CN108998609A - 利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钒钛磁铁矿冶炼技术领域，提供了一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，将经过预热和预还原后的钒钛磁铁矿通过HIsmelt熔融还原炉的矿枪直接喷吹入炉，控制热风温度、热风含氧量、矿粉喷吹量、煤粉喷吹量以及熔剂喷吹量，控制炉渣中FeO百分比含量，遏制TiO₂的过还原反应，降低炉渣与铁水中碳化钛TiC、氮化钛TiN以及碳氮化钛TiCN的生成。本发明可避免铁水和炉渣中高熔点固体质点碳化钛、氮化钛以及碳氮化钛的生成，从而实现全钒钛矿冶炼这个目前高炉炼铁长流程方式尚未实现的目标，有利于大规模利用钒钛磁铁矿资源，解决目前高炉渣中TiO₂由于品位较低而无法继续利用的技术难题。

Description

利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法

技术领域

本发明涉及HIsmelt熔融还原技术领域以及钒钛磁铁矿冶炼技术领域，特别涉及一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法。

背景技术

我国攀枝花-西昌地区钒钛磁铁矿储量巨大，已探明储量达到150亿吨以上，占全国钒钛磁铁矿资源的90%以上，占世界钒钛磁铁矿资源的35%以上。目前我国利用钒钛磁铁矿的方式为传统高炉长流程冶炼，但是由于钒钛磁铁矿特殊的成分构成，会导致铁水中Ti含量以及炉渣中TiO₂含量增加，TiC、TiN含量上升，进而引起渣铁粘度增加，高炉生产技术经济指标下降等问题。因此目前的高炉炼铁流程只能采用钒钛磁铁矿与普通铁矿混合使用的方式，来降低渣铁中钛元素含量，而无法实现大规模使用钒钛磁铁矿或全钒钛磁铁矿冶炼的目标。

HIsmelt熔融还原工艺从1980年开始研发，经历了初期的试验炉试验以及两个阶段的试验厂阶段后，于2003年在澳大利亚奎纳纳地区建造了年产80万吨的世界首家商业工厂，2008年实现设计产能85%。由于受世界金融危机影响，生铁市场低迷，HIsmelt奎那那示范厂2008年年底停产关闭且不再复产。我国山东某公司在2012年引进了HIsmelt的技术及大部分工厂设备，并通过进一步优化工艺流程，已经可以稳定高效生产。经过三十多年的研究开发和生产实践， HIsmelt工艺技术逐渐成熟，但是利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼我国储量巨大的钒钛磁铁矿仍然是技术空白。

由于HIsmelt采取喷射冶金方式，直接将煤粉与铁矿石喷入熔池中生产液态生铁，炉内氧化性气氛较浓，具备破坏TiC、TiN的反应条件。因此，通过本发明提出的方法，非常适合于冶炼钒钛磁铁矿，可以实现大规模冶炼钒钛磁铁矿乃至全钒钛磁铁矿冶炼的技术目标，且可以有效提高炉渣中TiO₂品位，利于我国钒钛磁铁矿资源的综合高效利用。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，解决了我国钒钛磁铁矿资源无法大规模或全钒钛应用于现有高炉炼铁长流程冶炼的问题，采用本发明可以灵活调整钒钛磁铁矿的使用比例，并可以实现全钒钛磁铁矿冶炼的技术目标；此外，本发明也可以提高炉渣中TiO₂的富集品位，利于后续含钛炉渣中钛资源的高效综合利用。

钒钛磁铁矿指的是分布在我国攀枝花、西昌、承德等地的钒钛磁铁矿岩矿，以及分布在新西兰、东南亚等地的海砂矿，煤粉是指烟煤、无烟煤或是半焦粉末，熔剂是指石灰或白云石。利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的应用方法，在于将钒钛磁铁矿取代部分普通铁矿石或者取代全部普通铁矿石应用于HIsmelt熔融还原炼铁工序中（现有技术主要是利用高炉处理钒钛磁铁矿，极限配加量在70%左右；本申请是用HIsmelt流程处理钒钛磁铁矿，覆盖钒钛磁铁矿配加量为10-100%，因可以突破传统的极限配加量70%，具有重要推广价值），得到质量合格的铁水和高钛渣，实现大规模应用钒钛磁铁矿或全钒钛磁铁矿冶炼的技术目标。

本发明的技术方案如下：

一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，将经过预热和预还原后的钒钛磁铁矿通过HIsmelt熔融还原炉的矿枪直接喷吹入炉，控制热风温度、热风含氧量、矿粉喷吹量、煤粉喷吹量以及熔剂喷吹量，控制炉渣中FeO百分比含量在3-15%，从而遏制TiO₂的过还原反应，降低炉渣与铁水中碳化钛TiC、氮化钛TiN以及碳氮化钛TiCN的生成，达到优化炉渣与铁水的冶炼性能，实现全钒钛磁铁矿冶炼的目的。

进一步的，通过流化床或回转窑对钒钛磁铁矿进行预热和预还原。

进一步的，预热和预还原的钒钛磁铁矿，与煤粉、熔剂按一定比例，喷吹进入HIsmelt熔融还原炉中。

进一步的，煤粉通过煤枪单独喷吹或是通过所述矿枪与钒钛磁铁矿混合喷吹；熔剂通过煤枪单独喷吹，或通过矿枪与钒钛磁铁矿混合喷吹；富氧热风通过熔融还原炉上部的热风管道鼓入炉内。

进一步的，具体工艺参数为：

钒钛磁铁矿占含铁原料的配加比例为10-100%；

煤粉喷吹量的判断标准为煤粉中的固定碳与铁矿粉中的氧元素之比（碳氧原子比）维持在5-1.5；

富氧热风的温度为1100-1200摄氏度之间，热风中的富氧含量为25-40%；

炉渣的TiO₂含量为10-70%，熔剂的喷吹量控制在使得炉渣中二元碱度（CaO/SiO₂）维持在0.8-1.2。

进一步的，所述钒钛磁铁矿为钒钛磁铁矿岩矿、海砂矿、钛铁矿。

本发明的有益效果为：可以避免铁水和炉渣中高熔点固体质点碳化钛、氮化钛以及碳氮化钛的生成，从而可以实现全钒钛矿冶炼这个目前高炉炼铁长流程方式尚未实现的目标，有利于大规模利用钒钛磁铁矿资源，并且可以提高TiO₂在炉渣中的品位，解决目前高炉渣中TiO₂由于品位较低而无法继续利用的技术难题，创造出可观的经济效益、社会效益和环保效益。

具体实施方式

下文将详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的 技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从 而达到更好的技术效果。

实施例1：

HIsmelt熔融还原工艺中，钒钛磁铁矿原料配比为10%，其他普通铁矿配比为90%，煤粉与矿粉喷吹量的碳氧原子比为3:1，富氧热风温度为1100摄氏度，富氧含量为30%，炉渣中FeO含量控制在5%，炉渣中TiO₂含量为10%，炉渣二元碱度为1.2。

实施例2：

HIsmelt熔融还原工艺中，钒钛磁铁矿原料配比为30%，其他普通铁矿配比为70%，煤粉与矿粉喷吹量的碳氧原子比为3.5:1，富氧热风温度为1100摄氏度，富氧含量为30%，炉渣中FeO含量控制在5%，炉渣中TiO₂含量为20%，炉渣二元碱度为1.15。

实施例3：

HIsmelt熔融还原工艺中，钒钛磁铁矿原料配比为50%，其他普通铁矿配比为50%，煤粉与矿粉喷吹量的碳氧原子比为4:1，富氧热风温度为1150摄氏度，富氧含量为35%，炉渣中FeO含量控制在10%，炉渣中TiO₂含量为30%，炉渣二元碱度为1.1。

实施例4：

HIsmelt熔融还原工艺中，钒钛磁铁矿原料配比为70%，其他普通铁矿配比为30%，煤粉与矿粉喷吹量的碳氧原子比为4.5:1，富氧热风温度为1150摄氏度，富氧含量为35%，炉渣中FeO含量控制在10%，炉渣中TiO₂含量为40%，炉渣二元碱度为1.05。

实施例5：

HIsmelt熔融还原工艺中，钒钛磁铁矿原料配比为100%，不配加其他普通铁矿，煤粉与矿粉喷吹量的碳氧原子比为5:1，富氧热风温度为1200摄氏度，富氧含量为40%，炉渣中FeO含量控制在15%，炉渣中TiO₂含量为50%，炉渣二元碱度为1。

本发明可以使HIsmelt熔融还原工艺中的钒钛磁铁矿配加比例达到10-100%，并且HIsmelt熔融还原工艺产生的炉渣TiO₂含量可以达到10-70%，这将有助于解决我国丰富的钒钛磁铁矿资源无法大规模应用的技术问题，极大地增加钒钛磁铁矿资源的利用比例，并进一步提高含钛炉渣中TiO₂品位，拓展含钛炉渣中钛资源利用途径，具有极佳的经济效益和社会效益。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (6)

1.一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，将经过预热和预还原后的钒钛磁铁矿通过HIsmelt熔融还原炉的矿枪直接喷吹入炉，控制热风温度、热风含氧量、矿粉喷吹量、煤粉喷吹量以及熔剂喷吹量，控制炉渣中FeO百分比含量在3-15%，从而遏制TiO₂的过还原反应，降低炉渣与铁水中碳化钛TiC、氮化钛TiN以及碳氮化钛TiCN的生成。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过流化床或回转窑对钒钛磁铁矿进行预热和预还原。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，预热和预还原的钒钛磁铁矿，与煤粉、熔剂按一定比例，喷吹进入HIsmelt熔融还原炉中。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，煤粉通过煤枪单独喷吹或是通过所述矿枪与钒钛磁铁矿混合喷吹；熔剂通过煤枪单独喷吹，或通过矿枪与钒钛磁铁矿混合喷吹；富氧热风通过熔融还原炉上部的热风管道鼓入炉内。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，具体工艺参数为：

钒钛磁铁矿占含铁原料的配加比例为10-100%；

煤粉喷吹量的判断标准为煤粉中的固定碳与铁矿粉中的氧元素之比维持在5-1.5；

富氧热风的温度为1100-1200摄氏度之间，热风中的富氧含量为25-40%；

炉渣的TiO₂含量为10-70%，熔剂的喷吹量控制在使得炉渣中二元碱度（CaO/SiO₂）维持在0.8-1.2。

6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述钒钛磁铁矿为钒钛磁铁矿岩矿、海砂矿、钛铁矿。