[發(fā)明專利]鈦渣燒結碳化裝置及方法

有效

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• 申請日: 2022-06-07
• 公開（公告）號: CN114703381B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發(fā)明（設計）人: 王云;郭亞光;李東波;陳學剛;徐月和;杜國山;裴忠冶
• 申請（專利權）人: 中國恩菲工程技術有限公司
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 白雪

本發(fā)明提供了一種鈦渣燒結碳化裝置及方法，該鈦渣電熱燒結裝置為一體爐，一體爐自上至下分為相連通的燒結部和碳化部，其中，燒結部設置有第一加料口，用于加入鈦渣及含碳物料進行燒結，形成發(fā)熱體。碳化部的第二腔體內(nèi)設置有導電夾持單元，用于夾持發(fā)熱體并在外部電源作用下使發(fā)熱體通電發(fā)熱，以進行碳化反應。基于上述裝置，一方面，本發(fā)明物料在碳化反應階段中始終處于固態(tài)，碳化過程中物料特性基本不發(fā)生顯著變化，不會受到鈦渣品位和終態(tài)碳化率的限制，因此可以處理更高鈦含量的爐渣。另一方面，處理過程溫度可穩(wěn)定控制，不會出現(xiàn)液態(tài)渣噴濺等影響生產(chǎn)安全的現(xiàn)象，操作簡單安全，成本更低。

技術領域

本發(fā)明涉及鈦冶煉領域，具體而言，涉及一種鈦渣燒結碳化裝置及方法。

背景技術

鈦資源目前主要被用于生產(chǎn)鈦白粉、海綿鈦及鈦材，其中90%的鈦資源被用于生產(chǎn)鈦白粉，僅有少量用于生產(chǎn)海綿鈦、鈦材和其他鈦酸鹽產(chǎn)品。現(xiàn)行生產(chǎn)鈦白粉的主要方法為硫酸法和氯化法，世界60%的鈦白粉為氯化法產(chǎn)出，而我國則以硫酸法為主導。硫酸法技術難度小，對原料雜質要求低，但產(chǎn)出的鈦白粉品質較差，且會產(chǎn)出大量廢物，環(huán)境污染嚴重，工藝流程長，工藝復雜；氯化法對原料中鈦品位要求較高，相應技術要求也較高，但具有生產(chǎn)效率高、環(huán)境污染小、自動化程度高等優(yōu)點。

現(xiàn)有工業(yè)化應用的鈦渣利用方法是以硫酸法制鈦白粉、氯化法制鈦白粉、氯化+鎂還原法制海綿鈦（克勞爾法）等三種方式為主。而其他鈦渣利用的方法，如氧化鈦還原法、鹵化鈦還原法、電解還原法、碘化法、高溫碳化-低溫氯化法等，均處于理論研究及試驗驗證階段，且各種工藝處理的含鈦原料差異較大，故而均未形成大規(guī)模穩(wěn)定可行的工藝路線。其中，高溫碳化-低溫氯化法可處理TiO₂品位較低的含鈦高爐渣，對于現(xiàn)存大量低品位鈦渣的利用具有重要意義。

但是，高溫碳化-低溫氯化僅可處理TiO₂含量較低的爐渣，該方法主要針對攀枝花熔融含鈦高爐渣（TiO₂=20~25%），在碳化爐內(nèi)使爐渣中TiO₂碳化形成TiC，利用TiC在低溫（500~600℃）條件下易被氯化的特點，選擇性實現(xiàn)鈦的氯化，而減少其他爐渣組分的氯化。尤其是，該高溫碳化過程主要存在以下問題：（1）碳化過程需在高溫熔融態(tài)下進行，所處理原料僅限于含TiO₂為20~25%熔融態(tài)高爐渣，無法處理大量堆存含鈦高爐渣及其他工藝產(chǎn)出的含TiO₂更高的鈦渣；（2）碳化冶煉過程要維持爐渣良好的流動性，爐渣初始TiO₂和終態(tài)碳化率不宜過高，該工藝鈦的回收率不高；（3）熔融態(tài)熔池產(chǎn)生大量泡沫渣，冶煉操作難度較大；（4）碳化過程產(chǎn)生大量含CO的高溫煙氣，其中蘊含較多化學能和熱能，工藝電耗較高；（5）熔融態(tài)爐渣對爐襯侵蝕較為嚴重，爐體壽命較短，運行成本較高。故而，有必要提供一種新的鈦渣處理方法，使其可以改善上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種鈦渣燒結碳化裝置及方法，以解決現(xiàn)有技術中高溫碳化過程主要存在以下問題：（1）碳化過程需在高溫熔融態(tài)下進行，所處理原料僅限于含TiO₂為20~25%熔融態(tài)高爐渣，無法處理大量堆存含鈦高爐渣及其他工藝產(chǎn)出的含TiO₂更高的鈦渣；（2）碳化冶煉過程要維持爐渣良好的流動性，爐渣初始TiO₂和終態(tài)碳化率不宜過高，該工藝鈦的回收率不高；（3）熔融態(tài)熔池產(chǎn)生大量泡沫渣，冶煉操作難度較大；（4）碳化過程產(chǎn)生大量含CO的高溫煙氣，其中蘊含較多化學能和熱能，工藝電耗較高；（5）熔融態(tài)爐渣對爐襯侵蝕較為嚴重，爐體壽命較短，運行成本較高。