[發明專利]一種冶煉鈦渣的方法

有效

• 申請號: 201110367213.4
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102399994A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 趙青娥;韓可喜;何超;張繼東;張興勇;李開華;李良;黃家旭;陳永明
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團有限公司
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 劉燦強

技術領域

本發明涉及鈦冶金領域，特別涉及一種冶煉鈦渣的方法。

背景技術

鈦渣是富鈦料的一種，根據其用途不同可分為酸溶渣和氯化渣兩種，酸溶渣適合做硫酸法生產鈦白的原料，氯化渣適合做氯化法生產鈦白和海綿鈦的原料。與人造金紅石、天然金紅石兩種富鈦料相比，鈦渣生產工藝簡單，設備易于大型化，副產品生鐵可回收加工利用，“三廢”少且易于治理(例如，用鈦渣制鈦白可降低酸耗且不產生副產品硫酸亞鐵)。隨著環保法規的要求日益嚴格及鈦渣生產能力的提高，鈦渣作為鈦白生產原料的比重也在不斷上升，鈦渣的生產前景越來越廣闊，在富鈦料的生產中占主導地位。

鈦渣冶煉是這樣的工藝，即，在高溫強還原性條件下使鈦鐵氧化物與還原劑反應，使鐵的氧化物被選擇性地還原為金屬鐵，而鈦的氧化物被富集在爐渣(可稱作鈦渣)中，由于比重和熔點差異實現鈦渣與金屬鐵的有效分離獲得鈦渣和副產品半鋼。

鈦渣冶煉可采用粉礦直接入爐的方式，將鈦精礦和焦煤還原劑混合加入電爐，通過送電升溫熔化爐料并發生還原反應最終制得半鋼和鈦渣成品。電爐冶煉鈦渣從原料入爐至出渣階段均采用送電加熱的方式，靠電極電弧熱和電阻熱將物料加熱到1600℃～1750℃。鈦精礦多為共生礦，主要礦物是鈦鐵礦、磁鐵礦等。鈦鐵礦的主要成分偏鈦酸鐵FeO·TiO₂在較高的還原溫度下，除了產生鐵之外，還產生低價氧化鈦Ti₃O₅、Ti₂O₃，鈦的低氧化物的出現促使氧化亞鐵在Ti₃O₅內的固溶體和偏鈦酸鐵在Ti₂O₃內的固溶體的生成，從而使鐵的氧化物的還原過程變得困難，延長了熔體在爐內的停留時間。

此外，采用粉礦直接冶煉鈦渣，爐料的熔化比還原進行得更快，在形成熔渣后，鐵和鈦的氧化物同時還原，容易消耗過多的還原劑。其次，鈦的低價氧化物過早出現，會提高鈦渣的熔化溫度和導電性，造成爐況不穩，發生翻渣沸騰現象，電爐受電不均勻，傳熱效率降低，電能消耗將增加。再次，爐渣中氧化鈦含量的增加，會增加爐渣的粘度，破壞爐料的透氣性，出爐時需要更長的加熱時間，加之鐵氧化物的還原受阻，整個鈦渣的冶煉周期延長，降低了生產產能且增加了電能消耗。

因此，正確組織還原過程，強化鐵氧化物的還原，使鐵氧化物的還原過程在成渣之前優先進行，即保證鐵氧化物的還原主要在固體爐料中進行，將能有效地縮短熔煉時間，降低電能消耗，提高鈦渣生產的各項技術經濟指標。

為改善當前的鈦渣冶煉工藝，穩定電爐操作，提高生產效率，降低電耗，尋求廉價而有效的技術來處理低品位鈦物料以降低生產成本等，國內外對鈦渣冶煉方式進行了廣泛的研究。在強化鐵氧化物還原方面，最主要的是將鈦精礦制團或造球后直接入爐冶煉，或者經預氧化/預還原后再入電爐冶煉。

在鈦精礦預還原冶煉鈦渣的工藝中，先將鈦精礦中的鐵氧化物在相對低溫的情況下在固態階段轉化為金屬鐵，得到金屬化球團，再經過電爐熔分的方式來實現渣鐵分離，從而得到鈦渣和半鋼。

傳統的預還原冶煉鈦渣工藝采用回轉窯、豎爐等進行預還原工藝處理。這些設備所能達到的還原溫度低(最高僅1000℃～1200℃左右)，還原時間需4～6個小時，金屬化率僅45％～60％，且在還原過程中容易出現反應器結疤等現象。整個工藝還原時間長，生產效率低，金屬化率低，技術經濟指標落后，一直未能得到有效的工業化利用。

近年來，轉底爐直接還原工藝得到飛速的發展，其具有還原溫度高、還原速度快等優點，但是該工藝的煙氣余熱未能得到回收利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠回收利用煙氣余熱的冶煉鈦渣的方法。

根據本發明的冶煉鈦渣的方法包括下述步驟：將鈦精礦、粘結劑和碳質還原劑的混合物制成球團礦或壓團礦；將球團礦或壓團礦烘干；使用環形爐或轉底爐預還原球團礦或壓團礦，從而制得金屬化球團或金屬化壓團；將金屬化球團或金屬化壓團裝入電爐進行熔化分離，得到半鋼和鈦渣，其中，使用球團礦或壓團礦的預還原產生的煙氣為球團礦或壓團礦的烘干提供熱量，并使用熔化分離過程中產生的煙氣為球團礦或壓團礦的預還原提供熱量。

根據本發明的一方面，鈦精礦按質量百分數計包含34％～55％的TiO₂、總量為35％～55％的FeO和Fe₂O₃，以及不可避免的雜質。