CN109913662B - 提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法 - Google Patents

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Abstract

本方法涉及一种提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，属于高钛型高炉渣冶炼碳化钛渣技术领域。包括如下步骤：a、将碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣按一定的质量比均匀混合制得混合料；b、将步骤a制得的混合料沿电炉内壁周向倒入电炉内；混合料的高度为H1，质量为m1；c、沿电炉中部轴线加入热态高炉渣；热态高炉渣的液面高度为H2，且H2不大于H1；d、电炉送电冶炼；e、加入碳质还原剂D，再继续送电冶炼直至出渣。本方法主要是通过冷料阻断的方式大幅降低热态高炉渣与耐火材料的接触几率，达到提高耐火材料使用寿命的目的。解决了现有电炉耐火材料的使用寿命为200炉次左右，造成生产成本高，不利于连续生产的问题。

Description

提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法
技术领域
本方法涉及一种提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，属于高钛型高炉渣冶炼碳化钛渣技术领域。
背景技术
高钛型高炉渣碳化、低温选择性氯化制备四氯化钛是一种非常具有产业化前景的提钛技术，其中碳化工序是该项技术的重要组成部分，降低碳化工序的生产成本对于提升该项技术的竞争力具有极其重要的作用，“高温碳化”工艺流程如下：1290～1330℃的热态高炉渣直接装入碳化电炉，然后经过送电升温，至熔渣温度约1450℃时，开始加入还原剂发生碳化反应，反应主方程式为：TiO2+3C＝TiC+2CO(g)，反应温度1500～1700℃，反应结束后得到碳化钛渣排出电炉。现有的电炉大多在炉体内壁上设置有耐火材料，但在碳化工序中，耐火材料的消耗占有很大比例，以9000kVA碳化电炉为例，其耐火材料的使用寿命在200炉次左右，每吨碳化钛渣耐火材料成本150元/吨左右。如何降低耐火材料的消耗，是摆在工艺技术人员面前的重要课题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术热态高炉渣直接与耐火材料接触，升温后碳化过程中对耐火材料损坏较大，生产成本高，不利于连续生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，包括如下步骤：
a、将碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣按一定的质量比均匀混合制得混合料；
b、将步骤a制得的混合料沿电炉内壁周向倒入电炉内；混合料的高度为H1，质量为m1；
c、沿电炉中部轴线加入热态高炉渣；热态高炉渣的液面高度为H2，且H2不大于H1；
d、电炉送电冶炼；
e、加入碳质还原剂D，再继续送电冶炼直至出渣。
其中，上述方法中出渣完成后电炉炉壁边缘和炉底之间存在部分混合渣料，其质量为m2，在下一炉冶炼开始前质量按照m1-m2控制补加混合料。
其中，上述方法中步骤a和e中的碳质还原剂A和碳质还原剂D均为焦丁、无烟煤、石油焦中的一种或几种混合。
进一步，上述方法中步骤a中的碳质还原剂A颗粒度为2～5mm，步骤e碳质还原剂D颗粒度为0.1～2mm。
其中，上述方法中步骤a中的混合料中碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣的质量比为0.1～0.3。
其中，上述方法中步骤c中的混合料的高度H1与热态高炉渣液面高度H2的比值为1～2。
其中，上述方法中步骤e中当送电量达到X时，加入碳质还原剂D，当送电量达到Y时出渣即可；且X＝250×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量，Y＝1000×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量。
其中，上述方法中步骤a中的冷态高钛型高炉渣中TiO2含量15％～30％。
进一步，上述方法中冷态高钛型高炉渣的颗粒度为粒度3～10mm。
其中，上述方法中步骤c中的热态高炉渣温度1200～1450℃。
本发明的有益效果是：本发明提供了方法主要是依据高钛型高炉渣、碳化钛渣的高温特性以及高钛型高炉渣冶炼碳化钛渣的热力学及动力学特点，从冶炼工艺出发，选择冷态高炉渣与一定数量及粒度组成的还原剂在加入热态高炉渣之前布置在靠近炉壁耐火材料圆周方向，冶炼过程中通过控制冶炼输送功率实现冷态物料的熔化还原与热态高炉渣的加热还原，避免加入的热态高炉渣与炉壁耐火材料直接接触蚀损耐火材料。且通过本方法可使耐火材料的使用寿命由200炉次左右提升至400至2000炉次，具有可观的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
本发明的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，包括如下步骤：
a、将碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣按一定的质量比均匀混合制得混合料；
b、将步骤a制得的混合料沿电炉内壁周向倒入电炉内；混合料的高度为H1，质量为m1；
c、沿电炉中部轴线加入热态高炉渣；热态高炉渣的液面高度为H2，且H2不大于H1；
d、电炉送电冶炼；
e、加入碳质还原剂D，再继续送电冶炼直至出渣。本领域技术人员能够理解的是，本方法主要通过冷态高钛型高炉渣与一定数量及粒度组成的碳质还原剂A在加入热态高炉渣之前沿电炉炉壁周向倒入炉体内，使得混合料的单侧截面为L形，且混合料的高度H1在自然堆积下测得。再沿电炉轴线加入热态高炉渣，使得混合料可将热态高炉渣与炉体内壁上的耐火材料隔离开，这种方法了有效避免加入的热态高炉渣与炉壁耐火材料直接接触蚀损耐火材料，达到提高碳化电炉炉衬使用寿命的目的。
优选的，上述方法中出渣完成后电炉炉壁边缘和炉底之间存在部分混合渣料，其质量为m2，在下一炉冶炼开始前质量按照m1-m2控制补加混合料。本领域技术人员能够理解的是，为保证热态高炉渣与炉壁上的耐火材料始终阻隔，故本装置优选在下一炉冶炼前加入混合料用于隔断热态高炉渣与耐火材料，可进一步优选补加混合料的质量按照m1-m2控制。
优选的，上述方法中步骤a和e中的碳质还原剂A和碳质还原剂D均为焦丁、无烟煤、石油焦中的一种或几种混合。本领域技术人员能够理解的是，本装置只是优选碳质还原剂A和碳质还原剂D均为焦丁、无烟煤、石油焦中的一种或几种混合。
优选的，上述方法中步骤a中的碳质还原剂A颗粒度为2～5mm，步骤e碳质还原剂D颗粒度为0.1～2mm。本领域技术人员能够理解的是，防止加热态高炉渣时碳质还原剂A飘浮至熔渣表面，本装置优选碳质还原剂A颗粒度为2～5mm，碳质还原剂D颗粒度为0.1～2mm。
优选的，上述方法中步骤a中的混合料中碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣的质量比为0.1～0.3。本领域技术人员能够理解的是，为了降低成本，本方法优选混合料中碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣的质量比为0.1～0.3。
优选的，上述方法中步骤c中的混合料的高度H1与热态高炉渣液面高度H2的比值为1～2。本领域技术人员能够理解的是，为尽可能减少热态高炉渣在加热过程中与炉衬接触，同时考虑使用冷态高炉渣对冶炼电耗的影响，本方法进一步优选混合料的高度H1与热态高炉渣液面高度H2的比值为1～2。
优选的，上述方法中步骤e中当送电量达到X时，加入碳质还原剂D，当送电量达到Y时出渣即可；且X＝250×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量，Y＝1000×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量。本领域技术人员能够理解的是，为实现物料熔化与碳化冶炼相适应，同时冶炼过程中通过控制冶炼输送功率实现冷态物料的熔化还原与热态高炉渣的加热还原，同时考虑使用冷态高炉渣对冶炼电耗的影响。步骤e中当送电量达到X时，加入碳质还原剂D，当送电量达到Y时出渣即可；且X＝250×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量，Y＝1000×(1±15％)kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量。且本方法中的X和Y均表示一个范围，只要送电量落入X或Y内均可以。
优选的，上述方法中步骤a中的冷态高钛型高炉渣中TiO2含量为15％～30％。本领域技术人员能够理解的是，也即是TiO2质量百分比为15％～30％。
优选的，上述方法中冷态高钛型高炉渣的颗粒度为粒度3～10mm。本领域技术人员能够理解的是，防止加热态高炉渣时碳质还原剂A飘浮至熔渣表面，优选冷态高钛型高炉渣的颗粒度为粒度3～10mm。
优选的，上述方法中步骤c中的热态高炉渣温度1200～1450℃。
实施例1：
2200kVA电炉，冶炼一炉次基本操作如下：4.9吨块状冷态高钛型高炉渣，粒度为5～10mm与重量为0.6吨，粒度为2～5mm的焦丁均匀混合得到混合料，沿炉底与炉墙交界处圆周方向也即是炉体内壁上耐火材料圆周方向沿耐火材料内壁倒入混合料，高度H1为0.9m，沿电炉轴线加入热态高炉渣4吨左右，控制热态高炉渣高度H2在0.6m左右。开始送电冶炼，送电2000kWh时，加焦丁670kg，继续冶炼，当送电量达到9000kWh时出炉，开始下一炉冶炼。该实施例可使耐火材料的使用寿命延长至400炉至600炉。
实施例2：
9000kVA电炉，冶炼一炉次基本操作如下：6.8吨块状冷态高钛型高炉渣，粒度为5～10mm与1.4吨，粒度为2～5mm焦丁均匀混合得到混合料，沿炉底与炉墙交界处圆周方向也即是炉体内壁上耐火材料圆周方向沿耐火材料内壁倒入混合料，高度H1为0.9m，加入热态高炉渣12吨左右，控制热态高炉渣高度H2在0.7m左右，开始送电冶炼，送电5000kWh时，加焦粉1600kg，继续冶炼，当送电量达到19000kWh时出炉开始下一炉冶炼。该实施例可使耐火材料的使用寿命延长至800炉至1200炉。
实施例3：
25000kVA电炉，冶炼一炉次基本操作如下：9吨块状冷态高钛型高炉渣，粒度为5～10mm与2.25吨，粒度为2～5mm焦丁均匀混合得到混合料，沿炉底与炉墙交界处圆周方向也即是炉体内壁上耐火材料圆周方向沿耐火材料内壁倒入混合料，高度H1为0.8m高度，加入热态高炉渣46吨左右，控制热态高炉渣高度H2在0.5m左右，开始送电冶炼，送电14000kWh时，加焦粉6500kg，继续冶炼，当送电量达到50000kWh时出炉开始下一炉冶炼。该实施例可使耐火材料的使用寿命延长至1200炉至2000炉。

Claims (7)

1.提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于，包括如下步骤：
a、将碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣按一定的质量比均匀混合制得混合料；
b、将步骤a制得的混合料沿电炉内壁周向倒入电炉内，使得混合料的单侧截面为L形；混合料的高度为H1，且混合料的高度H1在自然堆积下测得，质量为m1；
c、沿电炉中部轴线加入热态高炉渣；热态高炉渣的液面高度为H2，且H2不大于H1；
d、电炉送电冶炼；
e、加入碳质还原剂D，再继续送电冶炼直至出渣；当送电量达到 X 时，加入碳质还原剂D，当送电量达到 Y 时出渣即可；且X=250×（1±15%）kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量，Y=1000×（1±15%）kWh/吨*热态高炉渣与混合料总质量；
步骤a中的碳质还原剂A颗粒度为2~5mm，步骤e碳质还原剂D颗粒度为0.1~2mm；
步骤a中的混合料中碳质还原剂A和冷态高钛型高炉渣的质量比为0.1~0.3。
2.根据权利要求1所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：出渣完成后电炉炉壁边缘和炉底之间存在部分混合渣料，其质量为m2，在下一炉冶炼开始前质量按照m1-m2控制补加混合料。
3.根据权利要求1所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：步骤a和e中的碳质还原剂A和碳质还原剂D均为焦丁、无烟煤、石油焦中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：步骤c中的混合料的高度H1与热态高炉渣液面高度H2的比值为1~2。
5.根据权利要求1所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：所述步骤a中的冷态高钛型高炉渣中TiO2含量为15%~30%。
6.根据权利要求5所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：冷态高钛型高炉渣的颗粒度为粒度3~10mm。
7.根据权利要求1所述的提高高钛型高炉渣碳化电炉炉衬使用寿命的方法，其特征在于：步骤c中的热态高炉渣温度1200~1450℃。
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