CN115386741A - 一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有色冶金领域，尤其涉及一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，其包括：利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC，其中，复合还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭和萤石，铁粉中铁含量≧95％、无烟煤或兰炭中固定碳含量≧75％，含钛高炉渣中TiO2的含量为15～30％。本发明的方法以含钛高炉渣为原料，铁粉、无烟煤、兰炭、萤石为复合还原剂，通过高温还原反应将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC。采用该方法熔炼还原含钛高炉渣后，熔渣粘度降低使得恶性泡沫渣发生频次减少；还原剂能够快速沉降，使还原反应由下至上开始，提高反应速率降低冶炼周期；TiC晶粒得以长大，为后续低温氯化工艺创造较好的原料条件。
Description
技术领域
本发明属于有色冶金领域，尤其涉及一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法。
背景技术
含钛高炉渣是钒钛磁铁矿经高炉炼铁后产生的废渣，其中钛含量高达15～30％，如何提取这部分有价钛元素一直是个难题，目前最具前景的提钛工艺路线是“高温碳化技术+低温氯化技术”，高温碳化技术将含钛高炉渣中TiO2转变为TiC，低温氯化技术再将TiC转变为TiCl4。该提钛路线具有工艺流程短、处理能力大、钛资源回收率高等优点，但同时工艺路线中的高温碳化技术也存在如熔渣粘度大导致恶性泡沫渣生成、还原剂沉降速率不受控使得冶炼周期延长、TiC晶粒较小造成后续工艺处理难度增加等问题。
基于以上问题，开发高温碳化技术适用的复合型还原剂显得尤为重要，并且现有技术存在改进的空间。
发明内容
本申请总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本申请的范围内。
针对目前现有技术中存在的问题，本发明提出一种复合型还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，其中，该复合型还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭、熔渣改性剂等，作用在于冶炼过程实现熔渣改性、控制还原速度、增加还原剂沉降速率及促进碳化钛晶粒富集等。
具体地，本发明提出一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，其包括以下步骤：利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC，其中，所述复合还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭和萤石，铁粉中铁含量≧95％、无烟煤或兰炭中固定碳含量≧75％，并且含钛高炉渣中TiO2的含量为15～30％。
在本发明的实施例中，方法进一步包括以下步骤：将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第一批还原剂待用；以及将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第二批还原剂待用。
在本发明的实施例中，所述利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC包括：将含钛高炉渣的熔炼温度升高至预定温度；匀速加入所述第一批还原剂；所述第一批还原剂添加结束后，匀速加入所述第二批还原剂。
在本发明的实施例中，所述预定温度为1300℃～1450℃。
在本发明的实施例中，第一批还原剂加入速度为40～70kg/min。
在本发明的实施例中，第二批还原剂加入速度为80～100kg/min。
在本发明的实施例中，将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒后得到的粒度小于等于5mm；并且将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒后得到的粒度小于等于5mm。
在本发明的实施例中，所述第一批还原剂中，兰炭与铁粉的质量百分比为30～40:1。
在本发明的实施例中，所述第二批还原剂中，无烟煤、萤石、铁粉之间的质量百分比为30～40:1:2。
在本发明的实施例中，铁粉、无烟煤、焦炭、萤石为粒度≦1mm的粉料。
通过本发明所述的方法熔炼还原含钛高炉渣后，熔渣粘度降低使得恶性泡沫渣发生频次减少；还原剂能够快速沉降，使还原反应由下至上开始，提高反应速率、降低冶炼周期；TiC晶粒得以长大，为后续低温氯化工艺创造较好的原料条件。
在研究以下说明书、权利要求书和附图后，本领域技术人员将理解和意识到本公开的这些和其它方面、目的和特征。
附图说明
为了更加完整地理解本申请的实施例，应参考在附图中更为详细地说明以及下文中通过示例描述的实施例，其中：
图1示出了根据本发明的实施例的复合还原剂冶炼含钛高炉渣的流程图；以及
图2示出了根据本发明的另一实施例的复合还原剂冶炼含钛高炉渣的流程图。
具体实施方式
以下描述了本公开的实施例。然而，应该理解，所公开的实施例仅仅是示例，并且其他实施例可以采取各种替代形式。附图不一定按比例绘制；某些功能可能被夸大或最小化以显示特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制性的，而仅仅是作为用于教导本领域技术人员以各种方式使用本申请的代表性基础。如本领域技术人员将理解的，参考任何一个附图所示出和描述的各种特征可以与一个或多个其他附图中所示的特征组合以产生没有明确示出或描述的实施例。所示特征的组合为典型应用提供了代表性实施例。然而，与本公开的教导相一致的特征的各种组合和修改对于某些特定应用或实施方式可能是期望的。
此外，在本文中，如第一和第二等的关系术语仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或意味着处于这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包含”或其任何其它变形旨在涵盖非排他性的包括，以使包含一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素，也可以包括未明确列出的或这些过程、方法、物品或装置所固有的要素。
下面将结合附图说明本申请的一个或多个实施例。流程图说明根据本申请的系统所执行的过程，可以理解的是，流程图的执行并不需要按照顺序进行，可以省略一个或多个步骤，也可以增加一个或多个执行的步骤，以及可以以顺序或者相反的顺序，甚至在一些实施例中可以同时来执行一个或多个步骤。
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种符合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，其中高温碳化技术适用的复合还原剂显得尤为重要，该复合还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭、熔渣改性剂等，作用在于冶炼过程实现熔渣改性、控制还原速度、增加还原剂沉降速率及促进碳化钛晶粒富集等。
具体地，根据本发明，提供一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，如图1所示，包括以下步骤：S101.利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC。
本发明所述的复合还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭和萤石，铁粉中铁含量≧95％、无烟煤或兰炭中固定碳含量≧75％，并且含钛高炉渣中TiO2的含量为15～30％。
在本发明的另一实施例中，如图2所示，本发明所述的方法进一步包括以下步骤：
S201.将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第一批还原剂待用；以及
S203.将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第二批还原剂待用。
在步骤S201和S203中，复合还原剂中铁粉、无烟煤、焦炭、萤石为粒度≦1mm的粉料，分别将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒(粒度≤5mm)，作为第一批还原剂待用，其中兰炭与铁粉的质量百分比为30～40:1；再将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒(粒度≤5mm)，其中无烟煤、萤石、铁粉之间的质量百分比为30～40:1:2，作为第二批还原剂待用。
在本发明的实施例中，步骤S101在图2所示的实施例中还可以具体包括：
S205.将含钛高炉渣的熔炼温度升高至预定温度；
S207.匀速加入所述第一批还原剂；
S209.所述第一批还原剂添加结束后，匀速加入所述第二批还原剂。
在步骤S205中，含钛高炉渣进入矿热电弧炉中进行熔炼升温至预定温度，例如，1300℃～1450℃。在步骤S207中，当熔炼温度升高至预定温度时，匀速加入第一批还原剂，此时因还原剂中混入有铁粉，且其密度远大于含钛高炉渣熔液，一方面能加速还原剂在熔渣中的沉降速度，确保整个碳热还原反应在熔渣体系中由下至上进行，另一方面解决之前因碳质还原密度小而浮于熔渣表面产生大量燃烧消耗的问题。在步骤S209中，待第一批还原剂全部加入后，匀速加入第二批还原剂，此时因TiC的大量生成导致含钛高炉渣熔液变得黏稠，萤石起到调节熔渣粘度的作用，确保后续出渣过程顺利进行，同时利用铁粉成核的作用，TiC富集在铁粒周围，其晶粒尺寸得以长大，此外由于前期反应已消耗含钛高炉渣中大部分TiO2，第二批还原剂中无烟煤的反应活性较高能够保证碳热还原反应速率仍保持较高水平。
在本发明的实施例中，第一批还原剂加入速度为40～70kg/min，第二批还原剂加入速度为80～100kg/min。
本发明实施后，其有益效果至少是：改善熔渣粘度减少恶性泡沫渣发生频次；通过还原剂快速沉降，使还原反应由下至上开始，而非通过还原剂的渗碳作用由上至下开始，提高反应速率降低冶炼周期；TiC晶粒得以长大，为后续低温氯化工艺创造较好的原料条件。
以下通过具体实施例说明本发明，应当理解的是，该实施例不应当用于限制本发明的范围。
具体到一较佳实施例时，采用9000KVA交流矿热电弧炉熔炼含钛高炉渣，含钛高炉渣20t、兰炭1.5t、无烟煤1.5t、铁粉100kg、萤石150kg。首先将1.5t兰炭、50kg铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第一批还原剂待用；再将1.5t无烟煤、150kg萤石、铁粉50kg混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第二批还原剂待用。
当电炉内含钛高炉渣熔液温度升至1350℃时，以每分钟60kg的加料速度匀速向电炉内加入第一批次还原剂，待第一批次还原剂全部加入后，再以每分钟80kg的加料速度匀速向电炉内加入第二批次还原剂，待第二批次还原剂全部加入后，继续送电10min，即可打开电炉出渣口开始出渣。
本申请文件意在说明如何使用所披露的技术以及各种实施例，而并非旨在限制其所真实指向的以及所等同的范围和精神。并且，上述说明并非对所有可能进行穷举或将保护范围限制为所公开的精确形式。根据上述教导，改变以及变化是可能的。所选择和说明的实施例提供了所述技术的原理以及其实践应用的最佳说明，并且使本领域技术人员可以将所披露的技术用于各种可以想到的特定应用的各种改变。因此，在实质上不脱离本文描述的技术的精神和原理的情况下，对上述实施例做出的种种变化和修改都旨在被包括在本公开的范围内。
Claims (10)
1.一种复合还原剂冶炼含钛高炉渣的方法，其特征在于，包括以下步骤：
利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC，
其中，所述复合还原剂包括铁粉、无烟煤、兰炭和萤石，铁粉中铁含量≧95％、无烟煤或兰炭中固定碳含量≧75％，并且含钛高炉渣中TiO2的含量为15～30％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：
将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第一批还原剂待用；以及
将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒，作为第二批还原剂待用。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用复合还原剂将含钛高炉渣中的TiO2还原为TiC包括：
将含钛高炉渣的熔炼温度升高至预定温度；
匀速加入所述第一批还原剂；
所述第一批还原剂添加结束后，匀速加入所述第二批还原剂。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定温度为1300℃～1450℃。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一批还原剂加入速度为40～70kg/min。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第二批还原剂加入速度为80～100kg/min。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将兰炭、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒后得到的粒度小于等于5mm；并且将无烟煤、萤石、铁粉混合均匀后添加有机粘结剂进行造粒后得到的粒度小于等于5mm。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一批还原剂中，兰炭与铁粉的质量百分比为30～40:1。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二批还原剂中，无烟煤、萤石、铁粉之间的质量百分比为30～40:1:2。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，铁粉、无烟煤、焦炭、萤石为粒度≦1mm的粉料。
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