CN111717933A - 一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统及方法，属于冶金技术领域，可实现降低钛渣中金红石型TiO2的含量。所述系统，包括渣桶输送通道，从渣桶输送通道的入口端至出口端之间设置有风冷段输送通道，位于风冷段输送通道的中部的其中一个渣桶工位设置为钛渣加料工位；在风冷段输送通道内沿渣桶输送通道的走向设置的主气管，并且沿主气管的走向间隔设置有多个支气管，以通过各支气管的吹气口向位于对应支气管下方的渣桶内喷吹惰性气体进行风冷。本发明在钛渣进入渣桶过程中及之后进行喷吹惰性气体的处理方式，可实现初步风冷处理并起到保护钛渣氧化的效果，能有效地降低出炉钛渣中金红石型TiO2的含量，进而能够有效提高钛渣酸解率。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统及方法。
背景技术
目前中国国内的钛白粉生产仍大部分采用钛精矿、钛渣混合使用的方法，用户普遍关注原料的化学指标，对原料晶型结构对酸解的影响研究较少。此外，目前国内对钛渣冷却过程中产生的氧化问题关注也较少；冷却方法不一，导致钛渣质量不稳定，后续酸解效果差异较大，对钛白粉生产工艺稳定性产生不良影响。尤其是钛渣出炉过程中热渣暴露在空气气氛中易发生氧化导致晶型结构变化，出炉钛渣中金红石型TiO2偏高，传统冷却工艺一般钛渣中金红石型TiO2的质量百分数含量一般为1％～2％；而金红石型TiO2含量偏高，将不利于钛渣的酸解，进而导致钛渣酸解率较低。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可实现降低钛渣中金红石型TiO2含量的钛渣快速冷却系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，包括渣桶输送通道，沿渣桶输送通道的走向设置有若干个渣桶工位，每个渣桶工位对应能够放置一个渣桶，从渣桶输送通道的入口端至出口端之间设置有风冷段输送通道，位于风冷段输送通道的中部的其中一个渣桶工位设置为钛渣加料工位，在钛渣加料工位处设置有溜槽，通过该溜槽能够向位于该钛渣加料工位处的渣桶装入钛渣渣料；在风冷段输送通道内沿渣桶输送通道的走向设置的主气管，主气管设置于风冷段输送通道的上方，并且沿主气管的走向间隔设置有多个支气管，每个支气管的上端与主气管连通，支气管的下端朝向下方形成吹气口，并且每个支气管的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支气管的吹气口向位于对应支气管下方的渣桶内喷吹惰性气体进行风冷。
进一步的是：在风冷段输送通道内，位于钛渣加料工位处以及位于钛渣加料工位的下游的各渣桶工位处分别设置有一根支气管。
进一步的是：在风冷段输送通道内，位于钛渣加料工位的上游的各渣桶工位处分别设置有一根支气管。
进一步的是：在主气管以及支气管内通入的惰性气体为氮气。
进一步的是：各支气管的下端边沿距离渣桶上端边沿的距离H为10-15cm；支气管的直径为渣桶直径的1/15～1/20。
进一步的是：与位于钛渣加料工位的下游的各渣桶工位对应的每根支气管的下端设置有盖体，盖体的下端边沿距离渣桶上端边沿的距离L为4-6cm。
进一步的是：风冷段输送通道的走向呈U形，钛渣加料工位位于U形的中间弯拱部位处，溜槽设置于U形的中间弯拱部位的外侧。
进一步的是：从渣桶输送通道的入口端至出口端之间还设置有水冷段输送通道，并且水冷段输送通道位于风冷段输送通道的下游；在水冷段输送通道内沿渣桶输送通道的走向设置的主水管，主水管设置于水冷段输送通道的上方，并且沿主水管的走向设置有多个支水管，每个支水管的上端与主水管连通，支水管的下端朝向下方形成喷水口，并且每个支水管的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支水管向位于对应支水管下方的渣桶内喷洒冷却水进行水冷；沿水冷段输送通道设置有回水槽，以循环回收水冷段输送通道内喷洒的冷却水。
另外，本发明还提供一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却方法，采用上述本发明所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，包括如下步骤：
A、渣桶沿渣桶输送通道的走向从入口端进入并沿各渣桶工位逐级向出口端移动；
B、在渣桶装入钛渣渣料前，通过相应的支气管向空的渣桶内吹入惰性气体，以冷却空的渣桶和排出空的渣桶内的原始气体；
C、在钛渣加料工位处向渣桶内加入钛渣渣料，并且在加料过程中同时通过相应的支气管向带料的渣桶内吹入惰性气体进行风冷；
D、在渣桶装入钛渣渣料后，通过位于钛渣加料工位下游的各渣桶工位所对应的支气管向带料的渣桶内吹入惰性气体进行风冷，直至渣桶从风冷段输送通道移出至水冷段输送通道为止；
E、渣桶在水冷段输送通道内，通过相应的支水管向带料的渣桶内喷洒冷却水进行水冷，直至渣桶从水冷段输送通道移出。
进一步的是：主气管5内的惰性气体的流量优选设置为3500～4000L/min；
在步骤D中，同一个渣桶由位于钛渣加料工位下游的各渣桶工位所对应的支气管进行喷吹惰性气体风冷的时间之和为2-3小时；
在步骤E中，同一个渣桶在水冷段输送通道内进行喷吹冷却水水冷的时间之和为5-6小时。
本发明的有益效果是：本发明通过对钛渣出渣过程中热渣暴露在空气气氛中发生氧化导致晶型结构变化情况进行分析，提出了钛渣进入渣桶过程中及之后进行喷吹惰性气体的处理方式，一方面实现喷吹惰性气体的初步风冷处理，进而可与后续水冷处理相结合实现对钛渣的快速冷却；另一方面通过喷吹惰性气体起到保护钛渣氧化的效果，能有效地降低出炉钛渣中金红石型TiO2的含量，并实现稳定控制，进而能够有效提高钛渣酸解率。本发明能将传统冷却工艺中的金红石型TiO2的含量由1％～2％降低至0.03％及以下，因此极大地降低了渣中金红石型TiO2含量，有效保证了钛渣酸解率，提高钛渣在硫酸法钛白生产中的应用效果，适用于大多数钛渣冶炼企业钛渣的快速冷却及降低渣中金红石型TiO2含量。
附图说明
图1为本发明所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统地立体示意图；
图2为本发明所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统的水平示意图；
图3为图2中局部区域A的放大示意图；
图中标记为：渣桶1、风冷段输送通道2、钛渣加料工位3、溜槽4、主气管5、支气管6、吹气口7、盖体8、水冷段输送通道9、主水管10、支水管11、回水槽12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
需要说明，若本发明中有涉及方向性指示用于，如上、下、左、右、前、后的方向、方位用语，是为了利于构件间相对位置联系的描述，非为相关构件、构件间位置关系的绝对位置特指，仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
如图1至图3中所示，本发所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，包括渣桶输送通道，沿渣桶输送通道的走向设置有若干个渣桶工位，每个渣桶工位对应能够放置一个渣桶1，从渣桶输送通道的入口端至出口端之间设置有风冷段输送通道2，位于风冷段输送通道2的中部的其中一个渣桶工位设置为钛渣加料工位3，在钛渣加料工位3处设置有溜槽4，通过该溜槽4能够向位于该钛渣加料工位3处的渣桶1装入钛渣渣料；在风冷段输送通道2内沿渣桶输送通道的走向设置的主气管5，主气管5设置于风冷段输送通道2的上方，并且沿主气管5的走向间隔设置有多个支气管6，每个支气管6的上端与主气管5连通，支气管6的下端朝向下方形成吹气口7，并且每个支气管6的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支气管6的吹气口7向位于对应支气管6下方的渣桶1内喷吹惰性气体进行风冷。
在系统运行时，渣桶1沿渣桶输送通道从其入口端进入，然后依次沿各渣桶工位移动，在移动至钛渣加料工位3位置处时，通过溜槽4向该渣桶1内加入钛渣渣料，并且通过相应的支气管6向该渣桶1内喷吹惰性气体，可起到对加入渣桶1内的渣料的初步风冷作用，并且由于采用惰性气体进行喷吹，因此也可及时的起到对渣料的防氧化保护。此后，在渣桶1沿后续的风冷段输送通道2的移动过程中，通过后续各工位设置的能够喷吹惰性气体的支气管6在后续的风冷段输送通道2内实现对渣料的持续喷吹惰性气体，进而实现一定时间长度的风冷处理以及防氧化保护；具体的风冷处理时长可由所设置相应工位数量以及渣桶1在每个工位的停留时间累积而成。
更具体的，本发明中可仅仅在风冷段输送通道2内，位于钛渣加料工位3处以及位于钛渣加料工位3的下游各渣桶工位处分别设置有一根支气管6。即，对钛渣加料过程中以及加料后进行喷吹惰性气体进行风冷和防氧化保护。更为优选的方案则是进一步在风冷段输送通道2内，位于钛渣加料工位3的上游的各渣桶工位处分别设置有一根支气管6；这样，通过在位于钛渣加料工位3的上游的各渣桶工位处分别设置的支气管6可实现对空的渣桶1进行预先的冷却喷吹以及预先排出渣桶1内的空气成分，进一步控制加料时渣桶1的温度以及内部气体组成，可进一步提高对渣料的冷却速度和防氧化保护效果。当然，不失一般性，位于钛渣加料工位3的上游的渣桶工位应当至少设置有一个。
更优选的，从经济性、方便性以及安全性考虑，本发明中优选在主气管5以及支气管6内通入的惰性气体为氮气。
另外，为保证通过支气管6向渣桶1内喷吹的惰性气体的喷吹效果，本发明中优选各支气管6的下端边沿距离渣桶1上端边沿的距离H为10-15cm；这样既能保证支气管6下端的吹气口7距离渣桶1上端边沿较近，以保证喷吹气体能够直接进入到渣桶1内部；又保留了足够的间隙，以确保渣桶1转移过程中不至于与支气管6发生干涉碰撞。
更具体的，本发明中优选设置各支气管6的直径为渣桶1直径的1/15～1/20；即保证支气管6的出气量满足实际所需。
另外，更为优选的，为了确保从支气管6朋喷吹出的惰性气体对渣桶1内的渣料的冷却效果以及防氧化保护效果，本发明中进一步优选在位于钛渣加料工位3的下游的各渣桶工位对应的每根支气管6的下端设置有盖体8，盖体8为覆盖设置在对应的渣桶1口部上方；并且通常可设置盖体8在对应的支气管6上为能够上下移动地活动调节设置，以根据需要调节盖体8的下端边沿距离渣桶1上端边沿的距离L；不失一般性，对于盖体8的下端边沿距离渣桶1上端边沿的距离L，本发明中优选设置为4-6cm。
更具体的，本发明中进一步可设置风冷段输送通道2的走向呈U形，钛渣加料工位3位于U形的中间弯拱部位处，溜槽4设置于U形的中间弯拱部位的外侧。这样，一方面可缩短风冷段输送通道2采用直线型布置2所需的长度空间，另一方面采用U形走向，也更便于溜槽4的布置，进而方便渣料的加料操作。
更具体的，为了进一步实现对渣料的快速冷却，本发明中从渣桶输送通道的入口端至出口端之间还设置有水冷段输送通道9，并且水冷段输送通道9位于风冷段输送通道2的下游；在水冷段输送通道9内沿渣桶输送通道的走向设置的主水管10，主水管10设置于水冷段输送通道9的上方，并且沿主水管10的走向设置有多个支水管11，每个支水管11的上端与主水管10连通，支水管11的下端朝向下方形成喷水口，并且每个支水管11的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支水管11向位于对应支水管11下方的渣桶内喷洒冷却水进行水冷。这样一来，本发明所述的系统，可在先进行风冷的初步冷却和防氧化保护之后，进一步进行水冷的快速降温处理，进而在有效降低钛渣中金红石型TiO2的情况下，进一步实现钛渣的快速冷却处理。
更为具体的，本发明中进一步沿水冷段输送通道9设置有回水槽12，以循环回收水冷段输送通道9内喷洒的冷却水，以实现对冷却水的回收利用。
另外，本发明所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却方法，采用上述本发明所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，包括如下步骤：
A、渣桶1沿渣桶输送通道的走向从入口端进入并沿各渣桶工位逐级向出口端移动；
B、在渣桶1装入钛渣渣料前，通过相应的支气管6向空的渣桶1内吹入惰性气体，以冷却空的渣桶1和排出空的渣桶1内的原始气体；
C、在钛渣加料工位3处向渣桶1内加入钛渣渣料，并且在加料过程中同时通过相应的支气管6向带料的渣桶1内吹入惰性气体进行风冷；同时，由于采用的是惰性气体，因此可起到对钛渣渣料的防氧化保护作用；
D、在渣桶1装入钛渣渣料后，通过位于钛渣加料工位3下游的各渣桶工位所对应的支气管6向带料的渣桶1内吹入惰性气体进行风冷，直至渣桶1从风冷段输送通道2移出至水冷段输送通道9为止；
E、渣桶1在水冷段输送通道9内，通过相应的支水管11向带料的渣桶1内喷洒冷却水进行水冷，直至渣桶1从水冷段输送通道9移出。
更为具体的，对于主气管5内的惰性气体的流量优选设置为3500～4000L/min；
而在步骤D中，同一个渣桶1由位于钛渣加料工位3下游的各渣桶工位所对应的支气管6进行喷吹惰性气体风冷的时间之和为2-3小时；即实际为渣桶1在加料后对渣料进行喷吹风冷的时间为2-3小时；
在步骤E中，同一个渣桶1在水冷段输送通道9内进行喷吹冷却水水冷的时间之和为5-6小时。
为了更为清楚地说明本发明的方法，进一步提供如下具体实施例：
实施例一：
在向渣桶1内加入渣料前，提前5min通入N2进行喷吹以将空的渣桶1进行降温处理；钛渣出炉温度1657℃，利用渣桶1装载，钛渣装至渣桶容积的80％时转入下一渣桶工位并由对应的支气管6喷吹N2，下一渣桶1依次装载；装渣后的渣桶1进行N2喷吹总时间为2.5h，其中，主气管5内通入的气流量为3500L/min；然后通过红外测温枪测得喷吹后的钛渣表面温度978℃；然后将仅喷吹风冷的初冷处理后钛渣运至水冷段输送通道9内进行水冷喷洒处理；喷水冷却钛渣总时间5h，将冷却后钛渣破碎，破碎后用红外测温枪测得钛渣中心温度为42℃，取样，送样检测渣中金红石型TiO2质量百分数含量为0.03％，后续酸解试验所得钛渣酸解率为94.13％。
实施例二：
在向渣桶1内加入渣料前，提前5min通入N2进行喷吹以将空的渣桶1进行降温处理；钛渣出炉温度1668℃，利用渣桶1装载，钛渣装至渣桶容积的80％时转入下一渣桶工位并由对应的支气管6喷吹N2，下一渣桶1依次装载；装渣后的渣桶1进行N2喷吹总时间为3h，其中，主气管5内通入的气流量为4000L/min；然后通过红外测温枪测得喷吹后的钛渣表面温度947℃；然后将仅喷吹风冷的初冷处理后钛渣运至水冷段输送通道9内进行水冷喷洒处理；喷水冷却钛渣总时间5.5h，将冷却后钛渣破碎，破碎后用红外测温枪测得钛渣中心温度为33℃，取样，送样检测渣中金红石型TiO2质量百分数含量为0.03％，后续酸解试验所得钛渣酸解率为95.03％。
Claims (10)
1.一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：包括渣桶输送通道，沿渣桶输送通道的走向设置有若干个渣桶工位，每个渣桶工位对应能够放置一个渣桶(1)，从渣桶输送通道的入口端至出口端之间设置有风冷段输送通道(2)，位于风冷段输送通道(2)的中部的其中一个渣桶工位设置为钛渣加料工位(3)，在钛渣加料工位(3)处设置有溜槽(4)，通过该溜槽(4)能够向位于该钛渣加料工位(3)处的渣桶(1)装入钛渣渣料；在风冷段输送通道(2)内沿渣桶输送通道的走向设置的主气管(5)，主气管(5)设置于风冷段输送通道(2)的上方，并且沿主气管(5)的走向间隔设置有多个支气管(6)，每个支气管(6)的上端与主气管(5)连通，支气管(6)的下端朝向下方形成吹气口(7)，并且每个支气管(6)的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支气管(6)的吹气口(7)向位于对应支气管(6)下方的渣桶(1)内喷吹惰性气体进行风冷。
2.如权利要求1所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：在风冷段输送通道(2)内，位于钛渣加料工位(3)处以及位于钛渣加料工位(3)的下游的各渣桶工位处分别设置有一根支气管(6)。
3.如权利要求2述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：在风冷段输送通道(2)内，位于钛渣加料工位(3)的上游的各渣桶工位处分别设置有一根支气管(6)。
4.如权利要求1所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：在主气管(5)以及支气管(6)内通入的惰性气体为氮气。
5.如权利要求1所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：各支气管(6)的下端边沿距离渣桶(1)上端边沿的距离H为10-15cm；支气管(6)的直径为渣桶(1)直径的1/15～1/20。
6.如权利要求1所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：与位于钛渣加料工位(3)的下游的各渣桶工位对应的每根支气管(6)的下端设置有盖体(8)，盖体(8)的下端边沿距离渣桶(1)上端边沿的距离L为4-6cm。
7.如权利要求1所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：风冷段输送通道(2)的走向呈U形，钛渣加料工位(3)位于U形的中间弯拱部位处，溜槽(4)设置于U形的中间弯拱部位的外侧。
8.如权利要求1至7中任意一项所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：从渣桶输送通道的入口端至出口端之间还设置有水冷段输送通道(9)，并且水冷段输送通道(9)位于风冷段输送通道(2)的下游；在水冷段输送通道(9)内沿渣桶输送通道的走向设置的主水管(10)，主水管(10)设置于水冷段输送通道(9)的上方，并且沿主水管(10)的走向设置有多个支水管(11)，每个支水管(11)的上端与主水管(10)连通，支水管(11)的下端朝向下方形成喷水口，并且每个支水管(11)的下方对应为一个渣桶工位，以通过各支水管(11)向位于对应支水管(11)下方的渣桶内喷洒冷却水进行水冷；沿水冷段输送通道(9)设置有回水槽(12)，以循环回收水冷段输送通道(9)内喷洒的冷却水。
9.一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却方法，采用上述权利要求8所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却系统，其特征在于：包括如下步骤：
A、渣桶(1)沿渣桶输送通道的走向从入口端进入并沿各渣桶工位逐级向出口端移动；
B、在渣桶(1)装入钛渣渣料前，通过相应的支气管(6)向空的渣桶(1)内吹入惰性气体，以冷却空的渣桶(1)和排出空的渣桶(1)内的原始气体；
C、在钛渣加料工位(3)处向渣桶(1)内加入钛渣渣料，并且在加料过程中同时通过相应的支气管(6)向带料的渣桶(1)内吹入惰性气体进行风冷；
D、在渣桶(1)装入钛渣渣料后，通过位于钛渣加料工位(3)下游的各渣桶工位所对应的支气管(6)向带料的渣桶(1)内吹入惰性气体进行风冷，直至渣桶(1)从风冷段输送通道(2)移出至水冷段输送通道(9)为止；
E、渣桶(1)在水冷段输送通道(9)内，通过相应的支水管(11)向带料的渣桶(1)内喷洒冷却水进行水冷，直至渣桶(1)从水冷段输送通道(9)移出。
10.如权利要求9所述的一种降低钛渣中金红石型TiO2的钛渣快速冷却方法，其特征在于：
主气管(5)内的惰性气体的流量优选设置为3500～4000L/min；
在步骤D中，同一个渣桶(1)由位于钛渣加料工位(3)下游的各渣桶工位所对应的支气管(6)进行喷吹惰性气体风冷的时间之和为2-3小时；
在步骤E中，同一个渣桶(1)在水冷段输送通道(9)内进行喷吹冷却水水冷的时间之和为5-6小时。
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