[發(fā)明專利]一種含鈦混合熔渣熔融還原回收與調(diào)質(zhì)處理的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610565007.7
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN106048108B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張力;張武
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: C21B3/06
• 分類號: C21B3/06;C21B11/00;C22B7/04;C22B34/12;C22B34/22
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于非高爐煉鐵與資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種含鈦混合熔渣熔融還原回收與調(diào)質(zhì)處理的方法。

背景技術(shù)

我國是鈦資源大國，擁有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，主要分布在攀西與承德地區(qū)。釩鈦磁鐵礦是鐵、釩、鈦、鉻、磷、銅、鎳、鈷、鈧、鈮、鋯、釔等多種有價元素共生的復(fù)合礦。經(jīng)過多年多年技術(shù)攻關(guān)，我國采用“釩鈦磁鐵礦選礦-高爐煉鐵-鐵水吹釩渣-轉(zhuǎn)爐煉鋼”選冶工藝流程，釩渣-鈉化或鈣化焙燒工藝流程，實現(xiàn)了釩鈦磁鐵礦的大規(guī)模利用，并產(chǎn)生了含鈦高爐渣、含釩鈦鋼渣、提釩尾渣等固體廢棄物。含釩鈦廢棄物中含有較高含量的鐵、釩、鈦、鉻、磷等多種有價元素，是重要的二次資源。

含鈦高爐渣產(chǎn)生于釩鈦磁鐵礦的高爐煉鐵過程，其TiO₂含量為4～30％，含釩生鐵含量為4～8％，五氧化二釩含量為0.1～0.5％，并含有鉻、鎵、鈧等有價元素，含鈦高爐渣是一種重要的二次資源；由高爐放出的含鈦高爐熔渣溫度高于等于1300℃，每年排放大量的物理熱，因此，含鈦高爐熔渣也是重要的物理熱資源。

含釩鈦鋼渣產(chǎn)生于釩鈦磁鐵礦的煉鋼過程，其TiO₂含量為0.5～10％，金屬鐵含量為4～12％，鐵氧化含量為10～35％，五氧化二釩含量為0.5～5％，五氧化二磷含量為0.2～6％，三氧化二鉻含量為0.1～5％，并含有一定的自由氧化鈣(10％左右)。含釩鈦鋼渣是一種重要的二次資源；含釩鈦熔融鋼渣溫度高于等于1500℃，每年排放大量的物理熱，因此，含釩鈦熔融鋼渣也是重要的物理熱資源。

含鈦高爐渣和含釩鈦鋼渣同屬人造礦，含鈦、釩、鐵、磷、鈣等物相分散細(xì)小，屬難處理礦，其綜合利用問題尚未得到高效解決。我國每年排放2000萬噸以上含鈦高爐渣，堆積已超過上億噸含鈦高爐渣，相當(dāng)于堆積1500萬噸以上的TiO₂，含釩生鐵1500萬噸以上，五氧化二釩30萬噸以上，總價值上萬億。同時，每年排放700萬噸以上含釩鋼渣，堆積已超過2000萬噸以上，相當(dāng)于堆積60萬噸以上的TiO₂，金屬鐵400萬噸以上，五氧化二釩60萬噸以上，五氧化二磷15萬噸以上，自由氧化鈣200萬噸以上，總價值上千億。大量含鈦渣(含鈦高爐渣與含釩鈦鋼渣)大量堆積，既浪費資源，又污染環(huán)境。

含鈦高爐渣與含釩鈦鋼渣是重要的冶金資源，不僅含有鐵、釩、鈦、鉻等有價組分，還含有大量的CaO、SiO₂等冶金熔劑。國內(nèi)外對含鈦高爐渣與含釩鈦鋼渣的綜合利用作了大量的研究，取得了一定成果，然而，很多方法盡管在技術(shù)上可行，但由于經(jīng)濟(jì)上，環(huán)境上不可行，至今尚不能用于工業(yè)應(yīng)用和開發(fā)。

目前，科研工作者們對含鈦高爐渣與含釩鈦鋼渣與提釩棄渣的綜合利用研究如下：

一.含鈦高爐渣的綜合利用

包括堿法提鈦、酸法提鈦、制備含鈦合金、含鈦高爐渣碳氮化提鈦、高溫改性-析出-選礦分離、用作建筑材料等方法。

堿法提取鈦堿耗量大，考慮回收鈉鹽將大大增加成本和全套工藝的復(fù)雜程度，鈦的富集效果也并不十分理想，貧鈦相中鈦含量仍然較高、處理不當(dāng)可能產(chǎn)生新的污染，同時高溫下用堿處理高爐渣會產(chǎn)生較嚴(yán)重的空氣污染和巨大的能耗等問題。

硫酸或鹽酸法提取分離含鈦高爐渣，酸的消耗量大，產(chǎn)生大量廢酸和尾渣，嚴(yán)重污染環(huán)境。鹽酸浸取自然冷卻含鈦高爐渣是一種利用含鈦高爐渣的途徑，然而，鹽酸浸出后會產(chǎn)生大量浸出殘渣，浸出殘渣沒有合適的用途，也就是說，鹽酸浸出后又會產(chǎn)生新的廢棄物。

由于同時需要鈦和硅作為合金化劑的鋼種很少，鈦硅合金的應(yīng)用范圍窄，用量小，無法解決攀鋼高爐渣數(shù)量大的問題，這是該技術(shù)方案難以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵所在。此外，還原殘渣雖然具有潛在的水硬性，殘鈦量仍然較高，需要進(jìn)一步降低其含量，但又可能造成成本太高。

含鈦高爐渣碳氮化提鈦是一種利用含鈦高爐渣的途徑，亦存在一些明顯缺點，如電爐碳化電耗過高這一關(guān)鍵問題沒有解決，電費占碳化渣總成本的70～80％以上，產(chǎn)生大量的氯化殘渣，帶來嚴(yán)重的二次污染，此外，還暴露出爐底以及某些冶煉爐有較嚴(yán)重的泡沫渣等問題，生產(chǎn)難以連續(xù)。

直接水淬，用作水泥原料，或用作建筑材料，但水泥原料要求渣中TiO₂≤10wt％，如果TiO₂＞10wt％，將不能用作水泥原料。用作鑄石、礦渣棉等，處理量小。