[發(fā)明專利]含鐵焦炭還原含氧化鈦渣并使TiC富集長大的方法

有效

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• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107841619B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 劉亞東;鄭少波;吳興敏;章烈成
• 申請（專利權(quán)）人: 上海大學;溫州寶田熱能科技有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B7/04;C22B34/12
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發(fā)明公開了含鐵焦炭還原含氧化鈦渣并使TiC富集長大的方法。通過將比重大于焦煤的鐵粉按照一定配比混于焦煤中進行燒制，制得密度與含鈦渣液接近的鐵焦并用于含鈦渣的高溫碳化過程，解決了以往碳化過程中焦炭上浮問題，使焦炭能與渣液均勻混合；當鐵焦中焦炭被含鈦渣碳化消耗完后，生成的TiC晶粒在剩余鐵粒周圍富集長大，F(xiàn)e?TiC結(jié)合體尺寸遠大于機械選礦分離的要求，為進一步進行選分創(chuàng)造了條件；并通過配加一定量CaF2，大幅度地增大了Fe?TiC結(jié)合體尺寸。本發(fā)明使TiC晶粒在鐵粒周圍很明顯地富集長大，F(xiàn)e?TiC結(jié)合體平均粒徑可達120～240μm，其中TiC平均徑向長度可達10～20μm，能實現(xiàn)工業(yè)應用。

技術領域

本發(fā)明涉及一種含鈦渣的碳還原處理方法，特別是涉及一種含鈦渣的TiC富集方法，應用于含鈦渣的資源化利用和冶金技術領域。

背景技術

釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素共生的復合礦，是以含鐵、釩、鈦為主的共生磁性鐵礦。目前采用高爐法和電爐法僅能回收鐵、釩，其中大量的鈦無法回收，以最為典型的攀鋼高爐法冶煉釩鈦磁鐵礦為例：攀鋼現(xiàn)行工藝技術條件下，大約有50％的鈦進入到高爐渣中，其TiO2含量為20％～26％，已堆存6000多萬噸，且每年新增300萬t。

為了提取含鈦高爐渣中的鈦，國內(nèi)許多研究機構(gòu)開展了相關研究，取得了一些相應的研究成果，大體上可分為利用該渣生產(chǎn)建筑材料和利用該渣制取鈦白、金紅石、鈦合金等鈦產(chǎn)品，以及選擇性富集、選擇性長大、選擇性分離技術提取渣中有價元素，尤其是提取鈣鈦礦和進行碳氮化處理。在含鈦高爐渣的各種應用中，由于攀鋼渣中含有22～25％的TiO2，把這種渣作為制取金紅石、TiCl4、鈦白粉等的原料，其TiO2的品位太低；制取含鈦復合合金，仍然只在實驗室條件下可以進行；而作為普通高爐渣使用，其TiO2的品位又太高；用作混凝土骨料和道路水泥，浪費了渣中的寶貴鈦資源；用作水泥混合材料和大壩水泥，由于摻入量小，無法大規(guī)模應用；用作陶瓷墻、地磚和作釉面磚，由于用量，也無法大規(guī)模應用；直接提取鈣鈦礦，難度大且成本高，不能達到既提鈦又大量利用渣的目的；高爐渣高溫改性處理一選擇性析出分離提鈦技術，整個工藝的流程太長、成本高、鈦收率低、三廢量大等問題難以解決。

目前來看，高鈦型高爐渣“高溫碳化-低溫氯化制取TiCl4及建筑材料”的工藝是最具產(chǎn)業(yè)化前景的技術路線之一。該工藝是由攀鋼鋼研院提出并進行了大量實驗研究的技術路線：在溫度1500～1700℃，用碳質(zhì)還原劑還原高鈦型高爐渣，反應在三相交流電爐中進行，得到的碳化渣中TiC的含量為11％～15％；然后將碳化渣破碎、球磨、篩分之后，制得粒度合格的碳化渣成品；得到的碳化渣成品再經(jīng)低溫氯化工藝，制得TiCl4；氯化渣水洗除氯作水泥等建筑材料。攀鋼新建50萬噸/年氯化法鈦白，可年消耗近300萬噸的高爐渣。

而目前，在高鈦型高爐渣“高溫碳化-低溫氯化制取TiCl4及建筑材料”的工藝中，存在碳化渣成品中TiC的品位不高，TiC顆粒的粒度較小，通常只有幾個到十幾個微米，導致了低溫氯化工藝中氯化效率不高的結(jié)果。另外，氯化渣水洗除氯會對環(huán)境造成二次污染。為此考慮預先將碳化渣成品中的TiC進行富集長大，為進一步進行選分創(chuàng)造條件，進而可以有效的增大TiC與氯氣接觸的機會，促進氯化反應的發(fā)生，同時減少反應中氯氣的消耗，最終提高氯化效率。同時可以避免氯化渣的產(chǎn)生。

長沙礦冶研究院進行過含鈦高爐渣碳氮化一選礦的初步研究，他們把釩鈦磁鐵精礦經(jīng)高爐冶煉所得的高爐渣在電弧爐內(nèi)于1350～1500℃進行碳化，將碳化得到的粗碳化鈦或粗氮化鈦進行搖床精選，獲得碳化鈦精礦或氮化鈦精礦，之后未見深入報道。

馮成建、張建樹等人在1600℃于電爐中對攀鋼高爐渣進行還原碳化，鈦氧化物被還原生成TiC，他們試圖進行磁選分離，但因?qū)嶒炛行纬傻腡iC微粒平均直徑只有2μm，造成一般磨礦方法無法使礦物達到有效的單體分離，最終無法到達滿意效果。