CN113462901B - 冶炼含钛炉渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于资源综合利用领域，具体涉及冶炼含钛炉渣的方法。本发明所要解决的技术问题是提供冶炼含钛炉渣的方法。该方法包括以下步骤：将占总加入量0～40wt％的瘦煤还原剂与熔融含钛炉渣进行还原反应，然后通电升温将剩余瘦煤加入进行碳化反应。该冶炼方法在碳化率达到产品质量控制要求下，较采用炼焦除尘灰方法减少了还原剂用量，冶炼电耗降低，冶炼时间缩短。
Description
技术领域
本发明属于资源综合利用领域，具体涉及冶炼含钛炉渣的方法。
背景技术
瘦煤作为一种低挥发分的中等粘结性的炼焦用煤，多用于炼焦工业及高炉喷吹。瘦煤用作还原剂时一般采用与矿物混合制成球团或块矿再进行深度冶炼。而将瘦煤用于熔融物料还原的报道较少。
目前专利CN106834747A公开了一种制备海绵钛的方法，取钛铁矿，加入无烟煤进行还原反应，制成钛渣，备用；将钛渣和石油焦混合后，悬浮在氯化钠熔盐中，通入氯气，得粗制四氯化钛；粗制四氯化钛于精馏塔中进行精馏，得到四氯化钛试验液；向四氯化钛试验液中加入铝粉，130～140℃下反应，制成精制四氯化钛；反应器用热酸浸，然后用水洗，干燥后，在反应器内壁涂抹钛后；向反应器中加入精制四氯化钛和镁，升温渗钛，即得。此专利是将无烟煤与钛铁矿混合后升温至1600～1900℃进行还原反应生产初级产品钛渣，且并未阐述对无烟煤的物性要求。
专利CN106755654A公开了一种熔渣冶金熔融还原生产的方法，属于非高炉炼铁及资源综合利用领域。通过向反应熔渣中，加入还原剂、含铁物料，保持熔融状态，进行熔融还原炼铁，反应过程中满足温度、碱度和充分混合，反应得到的熔渣经处理，还原后的熔渣可以作为水泥添加剂、水泥调整剂或直接作为水泥熟料，也可以添加其他组分生产高附加值的水泥熟料，实现资源高效综合利用，是一种新的熔融还原炼铁方法。该方法虽然反应时间短、金属回收率高、生产成本低、原料适应性强、处理量大、环境友好、经济收益高，是一种新的熔融还原炼铁工艺，可有效解决冶金资源回收利用问题。但该专利是将烟煤用于还原熔融高炉渣或者钢渣，反应渣经分离后分别得到金属铁和尾渣。
发明内容
本发明要解决的技术问题是在冶炼含钛炉渣时，如何降低还原剂用量，降低冶炼电耗，缩短冶炼时间，制取产品质量合格的含TiC物料的方法。
本发明提供了冶炼含钛炉渣的方法，包括以下步骤：将占总加入量0～40wt％的瘦煤还原剂与熔融含钛炉渣进行还原反应，然后通电升温将剩余瘦煤加入进行碳化反应。
其中，上述冶炼含钛炉渣的方法中，瘦煤成分包括：固定碳65.0～79.8wt％，灰分8.0～15.0wt％，挥发分6.0～13.0wt％，余量为其他成分。
其中，上述冶炼含钛炉渣的方法中，瘦煤粒径分布包括：≥1mm占3.0～28.0％，0.25＜粒径＜1mm占8.0～36.0％，0.15＜粒径≤0.25mm占10.0～35.0％，0.075＜粒径≤0.15mm占22.0～47.0％，余量为粒径≤0.075mm。
其中，上述冶炼含钛炉渣的方法中，瘦煤与含钛炉渣质量比为0.10～0.23t/t。
其中，上述冶炼含钛炉渣的方法中，通电升温至1550℃以上时以低于70kg/min的平均速度将剩余瘦煤加入，参与碳化反应。
其中，上述冶炼含钛炉渣的方法中，通电升温为高功率通电升温。
有益效果：由于瘦煤的中等固定碳含量、高挥发分、价格优势明显等特性满足含钛炉渣碳化工序高效、经济的要求，为降低冶炼过程原材料成本、保持产品质量稳定提供新的选择方案。本发明是将瘦煤以预配及后续添加的方式与熔融含钛炉渣反应，将瘦煤用于还原熔融含钛渣中的钛氧化物，为钛资源的深度利用准备原料。该冶炼方法在碳化率达到产品质量控制要求下，较采用炼焦除尘灰方法减少了还原剂用量，冶炼电耗降低，冶炼时间缩短。
具体实施方式
本发明提供了冶炼含钛炉渣的方法，包括以下步骤：将占总加入量0～40wt％的瘦煤还原剂经炉顶加料系统预先加入电炉内，再将温度≥1280℃的含钛炉渣经入炉装置兑入电炉，高功率通电升温至1550℃以上时以低于70kg/min的平均速度将剩余瘦煤通过炉顶加料系统加入炉内参与碳化反应。
瘦煤成分中固定碳含量会对瘦煤加入量有影响，若固定碳含量偏低，则会增加瘦煤的消耗。因此，本发明瘦煤成分包括：固定碳65.0～79.8wt％，灰分8.0～15.0wt％，挥发分6.0～13.0wt％，余量为其他成分。
瘦煤粒度主要影响冶炼效率、含钛炉渣质量，若瘦煤中≥1mm的粗颗粒偏多，将使反应速度偏慢，同等冶炼时间下，冶炼碳化率偏低；若瘦煤中≤0.075mm的细颗粒太多，将使还原剂抽损、烧损增加，同等加入量下，有效参与反应的瘦煤减少，冶炼碳化率也降低。因此瘦煤粒径分布包括：≥1mm占3.0～28.0％，0.25＜粒径＜1mm占8.0～36.0％，0.15＜粒径≤0.25mm占10.0～35.0％，0.075＜粒径≤0.15mm占22.0～47.0％，余量为粒径≤0.075mm。
本发明还原剂与含钛炉渣的比例为0.10～0.23t/t。控制这一比例目的在于保证还原反应充分进行。
为了保证含钛炉渣处于熔融状态，含钛炉渣的温度≥1280℃。
本发明高功率通电升温目的在于一是将温度升高至1550℃以上；二是提高供电效率(输入熔融含钛炉渣反应熔池的有功功率)，降低电量消耗；三是保持良好的熔池温度状态，确保反应稳定进行，缩短冶炼时间。
本发明分批加入瘦煤目的是：一是充分利用含钛炉渣≥1280℃及加热过程中的热量，使预先加入0～40wt％的瘦煤与含钛炉渣提前进行反应，缩短第二阶段，即1550℃以上阶段的加料及反应时间，从而缩短整个冶炼时间；二是预先加入0～40wt％的瘦煤为1550℃以上阶段以较慢的速度将剩余瘦煤加入创造了条件，减少因冷态还原剂加入集中引起的剧烈温度损失，有利于保障反应的连续稳定进行，有利于减少补充热损失而带来的电量损耗；三是预先加入的瘦煤在升温至1550℃过程中即开始反应形成一定量的TiC晶核，降低了后续反应的活化能，有利于1550℃以上阶段碳化反应的快速进行。
本发明选择瘦煤为还原剂的目的在于一是瘦煤的固定碳含量中等，其反应活性满足含钛炉渣反应所需，同时也不至于使瘦煤加入量增加太多；二是瘦煤中灰分、挥发分高，冶炼过程中灰分、挥发分逸出时会搅拌活跃熔池，有利于碳化反应的快速进行，缩短反应时间；三是因瘦煤中固定碳含量属中等含量，这是其他烟煤无法达到的，而且瘦煤较常规采用的炼焦除尘灰具有价格优势，综合考虑量价关系，使用瘦煤仍具有经济性。
本发明以低于70kg/min的平均速度将剩余瘦煤通过炉顶加料系统加入炉内参与碳化反应目的在于控制还原剂加入速度可使“反应吸热+冷态还原剂进炉吸热+其他热损失”与供电系统送电达到热量稳定，实现经济、高效生产。通过优化操作控制，目前该加入速度瞬时值已可达到200kg/min，平均值约为70kg/min。
实施例1
本实施例使用的瘦煤成分分布为：固定碳77.47％，灰分11.17％，挥发分10.79％，余量为其他成分。
粒度分布：≥1mm占19.45％，0.25＜粒径＜1mm占27.45％，0.15＜粒径≤0.25mm占15.18％，0.075＜粒径≤0.15mm占30.14％，余量为粒径≤0.075mm。
上一炉次出渣结束后，打开炉顶料仓称重瘦煤1200kg经炉盖加料口预加入电炉内，将温度1295℃的20t含钛炉渣经入炉装置兑入电炉；采用高功率送电，经32min后，熔渣加热升温至1600℃，炉内渣液流动性良好；通过炉盖加料孔以30kg/min的速度将剩余的2800kg瘦煤加入炉内深化碳化反应。加料结束后继续加热约28min，使瘦煤与炉渣充分反应。随后快速开渣口出渣。该还原过程冶炼送电时间2.6小时，冶炼含钛炉渣平均吨渣电耗833.7kwh，碳化率达到87.2％。该冶炼方法较采用炼焦除尘灰减少还原剂用量80kg，冶炼电耗降低约20kwh，冶炼时间、碳化率等指标相当。
实施例2
本实施例使用的瘦煤成分分布为：固定碳76.56％，灰分12.56％，挥发分9.93％，余量为其他成分。
粒度分布：≥1mm占7.45％，0.25＜粒径＜1mm占13.45％，0.15＜粒径≤0.25mm占28.33％，0.075＜粒径≤0.15mm占39.25％，余量为粒径≤0.075mm。
上一炉次出渣结束后，打开炉顶料仓称重瘦煤1620kg经炉盖加料口预加入电炉内，将温度1290℃的60t含钛炉渣经入炉装置兑入电炉；采用高功率送电，经34min后，熔渣加热升温至1600℃，炉内渣液流动性良好；从四个加料孔以40kg/min的速度加入剩余瘦煤，共加入瘦煤9180kg，用时58min。加还原剂完成后持续冶炼21min。随后快速开渣口出渣。该还原过程冶炼送电时间1.88小时，冶炼含钛炉渣平均吨渣电耗796.9kwh，碳化率达到88.6％。该冶炼方法较采用炼焦除尘灰减少4％还原剂用量，冶炼电耗降低约56.8kwh/t渣，冶炼时间缩短0.72h，碳化率指标相当。
Claims (4)
1.冶炼含钛炉渣的方法，其特征在于：包括以下步骤：将占总加入量0～40wt％的瘦煤还原剂与熔融含钛炉渣进行还原反应，然后通电升温将剩余瘦煤加入进行碳化反应；瘦煤成分包括：固定碳65.0～79.8wt％，灰分8.0～15.0wt％，挥发分6.0～13.0wt％，余量为其他成分；通电升温至1550℃以上时以低于40kg/min的平均速度将剩余瘦煤加入，参与碳化反应。
2.根据权利要求1所述的冶炼含钛炉渣的方法，其特征在于：瘦煤粒径分布包括：≥1mm占3.0～28.0％，0.25＜粒径＜1mm占8.0～36.0％，0.15＜粒径≤0.25mm占10.0～35.0％，0.075＜粒径≤0.15mm占22.0～47.0％，余量为粒径≤0.075mm。
3.根据权利要求1所述的冶炼含钛炉渣的方法，其特征在于：瘦煤与含钛炉渣质量比为0.10～0.23t/t。
4.根据权利要求1所述的冶炼含钛炉渣的方法，其特征在于：通电升温为高功率通电升温。
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| CN113462901A (zh) | 2021-10-01 |
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