CN108384950A - 冶炼钛渣的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冶炼钛渣的方法，属于钛渣冶炼技术领域。本发明解决的技术问题是钛渣冶炼电炉熔炼法还原效率低、生产成本高。本发明采用钛渣冶炼过程产生的高温烟气对钛精矿进行预还原，再将预还原后的钛精矿在电炉中进行熔分获得生铁和钛渣，经渣铁分离后对钛渣进一步磁选获得高品位钛渣。本发明适用于钛渣冶炼的电炉熔炼法，利用钛精矿还原过程产生的烟气对钛精矿进行预还原，缩短了钛渣冶炼时间，降低了钛渣冶炼成本，同时实现资源综合利用，减少环境污染。

Description

冶炼钛渣的方法
技术领域
本发明属于钛渣冶炼技术领域，具体涉及一种冶炼钛渣的方法。
背景技术
攀西地区拥有丰富的钒钛资源，钛资源以TiO2计占全国总储量90％以上，占世界储量35％，攀枝花是我国重要的钛工业生产基地。具有利用价值的含钛矿物主要是钛铁矿和天然金红石，随着天然金红石资源的逐渐枯竭和价格上涨，储量丰富但品位较低的钛铁矿己成为钛工业主要的生产原料。但由于其TiO2品位低，一般都需预先将其富集成高品位富钛料(钛渣或人造金红石)，再用来生产钛白和金属钛。研究及生产实践表明：钛工业以富钛料为原料，可大大降低“三废”的排放量，同时还可节省工序，降低生产成本，扩大生产能力，有利于提高钛制品生产总体技术水平。目前工业生产富钛料的方法主要是电炉熔炼法。
电炉熔炼法是将钛铁矿配加一定量的焦炭(或其他固体还原剂)在电炉内熔炼，借助于电极产生的电弧，将炉料加热到1650℃以上的高温，使钛铁矿中铁氧化物被还原为金属铁聚集成铁液，TiO2富集在渣相，铁液由于密度较大而沉降，从而实现渣铁分离，分别获得钛渣和生铁。
预还原电炉法是指将铁矿粉、煤粉和粘结剂按一定配比制得球团后装入回转窑中，在1200～1350℃下进行氧化还原处理，这种将钛铁矿在电炉之外进行固相还原的过程称为两段法工艺，此过程可应用低级能源加热还原，可有效降低电耗，降低生产成本，但由于钛铁矿难还原的特性，预还原阶段主要是用固体还原剂还原钛精矿，还原温度高，还原速率慢，导致在还原工艺阶段仍然消耗大量的还原煤，使得整个工艺过程还原剂用量与一段法工艺相差不多，因此提高钛铁矿还原效率，降低生产成本仍然是预还原工艺的难点和研究重点。
发明内容
本发明解决的技术问题是钛渣冶炼电炉熔炼法还原效率低、生产成本高，本发明的目的是提供一种冶炼钛渣的方法。
本发明解决上述问题采用的技术方案是提供一种冶炼钛渣的方法，该方法包括以下步骤：
a.还原钛精矿：
电炉冶炼钛渣过程产生的高温烟气还原钛精矿，得到预还原钛精矿；
b.电炉熔分：
将上述预还原钛精矿配加一定量的焦碳加入电炉进行高温碳热和熔分，由于渣相与金属铁相两者密度差，铁水在渣相中沉降并最终与渣相分离获得生铁和钛渣，得到的钛渣中TiO2含量为88％～90％；
c.磁选钛渣：
将步骤b获得的钛渣破碎、磁选、筛分，得到成品钛渣。
其中，步骤a中，预还原的反应机理是高温烟气中的CO还原钛精矿中的铁氧化物，化学反应式如下：Fe2O3+CO＝Fe+CO2和FeO+CO＝Fe+CO2。
其中，步骤a中，得到的预还原钛精矿的铁金属化率为70％～85％。
其中金属化率是指还原后生成的金属铁与全铁含量的比值，反映了钛精矿中铁氧化物还原程度，金属化率高表明还原生成的金属铁含量高，还原反应更充分。
其中，步骤a中，所述高温烟气温度为800℃～950℃。
其中，步骤a中，所述高温烟气中CO含量为60％～70％。
其中，步骤a中，所述高温烟气还原钛精矿时间为2.5h～3.0h。
其中，步骤a中，所述烟气的用量为每吨钛精矿用550m3/h～750m3/h的烟气。
其中，步骤b中，碳热还原指钛精矿中铁氧化物经还原剂选择性还原为金属铁的过程；熔分指还原后形成的金属铁在电炉内经高温软化熔融形成铁水，由于铁水与渣相两者密度差，铁水在渣相中沉降最终与渣相分离的过程。
其中，步骤b中，所述预还原钛精矿中添加的焦碳重量分数为3.5％～4.5％，焦碳中固定碳含量≥90％。
其中，步骤b中，所述电炉熔分温度为1700℃～1800℃。
其中，步骤b中，所述电炉熔分时间为1.5～2.0h。
其中，步骤c中，所述磁选强度为0.06T～0.1T。
本发明的有益效果是：
1、本发明冶炼钛渣的方法，采用电炉冶炼钛渣过程产生的烟气预还原钛精矿，气体与钛精矿颗粒反应接触面积大，反应更充分，铁的金属化率为70％～85％，因而钛渣冶炼时间缩短。
2、本发明冶炼钛渣的方法，采用电炉冶炼钛渣过程产生的烟气预还原钛精矿，烟气中CO会还原部分钛精矿中铁氧化物，总体添加的固体还原剂含量就会减少，降低了冶炼成本。
3、本发明冶炼钛渣的方法，采用电炉冶炼钛渣过程产生的高温烟气预还原钛精矿，不需要另外加热，而且气体还原钛精矿所需温度相对较低，因而更加节约能耗。
4、本发明冶炼钛渣的方法，采用电炉冶炼钛渣过程产生的高温烟气预还原钛精矿，通过电炉熔炼制得TiO2含量为89％～93％的高品位钛渣，实现了烟气的循环利用，减少环境污染。
具体实施方式
国内密闭钛渣电炉较少，高温烟气经二次燃烧后排空，未进行回收利用，造成资源浪费，而且部分密闭钛渣电炉回收的烟气也是用来干燥物料，未实现高温烟气余热资源利用最大化。本发明采用高温烟气预还原钛精矿，为冶炼高品位钛渣提供了一种经济实惠的新方法。以下通过具体实施方式进一步对本发明的过程和原理进行阐述。
本发明提供的一种冶炼钛渣的方法，具体包括以下步骤：
a.还原钛精矿：将电炉冶炼钛渣过程产生的高温烟气通过导气管输送到装有钛精矿的运输设备，从而在电炉熔分之前对钛精矿进行预还原；
b.电炉熔分：将上述预还原钛精矿配加一定量的焦碳加入电炉进行高温碳热和熔分，熔分之后铁水从电炉的铁水口流出，钛渣从电炉的渣口流出，冷却待用；
c.磁选钛渣：将步骤b获得的钛渣破碎并磁选得到成品钛渣。
其中，步骤a中，采用的钛精矿中TiO2含量≥47％，全铁(total Fe)含量≥32％，钛铁氧化物总量≥90％。
其中，步骤a中钛精矿通过高温烟气的预还原，铁的金属化率为70％～85％。
其中，步骤a中，我们通过研究发现，烟气温度主要决定的是钛精矿中铁氧化物能否与碳质还原剂发生还原反应；预还原时间决定还原反应程度；CO含量和烟气量决定还原反应速率。
进一步的，通过大量筛选实验，我们得到以下优选方案：
作为优选的方案，步骤a中，所述高温烟气温度为800℃～950℃；
作为优选的方案，步骤a中，所述高温烟气中CO含量为60％～70％；
作为优选的方案，步骤a中，所述高温烟气还原钛精矿时间为2.5h～3.0h；
作为优选的方案，步骤a中，所述烟气的用量为每吨钛精矿用550m3/h～750m3/h的烟气，此烟气为钛渣冶炼过程产生的高温烟气，也就是输送到装有钛精矿运输设备与钛精矿发生反应的烟气。
另外，步骤a中，所使用的高温烟气不仅仅限于电炉冶炼钛渣过程产生的烟气，其他工业烟气也可用于还原钛精矿，只要温度能达到900℃左右，且CO含量大于60％。
步骤b中，通过电炉熔分，铁水在渣相中沉降并最终与渣相分离获得生铁和钛渣，钛渣中TiO2含量为88％～90％。
其中，步骤b中，所述焦碳的添加量为预还原钛精矿重量的3.5％～4.5％，焦碳中固定碳含量≥90％。
其中，步骤b中，所述电炉熔分温度为1700℃～1800℃。
其中，步骤b中，所述电炉熔分时间为1.5～2.0h。
其中，步骤b中，电炉熔分过程产生的高温烟气继续用于步骤a中钛精矿的预还原反应。
其中，步骤c中，所述磁选强度为0.06T～0.1T。
通过破碎磁选，钛渣中TiO2含量进一步提高为89％～93％。
进一步的，对磁选后的钛渣破碎、筛分，得到成品钛渣，其中筛分后得到的20～140目的颗粒用于四氯化钛生产，140目筛下颗粒用于硫酸法钛白生产，20目筛上物进入球磨机破碎后返回筛分系统。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
本实施例冶炼高品位钛渣的方法，具体步骤如下：
a.还原钛精矿：TiO2质量百分含量为47.24％，全铁质量百分含量为36.44％，钛铁氧化物总量为90.49％的钛精矿被CO含量为62.43％、温度为867℃的高温烟气还原2.54h，每吨钛精矿用550m3/h的烟气，得到铁金属化率约75.47％的预还原钛精矿；
b.电炉熔分：预还原钛精矿添加4.5％的焦碳在电炉内熔分2.3h；
c.磁选钛渣：熔分后得到的钛渣在磁场强度为0.08T的磁场磁选分离金属铁，获得钛渣品位为88.94％。筛分后得到的20～140目且渣中钙镁含量满足氯化工艺的颗粒用于四氯化钛生产，140目筛下颗粒用于硫酸法钛白生产，20目筛上颗粒破碎后再行筛分。
实施例2
本实施例冶炼高品位钛渣的方法，具体步骤如下：
a.还原钛精矿：TiO2质量百分含量为54.24％，全铁质量百分含量为35.74％，钛铁氧化物总量为94.49％的钛精矿被CO含量为62.56％、温度为826℃的高温烟气还原2.34h，每吨钛精矿用600m3/h的烟气，得到铁金属化率约78.47％的预还原钛精矿；
b.电炉熔分：预还原钛精矿添加3.5％的焦碳在电炉内熔分2.0h；
c.磁选钛渣：熔分后得到的钛渣在磁场强度为0.06T的磁场磁选分离金属铁，获得钛渣品位为90.24％。筛分后得到的20～140目且渣中钙镁含量满足氯化工艺的颗粒用于四氯化钛生产，140目筛下颗粒用于硫酸法钛白生产，20目筛上颗粒破碎后再行筛分。
实施例3
本实施例冶炼高品位钛渣的方法，具体步骤如下：
a.还原钛精矿：TiO2质量百分含量为59.12％，全铁质量百分含量为35.09％，钛铁氧化物总量为95.51％的钛精矿被CO含量为62.71％、温度为832℃的高温烟气还原2.5h，每吨钛精矿用700m3/h的烟气，得到铁金属化率约83.24％的预还原钛精矿；
b.电炉熔分：预还原钛精矿添加3.5％的焦碳在电炉内熔分2.1h；
c.磁选钛渣：熔分后得到的钛渣在磁场强度为0.08T的磁场磁选分离金属铁，获得钛渣品位为92.32％。筛分后得到的20～140目且渣中钙镁含量满足氯化工艺的颗粒用于四氯化钛生产，140目筛下颗粒用于硫酸法钛白生产，20目筛上颗粒破碎后再行筛分。
以上实施例均采用电炉冶炼钛渣过程电炉熔分产生的高温烟气对钛精矿进行预还原，通过电炉熔炼制得高品位钛渣，减少了固体还原剂用量，降低了冶炼成本，实现了烟气循环利用。

Claims (10)

1.冶炼钛渣的方法，其特征在于包括以下步骤：
a.还原钛精矿：采用电炉冶炼钛渣过程产生的烟气还原钛精矿，得到预还原钛精矿；
b.电炉熔分：将步骤a得到的预还原钛精矿配加焦炭加入电炉进行碳热和熔分；
c.磁选钛渣：将步骤b经熔分获得的钛渣经破碎、磁选、筛分，得到成品钛渣。
2.根据权利要求1所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤a中所述烟气温度为800℃～950℃。
3.根据权利要求1或2所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤a中所述烟气中CO含量为60％～70％。
4.根据权利要求1～3所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤a中所述烟气还原钛精矿时间为2.5h～3.0h。
5.根据权利要求1～4任一项所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤a中所述烟气的用量为每吨钛精矿用550m3/h～750m3/h的烟气。
6.根据权利要求1～5任一项所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤a中所述预还原钛精矿的铁金属化率为70％～85％。
7.根据权利要求1～6任一项所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤b中所述电炉熔分产生的烟气用于步骤a的钛精矿还原。
8.根据权利要求1或7所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤b中所述焦碳的添加量为预还原钛精矿重量的3.5％～4.5％，焦碳中固定碳含量≥90％。
9.根据权利要求8所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤b中所述电炉加热温度为1700℃～1800℃，电炉反应时间为1.5～2.0h。
10.根据权利要求1所述的冶炼钛渣的方法，其特征在于：步骤c中所述磁选强度为0.06T～0.1T。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180810

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