CN210122577U

CN210122577U - 铁基多金属矿料的熔炼系统

Info

Publication number: CN210122577U
Application number: CN201920897499.9U
Authority: CN
Inventors: 李东波; 黎敏; 刘诚; 尉克俭; 茹洪顺; 郭亚光; 徐小锋; 曹珂菲; 李兵; 陈学刚
Original assignee: China ENFI Engineering Corp
Current assignee: China ENFI Engineering Corp
Priority date: 2019-06-14
Filing date: 2019-06-14
Publication date: 2020-03-03
Anticipated expiration: 2029-06-14

Abstract

本实用新型提供了一种铁基多金属矿料的熔炼系统。铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，熔炼系统包括：混料装置、熔池熔炼装置和电热还原装置，混料装置设置有配料入口和混料出口；熔池熔炼装置设置有第一加料口和第二加料口及熔融液出口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上，混料出口与第一加料口和/或第二加料口连通设置；及电热还原装置设置有排渣口和金属排放口及熔融液入口，熔融液入口与熔融液出口相连通。采用混料装置、高效的熔池熔炼装置及电热还原装置相结合的熔炼系统能够有效提高钒元素的回收率，降低操作劳动强度，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。

Description

铁基多金属矿料的熔炼系统

技术领域

本实用新型涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种铁基多金属矿料的熔炼系统。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种较难冶炼的矿石。目前已成熟应用的钒钛磁铁矿冶炼装置主要有高炉冶炼装置和回转窑-电炉冶炼装置。

采用高炉冶炼装置进行冶炼的过程主要是先将钒钛磁铁矿经过烧结或造球后加入高炉中，回收铁和钒。现有文献CN102041331A公开了一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，该冶炼过程中使用高炉作为冶炼装置。但是该冶炼装置的主要优点是生产效率高、生产规模大，缺点是综合能耗高、流程长、渣铁难分、粘渣和脱硫能力低。此外高炉法对渣中TiO₂的含量要求较高，一般要低于25％。

回转窑-电炉装置的特点是可将经选矿得到的铁精矿直接用于冶炼，流程短，铁、钒的回收率均高于高炉装置，但目前也未能回收利用钛渣。现有文献CN107815537A公开了一种以钒钛磁铁矿处理装置，该处理装置包括回转窑、喷煤器、电炉和转炉。钒钛磁铁矿首先在回转窑中进行预还原，得到焙砂；然后焙砂进入电炉中进行还原熔炼，得到含钒铁水；最后含钒铁水在转炉中进行吹炼处理，得到半钢和钛渣。相比于采用高炉装置，回转窑-电炉冶炼装置的综合能耗低，且无需炼焦、烧结，环境排放指标更优。回转窑-电炉法缺点是综合能耗仍然较高，且对电力能源的依赖性强，在电力资源匮乏或电力成本高的地区难以推广。

鉴于上述问题的存在，有必要提供一种针对铁基多金属矿料的低能耗的熔炼系统。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种铁基多金属矿料的熔炼系统，以解决现有针对铁基多金属矿料的熔炼技术存在的能耗高和原料适应性不强的问题。

为了实现上述目的，本实用新型的提供了一种处理铁基多金属矿料的熔炼系统，铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，熔炼系统包括：混料装置、熔池熔炼装置和电热还原装置，混料装置设置有配料入口和混料出口；熔池熔炼装置设置有第一加料口和第二加料口及熔融液出口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上，混料出口与第一加料口和/或第二加料口连通设置；及电热还原装置设置有排渣口和金属排放口及熔融液入口，熔融液入口与熔融液出口相连通。

进一步地，熔池熔炼装置为侧吹浸没式熔池熔炼装置，熔池熔炼装置包括至少一个第一侧吹喷枪，第一侧吹喷枪的喷嘴经第二加料口浸没在熔池熔炼装置中的熔池的液面以下，以向熔池喷入燃料和富氧空气。

进一步地，电热还原装置包括：至少一个电极和至少一个第二侧吹喷枪和至少一个顶吹喷枪，电极的末端位于电热还原装置中的液相物料下方，用于向电热还原过程供热；第二侧吹喷枪的喷嘴与顶吹喷枪的喷嘴均位于电热还原装置中的液面上方，用于将还原剂喷入电热还原装置。

进一步地，熔池熔炼装置还设置有第一烟道，第一烟道与熔池熔炼装置的熔池相连通。

进一步地，电热还原装置还设置有第二烟道，第二烟道与电热还原装置的还原腔相连通。

进一步地，熔炼系统还包括收尘装置，收尘装置设置有烟气入口，烟气入口分别与第一烟道及第二烟道的出口端通过烟气输送管路连通。

进一步地，熔炼系统还包括余热回收装置，余热回收装置设置在烟气输送管路上。

进一步地，熔炼系统还包括破碎烘干装置，用于对反应原料进行破碎和烘干处理，破碎烘干装置设置有排料口，且排料口与配料入口相连通。

进一步地，排料口的排料粒度小于50mm。

应用本实用新型的技术方案，上述处理铁基多金属矿料的熔炼系统，针对现有高炉或回转窑-电炉熔炼装置存在能耗高、原料适应性不强等问题，本申请采用混料装置、富氧熔池熔炼装置与电热还原装置的两联炉技术，采取铁基多金属精矿等原料经混料装置混料后直接入熔池熔炼装置及电热还原装置的短流程工艺，从而省去了回转窑熔炼或烧结等预处理工序。采用混料装置、高效的熔池熔炼装置及电热还原装置相结合的熔炼系统能够有效提高钒元素的回收率，降低操作劳动强度，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的一种典型的实施方式提供的处理铁基多金属矿料的熔炼系统的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一种典型的实施方式提供的铁基多金属矿料的熔炼装置的结构示意图；

图3示出了图2所示的熔池熔炼装置在A-A方向上的结构示意图；

图4示出了图2所示的电热还原装置在C-C方向上的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、混料装置；

200、熔池熔炼装置；210、第一侧吹喷枪；220、第一烟道；201、第一加料口；202、第二加料口；

300、电热还原装置；310、电极；320、第二侧吹喷枪；330、顶吹喷枪；340、第二烟道；301、排渣口；302、金属排放口；

400、收尘装置；500、余热回收装置；600、破碎烘干装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

正如背景技术所描述的，现有的针对铁基多金属矿料的熔炼技术存在的能耗高和原料适应性不强的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种处理铁基多金属矿料的熔炼系统，铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，熔炼系统包括：混料装置100、熔池熔炼装置200和电热还原装置300，混料装置100设置有配料入口和混料出口；熔池熔炼装置200 设置有第一加料口201和第二加料口202及熔融液出口，且第一加料口201设置在熔池熔炼装置200的顶部，第二加料口202设置在熔池熔炼装置200的侧壁上，混料出口与第一加料口201和/或第二加料口202连通设置；及电热还原装置300设置有排渣口301和金属排放口 302及熔融液入口，熔融液入口与熔融液出口相连通。

上述熔炼系统中，反应原料经混料装置100混料后，经第一加料口201和/或第二加料口 202进入熔池熔炼装置200中发生熔融及部分还原过程，得到熔融液；然后上述熔融液在电热还原装置300中发生电热深度还原及渣贫化过程，反应完成后，金属经金属排放口302排出，熔渣经排渣口301排出。

上述处理铁基多金属矿料的熔炼系统，针对现有高炉或回转窑-电炉熔炼装置存在能耗高、原料适应性不强等问题，本申请采用混料装置、富氧熔池熔炼装置与电热还原装置的两联炉技术，采取铁基多金属精矿等原料经混料装置100混料后直接入熔池熔炼装置200及电热还原装置300的短流程工艺，从而省去了回转窑熔炼或烧结等预处理工序。采用混料装置100、高效的熔池熔炼装置200及电热还原装置300相结合的熔炼系统能够有效提高钒元素的回收率，降低操作劳动强度，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。

在一种优选的实施例中，熔池熔炼装置200为侧吹浸没式熔池熔炼装置，熔池熔炼装置 200包括至少一个第一侧吹喷枪210，第一侧吹喷枪210的喷嘴经第二加料口202浸没在熔池熔炼装置200中的熔池的液面以下，以向熔池喷入燃料和富氧空气。采用第一侧吹喷枪210 将燃料和富氧空气喷入熔池熔炼装置200能够对其中的熔融液形成强烈搅动，从而有利于提高传质传热效率，同时，这也有利于提高后续钒元素等的回收率。

在一种优选的实施例中，电热还原装置300包括：至少一个电极310、至少一个第二侧吹喷枪320和至少一个顶吹喷枪330，电极310的末端位于电热还原装置300中的液相物料下方，用于向电热还原过程供热；第二侧吹喷枪320的喷嘴与顶吹喷枪330的喷嘴均位于电热还原装置300中的液面上方，用于将还原剂喷入电热还原装置300。优选地，电极310为石墨电极。

采用第二侧吹喷枪320和/或顶吹喷枪330将还原剂喷入可以提高熔融液与还原剂的接触面积，以使二者充分反应。同时将还原剂在电热还原装置300的液面上方喷入，有利于抑制原料的加入对电热还原装置300的液面造成搅动，从而降低其对渣贫化过程中含钒铁水和钛渣的分离效率的影响。

上述熔炼过程中会产生一定量的烟气，为了便于烟气的排出，优选地，熔池熔炼装置200 还设置有第一烟道220，第一烟道220与熔池熔炼装置200的熔池相连通；优选地，电热还原装置300还设置有第二烟道340，第二烟道340与电热还原装置300的还原腔相连通。

熔炼过程产生的烟气中通常会夹带一定量的粉尘，为了提高整个工艺的环保性，在一种优选的实施例中，熔炼系统还包括收尘装置400，收尘装置400设置有烟气入口，烟气入口分别与第一烟道220及第二烟道340的出口端通过烟气输送管路连通。

熔炼过程中会产生一定量的烟气，通常这些烟气中包含较高的热量。为了提高能量利用率，在一种优选的实施例中，熔炼系统还包括余热回收装置500，余热回收装置500设置在烟气输送管路上。破碎烘干装置600，用于对反应原料进行破碎和烘干处理，破碎烘干装置600 设置有排料口，且排料口与配料入口相连通；优选地，排料口的排料粒度小于50mm。设置破碎烘干装置，使铁基多金属矿料的粒度和含水量限定在上述范围内，有利于提高铁基多金属原料的熔融效率。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1至5中铁基多金属矿料的组成为Fe 45～62wt％、TiO₂ 7～20wt％、V₂O₅0.1～ 1.2wt％，其余为杂质，工艺流程如图1所示。

实施例1

如图1至4所示，熔池熔炼装置包括相连通的熔池熔炼装置200和电热还原装置300，熔池熔炼装置200设置有第一加料口201和第二加料口202，且第一加料口201设置在熔池熔炼装置200的顶部，第二加料口202设置在熔池熔炼装置200的侧壁上，电热还原装置300设置有排渣口301和金属排放口302。第一侧吹喷枪210的喷嘴经第二加料口202浸没在熔池熔炼装置200中的熔池的液面以下，以向熔池喷入燃料和富氧空气。

电热还原装置300设3根电极310(自焙电极)，采用交流供电。设一个第二侧吹喷枪320 和一个顶吹喷枪330。各电极310的末端位于电热还原装置300的液相物料下方，用于向电热还原过程供热；第二侧吹喷枪320的喷嘴位于电热还原装置300的液面上方，用于将还原剂喷入电热还原装置300。冶炼过程中还原熔炼温度为1600℃。

经上述熔炼过程，钒元素的回收率为95wt％，铁元素的回收率为87wt％。

实施例2

与实施例1的区别为：

熔池熔炼装置200中不采用浸没式侧吹喷枪喷入燃料。

经上述熔炼过程，钒元素的回收率为93wt％，铁元素的回收率为88wt％，综合能耗比实例1高7％。

实施例3

与实施例1的区别为：电极310的数量为2根。

经上述熔炼过程，钒元素的回收率为钒元素的回收率为94wt％，铁元素的回收率为87wt％。

实施例4

与实施例1的区别为：电极310的材质为石墨电极。

经上述熔炼过程，钒元素的回收率为钒元素的回收率为92wt％，铁元素的回收率为86wt％。

实施例5

与实施例1的区别为：采用顶吹喷枪330加入还原剂。

经上述熔炼过程，钒元素的回收率为94wt％，铁元素的回收率为87wt％，综合能耗比实例1高5％。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

相比于现有的冶炼装置，本申请采用高效的熔池熔炼与电热还原相结合的熔炼系统能够有效提高钒元素的回收率，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种处理铁基多金属矿料的熔炼系统，所述铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，其特征在于，所述熔炼系统包括：

混料装置(100)，所述混料装置(100)设置有配料入口和混料出口；

熔池熔炼装置(200)，所述熔池熔炼装置(200)设置有第一加料口(201)和第二加料口(202)及熔融液出口，且所述第一加料口(201)设置在所述熔池熔炼装置(200)的顶部，所述第二加料口(202)设置在所述熔池熔炼装置(200)的侧壁上，所述混料出口与第一加料口(201)和/或第二加料口(202)连通设置；及

电热还原装置(300)，所述电热还原装置(300)设置有排渣口(301)和金属排放口(302)及熔融液入口，所述熔融液入口与所述熔融液出口相连通。

2.根据权利要求1所述的熔炼系统，其特征在于，所述熔池熔炼装置(200)为侧吹浸没式熔池熔炼装置，所述熔池熔炼装置(200)包括至少一个第一侧吹喷枪(210)，所述第一侧吹喷枪(210)的喷嘴经所述第二加料口(202)浸没在所述熔池熔炼装置(200)中的熔池的液面以下，以向所述熔池喷入燃料和富氧空气。

3.根据权利要求1或2所述的熔炼系统，其特征在于，所述电热还原装置(300)包括：

至少一个电极(310)，所述电极(310)的末端位于所述电热还原装置(300)中的液相物料下方，用于向所述电热还原过程供热；

至少一个第二侧吹喷枪(320)和至少一个顶吹喷枪(330)，所述第二侧吹喷枪(320)的喷嘴与所述顶吹喷枪(330)的喷嘴均位于所述电热还原装置(300)中的液面上方，用于将还原剂喷入所述电热还原装置(300)。

4.根据权利要求1或2所述的熔炼系统，其特征在于，所述熔池熔炼装置(200)还设置有第一烟道(220)，所述第一烟道(220)与所述熔池熔炼装置(200)的熔池相连通。

5.根据权利要求4所述的熔炼系统，其特征在于，所述电热还原装置(300)还设置有第二烟道(340)，所述第二烟道(340)与所述电热还原装置(300)的还原腔相连通。

6.根据权利要求5所述的熔炼系统，其特征在于，所述熔炼系统还包括收尘装置(400)，所述收尘装置(400)设置有烟气入口，所述烟气入口分别与所述第一烟道(220)及所述第二烟道(340)的出口端通过烟气输送管路连通。

7.根据权利要求6所述的熔炼系统，其特征在于，所述熔炼系统还包括余热回收装置(500)，所述余热回收装置(500)设置在所述烟气输送管路上。

8.根据权利要求7所述的熔炼系统，其特征在于，所述熔炼系统还包括破碎烘干装置(600)，用于对反应原料进行破碎和烘干处理，所述破碎烘干装置(600)设置有排料口，且所述排料口与所述配料入口相连通。

9.根据权利要求8所述的熔炼系统，其特征在于，所述排料口的排料粒度小于50mm。