在-13±5Pa,无明显蹿火现象,炉内反应平稳。该阶段所有补料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致。
第三阶段前期送电及加料制度与第二阶段一致,当送电量达到第三阶段总加料量(t)×1.0MWh时组织开口。此时控制送电功率18MW(参考电压:300V、电流:38000A),渣口打开后控制电压280V、电流30000A,出渣过程中视流量和温度情况择机停电。
本实施例的方案共计实施10炉次,其平均冶炼指标为:单炉电耗170.1MWh,降低了10.47%。平均单炉出渣76.2吨,平均单炉出铁36.5吨,钛渣平均品位74.31%。电炉挂渣层无明显异常,泡沫渣可控、炉况正常。
实施例2
表4原料指标(%)
TiO2 | 氧化率 | S | 粒度(8~15mm比例) |
43.8 | 78.6 | 0.02 | 98 |
表5还原剂指标(%)
固定碳 | 粒径<12mm | 粒径5~12mm |
86.2 | 100 | 98.1 |
表6加料量
加料情况 | 第一阶段 | 第二阶段 | 第三阶段 |
总加料量(%) | 50 | 30 | 20 |
1个中心加料点加料量(%) | 4 | ||
其余12个加料点加料量(%) | 46 | 30 | 20 |
质量比(钛精矿:兰炭) | 100:13 | 100:12 | 100:12 |
注:表6所述的“加料量”是指该加料点该阶段加料量占氧化球团和还原剂总质量的百分比,本实施例单炉氧化球团和还原剂总质量为140t。
本实施例用兰炭作为还原剂主要原料指标和加料制度见表4、表5、表6。其中表6所示第二、三阶段总加料量均按照每次加入总加料量3%左右分多次加入。具体冶炼过程为:
第一阶段加料一次性加入总加料量的50%,加料时控制负压为-20Pa,其分配方式见表6。加料完成后送电功率维持在7MW左右(电压:200V、电流:23000A)运行1.5小时。之后将送电功率提升至20MW左右(电压:350V、电流:37000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×0.8MWh时控制送电负荷18MW(电压:330V、电流:38000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×1.1MWh时进行第二阶段补料,取样观察其化料情况良好,冶炼过程无泡沫渣出现。
第二阶段每次补料时控制送电负荷10MW(电压:330V、电流:20000A),分多次补料,单次补料量占总加料量3%左右,当送电量达到单次加料量(t)×0.8MWh/t时进行下一次补料,补料时负压控制-10Pa。补料过程炉内压力波动在-10±5Pa,无明显蹿火现象,炉内反应平稳。该阶段所有补料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致。
第三阶段前期送电及加料制度与第二阶段一致,当送电量达到第三阶段总加料量(t)×0.9MWh时组织开口。此时控制送电功率16MW(参考电压:290V、电流:36000A),渣口打开后控制电压280V、电流30000A,出渣过程中视流量和温度情况择机停电。
本实施例的方案共计实施10炉次,其平均冶炼指标为:单炉电耗172.2MWh,降低了9.36%。平均单炉出渣77.1吨,平均单炉出铁37.2吨,钛渣平均品位73.91%。电炉挂渣层无明显异常,泡沫渣可控、炉况正常。
实施例3
表7原料指标(%)
TiO2 | 氧化率 | S | 粒度(8~15mm比例) |
44.3 | 95.8 | 0.012 | 98 |
表8还原剂指标(%)
固定碳 | 粒径<12mm | 粒径5~12mm |
90.2 | 100 | 98.9 |
表9加料量
加料情况 | 第一阶段 | 第二阶段 | 第三阶段 |
总加料量(%) | 60 | 25 | 15 |
1个中心加料点加料量(%) | 15 | ||
其余10个加料点加料量(%) | 45 | 25 | 15 |
质量比(钛精矿:无烟煤增碳剂) | 100:12 | 100:12 | 100:12 |
注:表9所述的“加料量”是指该加料点该阶段加料量占氧化球团和还原剂总质量的百分比,本实施例单炉氧化球团和还原剂总质量为140t。
本实施例用无烟煤增碳剂作为还原剂,主要原料指标和加料制度见表7、表8、表9。其中表9所示第二、三阶段总加料量均按照每次加入总加料量1%左右分多次加入。具体冶炼过程为:
第一阶段加料一次性加入总加料量的60%,加料时控制负压为-15Pa,其分配方式见表9。加料完成后送电功率维持在5MW左右(电压:180V、电流:20000A)运行1.5小时。之后将送电功率提升至18MW左右(电压:340V、电流:36000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×0.8MWh时控制送电负荷16MW(电压:280V、电流:40000A)。送电量达到第一阶段加料量(t)×1.2MWh时进行第二阶段补料,取样观察其化料情况良好,冶炼过程无泡沫渣出现。
第二阶段每次补料时控制送电负荷15MW(电压:350V、电流:28000A),分多次补料,单次补料量占总加料量1%左右,当送电量达到单次加料量(t)×0.5MWh/t时进行下一次补料,补料时负压控制-8Pa。补料过程炉内压力波动在-8±5Pa,无明显蹿火现象,炉内反应平稳。该阶段所有补料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致;
第三阶段前期送电及加料制度与第二阶段一致,当送电量达到第三阶段总加料量(t)×0.8MWh时组织开口。此时控制送电功率15MW(参考电压:280V、电流:36000A),渣口打开后控制电压280V、电流30000A,出渣过程中视流量和温度情况择机停电。
本实施例的方案共计实施10炉次,其平均冶炼指标为:单炉电耗168.8MWh,降低了11.15%。平均单炉出渣78.3吨,平均单炉出铁34.2吨,钛渣平均品位74.61%。电炉挂渣层无明显异常,泡沫渣可控、炉况正常。
本发明提供的方法解决了冶炼过程加料反应大、出铁温度高、挂渣层维护困难、泡沫渣严重等一系列技术难题,有效降低了冶炼电耗、缩短冶炼周期、提高钛收率。
Claims (4)
1.氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,包括以下步骤:
a、加料:将氧化球团和还原剂同时加到电炉中冶炼;所述加料过程分3个阶段:第一阶段加入氧化球团和还原剂总质量的40%~60%,一次性加入;第二阶段加入氧化球团和还原剂总质量的25%~35%,分3~5次加入;第三阶段加入氧化球团和还原剂总质量的15%~25%,分3~5次加入;所述的氧化球团是钛精矿经过造球和氧化后得到的,其粒度需控制在8~15mm,45%≥TiO2%≥42%,95%≥氧化率≥50%,S%≤0.03%;所述的氧化率为Fe2O3%wt×0.7÷TFe%wt;所述的还原剂为焦丁、兰炭、无烟煤增碳剂中的任意一种;所述还原剂的固定碳含量≥85%,粒度小于12mm,其中粒度为5~12mm的大于98%;所述氧化球团和还原剂的质量比为100︰13~15;所述加料过程的第一阶段,在中心加料点加入氧化球团和还原剂总质量的5%~15%;其余各加料点加入氧化球团和还原剂总质量的25%~55%;所述加料过程的第二阶段和第三阶段,在除中心加料点以外的各加料点分3~5次加料,每次每个加料点的加料量相同;当送电量达到单次加料量的0.5~0.8倍MWh/t时进行下一次加料;所述加料过程中若电极位置快速上涨应停止加料,待其稳定后再继续加料;
b、冶炼完毕后,于1620~1680℃出渣,得到77%≥TiO2%≥74%的钛渣;再于1400~1450℃出铁,得到C含量为2~3%、S含量为0.7~1.5%的生铁。
2.根据权利要求1所述的氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,其特征在于:步骤a所述电炉的炉顶有5~15个加料点;其中,有1个位于炉顶中心点的中心加料点。
3.根据权利要求1所述的氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,其特征在于:步骤a所述加料过程的送电制度遵循以下原则:
(1)第一阶段加料完成后送电功率维持在5~10MW运行1.5小时,之后将送电功率提升至18~23MW,电流电压的匹配原则为高电压340~370V、较低电流35000~37000A;送电量达到第一阶段加料量t的0.8倍MWh时控制送电负荷16~20MW,电流电压的匹配原则为高电流38000~40000A、较低电压280~330V;送电量达到第一阶段加料量的1.0~1.2倍MWh时进行第二阶段加料;
(2)第二阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,电流电压的匹配原则为较高电压330~350V、低电流20000~30000A;该阶段所有加料结束后,送电制度与第一阶段的1.5小时以后送电方式一致;
(3)第三阶段每次加料时控制送电负荷10~15MW,当送电量达到第三阶段总加料量t的0.8~1.0倍MWh时,控制送电负荷为15~18MW,电流电压的匹配原则为较高电流36000~38000A、低电压280~310V,出渣过程中视流量和温度情况择机停电;所述择机停电的情况为当出渣流量≥6t/min,出渣温度≥1700℃时。
4.根据权利要求1所述的氧化钛精矿冶炼钛渣的方法,其特征在于:步骤b所述冶炼完毕的判断方法为:同时满足以下四点即为冶炼完毕:第一、送电量达到总加料量吨的1.0~1.2倍MWh;第二、电极位子平稳运行10~30分钟无较大波动;第三、烟道烟气温度稳定在某一温度10~30分钟,且该温度低于冶炼前期温度;第四、电流波动范围小于3000A。
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