[發明專利]用于由鈦鐵礦制備含有鈦氧化物的礦渣和生鐵的方法和設備

在審

• 申請號: 201680006936.2
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN107208184A
• 公開（公告）日: 2017-09-26
• 發明（設計）人: H·克羅格魯斯;P·馬克拉;J·薩仁瑪;S·皮斯拉;P·帕洛瓦拉
• 申請（專利權）人: 奧圖泰(芬蘭)公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 譚冀

技術領域

本公開內容涉及用于通過鈦鐵礦熔煉來制備含有鈦氧化物的礦渣和生鐵的方法和設備。

背景技術

在電弧爐中熔煉鈦鐵礦是用于制備含有鈦氧化物的礦渣的主要方法。鈦鐵礦的名義組成是FeTiO₃或FeO.TiO₂。在該方法中，通過使用電能來熔煉鈦鐵礦。從爐頂將鈦鐵礦和含碳還原劑(例如焦炭或煤)的混合物連續地供給至熔池中。

在熔煉過程中，通過在還原劑中存在的碳將存在于鈦鐵礦中的鐵氧化物還原成金屬性形式。這產生具有高鈦氧化物含量和低鐵氧化物含量的含有鈦氧化物的礦渣。從爐的底部收集金屬性鐵作為生鐵。典型地將含有鈦氧化物的礦渣出售給顏料生產者用于下游處理(其中將該礦渣加工成純的TiO₂顏料)。

以下是在鈦鐵礦熔煉中的兩個基本反應：

來自礦渣的FeO的還原：

FeO+C→Fe+CO (1)

礦渣中的TiO₂的部分還原：

TiO₂+¹/₂C→TiO_1.5+¹/₂CO (2)

反應(1)比反應(2)更向右進行。在熔煉過程中發生的還原反應是高度吸熱的。因此該熔煉方法是非常能量密集的。當使用鈦鐵礦的直接熔煉時，來自還原劑的灰以及脈石和礦石中的其他雜質進入含有鈦氧化物的礦渣，降低其TiO₂含量并潛在地限制其加工替代方案。

US 3765868A公開了用于從鈦鐵礦礦石選擇性回收金屬性鐵和鈦氧化物有用成分(value)的方法。該方法包括通過在鐵氧化物還原試劑的存在下加熱來還原處于特別形式的鈦鐵礦礦石并將還原產物分離成磁性和非磁性部分。通過加熱至大于約1730℃的溫度，處于顆粒形式的磁性部分經歷添加有碳的電弧熔煉。分離了所得熔融鐵層和流體礦渣層。該流體礦渣包含至少約93.5％的TiO₂和不大于6.3％的FeO。

US 6306195B1公開了用于由鈦鐵礦制備高等級合成金紅石的方法，伴隨生鐵作為副產物。該方法包括使鈦鐵礦經受采用煤的還原，冷卻并去除未反應的煤以獲得具有80-95％金屬化的產物，在惰性氣體流下在使用弧電流的轉移弧等離子體中持續固定時間來熔煉混合有小于10％(w/w)碳的金屬化的鈦鐵礦，并將作為生鐵的金屬與作為礦渣的TiO₂分離。

WO 2006048283A1公開了用于由鈦鐵礦制備二氧化鈦礦渣的方法和設備。在至少900℃的溫度下的還原反應器中部分還原粒狀鈦鐵礦。將預還原的鈦鐵礦轉移至電爐中(其中進入爐的鈦鐵礦的入口溫度為至少550℃)，并且在還原試劑的存在下將其熔化，由此形成液體生鐵和氧化鈦礦渣。

US 8088195B2公開了用于從包括鈦氧化物和鐵氧化物的材料制造含有鈦氧化物的礦渣的方法。該方法包括在還原爐中加熱原材料混合物(包括鈦氧化物、鐵氧化物和含碳還原劑)，還原混合物中的鐵氧化物以形成還原的鐵，將所得的混合物供給至加熱熔化爐以熔化該還原的鐵并將該還原的鐵從含有鈦氧化物的礦渣分離，并且從爐中排出該含有鈦氧化物的礦渣。使原材料混合物結塊以提高在用作還原爐和加熱熔化爐的轉底爐中的傳熱效率。

發明內容

本公開內容的目的是提供用于通過鈦鐵礦熔煉來制備含有鈦氧化物的礦渣和生鐵的新的方法和設備。

根據本公開內容的方法，其特征是在權利要求1中提出的方法。

根據本公開內容的設備，其特征是在權利要求23中提出的設備。

根據本公開內容的含有鈦氧化物的礦渣，其特征是在29中提出的含有鈦氧化物的礦渣。

根據本公開內容的生鐵，其特征是在權利要求30中提出的生鐵。

根據本公開內容的方法和設備相對于現有技術可提供以下優勢的至少一者：

可減小在含有鈦氧化物的礦渣和生鐵的制備方法中的電消耗。

可改進含有鈦氧化物的礦渣的品質?；蛘撸稍跊]有損害含有鈦氧化物的礦渣的品質的情況下使用較低品質的含碳還原劑。此外，可在熔煉過程中減小還原劑的量。

可通過使用根據本公開內容的方法來減小生鐵中碳的量。

在預還原的鈦鐵礦的熔煉過程中的氣體形成小于當使用未預還原的鈦鐵礦時的氣體形成。這允許在電弧爐中建立較小的氣體處理系統。