CN110484720A - 一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺 - Google Patents

一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种链篦机焙烧‑气基竖炉预还原‑电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，包括：(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，得到钒钛磁铁矿氧化球团；(2)气基竖炉预还原；(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550～1650℃，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。本发明氧化球团还原粉化率大幅下降，可满足后续竖炉还原的要求；实现对铁、钒、钛的高效清洁利用，同时降低成本，提高生产效率。

Description

一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛 磁铁矿的工艺
技术领域
本发明属于钒钛矿综合利用领域，具体涉及一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺。
背景技术
我国的钒钛磁铁矿资源储量巨大，但总体开发利用程度还很低，以攀西地区钒钛磁铁矿资源为例，在以钢铁为主导的生产工艺中，目前钛和钒的回收利用率不高，资源浪费严重，因此，提高我国钒钛磁铁矿资源的综合利用水平，对我国钢铁及钒钛产业发展具有重要的意义。
针对钒钛磁铁精矿的处理方法中，非高炉法均可实现全钒钛矿冶炼，铁、钒、钛回收率高，而高炉法则需要配加普通铁矿，将炉渣TiO2品位控制在25％以下才能顺利冶炼，炉渣TiO2品位低无法经济回收利用，仅能回收铁和钒。从铁、钒、钛回收角度看，非高炉法优于高炉法；从经济效益角度看，生产规模大比较有利，高炉法和预还原-电炉法在生产规模上相比其他方法有较大优势；从环保角度考虑，预还原-电炉法无烧结、炼焦等工序，环境污染小。
预还原-电炉法具体过程为：先将钒钛磁铁精矿进行预还原，预还原产品在电炉内进行冶炼，可在电炉内完成铁、钒、钛的分离。从冶炼过程上看，预还原-电炉法冶炼时，加热过程是由电能转化提供，配入的焦炭只作还原剂，还原势可控，这就降低了冶炼过程的控制难度，这是其可实现全钒钛矿冶炼的主要原因，同时炉渣钛品位高，为钛的回收利用创造了有利条件。气基竖炉预还原法工艺最成熟、产能大、环境污染小，应是预还原-电炉法处理钒钛磁铁矿预还原部分的首选。
现有技术中，气基竖炉还原-电炉法主要有中国专利CN 201210377607.2、 CN201310216599.8和CN 201310372684.3，这些专利主要包括钒钛磁铁矿氧化球团制备、气基竖炉还原和电炉熔分部分。其中氧化球团制备部分主要采用链篦机预热和回转窑焙烧两部分组成：专利CN201210377607.2所述球团在150℃ -250℃干燥1-2小时后，在1150℃-1250℃氧化焙烧3-4小时制成氧化球团；专利CN201310216599.8要求生球氧化焙烧前依次经过预热、900℃一次恒温、900℃-1250℃升温和1250℃两次恒温过程；专利CN201310372684.3要求预热温度 800℃-950℃，焙烧温度1000℃-1200℃。上述技术的缺点是：氧化球团制备过程分为两步或焙烧时间过长，所需要的设备多，一般多为链篦机预热和回转窑焙烧，投资较大，生产效率较低，经济效益较差。其次，传统的链篦机预热-回转窑焙烧后，钒钛磁铁矿氧化球团的还原粉化率较高，对后续气基还原过程产生了严重的影响。
发明内容
针对现有技术中氧化球团制备过程所需要的设备多，投资较大，生产效率较低，经济效益较差，钒钛磁铁矿氧化球团的还原粉化率较高的问题，本发明的目的在于提供一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，以改进现有工艺不足，实现对铁、钒、钛的高效清洁利用，同时降低能耗与设备投资，提高生产效率。
本发明提供以下技术方案：一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤：
(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，得到钒钛磁铁矿氧化球团；
(2)气基竖炉预还原：将钒钛磁铁矿氧化球团从顶部热装入竖炉内，通入还原气体进行预还原，还原温度为900～1050℃，得到钒钛磁铁矿预还原球团；
(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550～1650℃，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；
(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。
优选的，所述钒钛磁铁矿生球的粒度为8～20mm。
优选的，所述链篦机的干燥温度为150～400℃。
优选的，所述链篦机的氧化焙烧温度为950～1150℃，氧化焙烧时间为 20～60min。
优选的，所述粘结剂为膨润土、有机粘结剂和复合粘结剂的一种或多种。
优选的，所述有机粘结剂包括但不限于佩利多、羧甲基纤维素钠；所述复合粘结剂为膨润土、有机粘结剂的混合物。
优选的，所述钒钛磁铁精矿、粘结剂、水的质量比为(87～92.5)：(0.5～3)：(7～10)。
优选的，所述钒钛磁铁精矿粒度要求-200目大于70％。
优选的，所述气基竖炉预还原通入的还原气体为天然气、高炉煤气、焦炉煤气和煤制气中的一种或多种。
本发明采用链篦机一步焙烧法，相比于传统的链篦机预热-回转窑焙烧两段工艺，本发明工艺所生产的钒钛磁铁矿球团矿具有更好的低温还原粉化性能。钒钛磁铁矿球团发生低温还原粉化的根本原因是其中的钛赤铁矿和赤铁矿在预还原时，发生了晶格的变化，由三方晶系六方晶格，向等轴晶系立方晶格转变，造成了晶格的扭曲，产生极大的内应力，导致钒钛磁铁矿球团在内应力作用下碎裂粉化。本发明链篦机氧化焙烧温度低于回转窑焙烧温度，可降低球团中钛磁铁矿氧化过程晶格向钛赤铁矿和赤铁矿晶格转变的程度，在竖炉预还原阶段，可减少球团还原过程因晶格转变而引起的粉化，所以具有较低的还原粉化率。
本发明的优点在于：
本发明提出的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，缩短了传统的链篦机-回转窑氧化球团生产流程，提高了生产效率，降低了生产成本和投资成本；采用链篦机焙烧后的钒钛磁铁矿氧化球团相对于传统的链篦机预热-回转窑焙烧后的氧化球团还原粉化率大幅下降，可满足后续竖炉还原的要求；本发明提出的采用链篦机焙烧后氧化球团直接热装进入竖炉预还原，可提高能量利用率，且更易在生产现场组织实现；可实现全钒钛矿冶炼，生产的含钒铁水可通过转炉回收铁和钒，生产的钛渣品位高，可作为硫酸法钛白的原料，实现了钒钛磁铁矿的综合利用。
附图说明
图1为本发明实施例1的工艺流程图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于以下实施例。
在本发明实施例中，钒钛磁铁精矿主要化学成分含量为：TFe:54.97％，TiO2：12.22％，V2O5:0.65％，-200目的粒级所占比例为78.17％。
实施例1
一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤：
(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，将粒度为8～20mm的生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，干燥温度为300℃，氧化焙烧温度为950℃，氧化焙烧时间为60min，得到钒钛磁铁矿氧化球团；钒钛磁铁矿氧化球团矿抗压强度为1326N/个；
(2)气基竖炉预还原：将钒钛磁铁矿氧化球团从顶部热装入竖炉内，热装温度大于600℃，通入还原气体进行预还原，还原温度为950℃，得到钒钛磁铁矿预还原球团；预还原球团金属化率为88.6％；
(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550℃，配碳量为2％，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；
(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。
实施例2
一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤：
(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，将粒度为8～20mm的生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，干燥温度为400℃，氧化焙烧温度为1050℃，氧化焙烧时间为40min，得到钒钛磁铁矿氧化球团；钒钛磁铁矿氧化球团矿抗压强度为1534N/个；
(2)气基竖炉预还原：将钒钛磁铁矿氧化球团从顶部热装入竖炉内，热装温度大于600℃，通入还原气体进行预还原，还原温度为1000℃，得到钒钛磁铁矿预还原球团；预还原球团金属化率为88.1％；
(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550℃，配碳量为2％，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；
(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。
实施例3
一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤：
(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，将粒度为8～20mm的生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，干燥温度为300℃，氧化焙烧温度为1150℃，氧化焙烧时间为20min，得到钒钛磁铁矿氧化球团；钒钛磁铁矿氧化球团矿抗压强度为1754N/个；
(2)气基竖炉预还原：将钒钛磁铁矿氧化球团从顶部热装入竖炉内，热装温度大于600℃，通入还原气体进行预还原，还原温度为1000℃，得到钒钛磁铁矿预还原球团；预还原球团金属化率为87.9％；
(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550℃，配碳量为2％，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；
(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)氧化球团制备：将钒钛磁铁精矿、粘结剂、水按比例混匀造球，得到粒度合格的钒钛磁铁矿生球，生球进入链篦机中进行干燥、氧化焙烧，得到钒钛磁铁矿氧化球团；
(2)气基竖炉预还原：将钒钛磁铁矿氧化球团从顶部热装入竖炉内，通入还原气体进行预还原，还原温度为900～1050℃，得到钒钛磁铁矿预还原球团；
(3)电炉深还原：将钒钛磁铁矿预还原球团装入电炉进行深还原，添加熔剂和配碳，熔分温度为1550～1650℃，分离得到含钒铁水和含钛炉渣；
(4)所得含钒铁水用于转炉提钒，含钛炉渣可采用硫酸法提钛。
2.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述钒钛磁铁矿生球的粒度为8～20mm。
3.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述钒钛磁铁精矿粒度要求-200目大于70％。
4.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述粘结剂为膨润土、有机粘结剂和复合粘结剂的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述有机粘结剂包括但不限于佩利多、羧甲基纤维素钠；所述复合粘结剂为膨润土、有机粘结剂的混合物。
6.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述链篦机的干燥温度为150～400℃。
7.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述链篦机的氧化焙烧温度为950～1150℃，氧化焙烧时间为20～60min。
8.根据权利要求1所述的链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于，所述钒钛磁铁精矿、粘结剂、水的质量比为(87～92.5)：(0.5～3)：(7～10)。
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