專利名稱：從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法及所用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的回收含鈦高爐渣中的鈦與夾帶鐵的方法，特別是一種既適 用于處理低鈦型高爐渣，又更有利于處理高鈦型高爐渣，即從鈦氧化物含量為8-30%的含 鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法及所用設(shè)備。該方法是充分利用熔渣自身的物理 潛熱與熔渣氧化時(shí)釋放的化學(xué)能來調(diào)節(jié)熔渣溫度，進(jìn)一步改善熔渣流動(dòng)性，促進(jìn)熔渣中分 散于各含鈦相中的鈦組分選擇性地富集、長大于目標(biāo)相-鈣鈦礦相中，使彌撒渣中的夾帶 金屬鐵微滴聚集_沉積，從而實(shí)現(xiàn)渣中的鈦、夾帶鐵與熱能的同步回收。
背景技術(shù)：
眾所周知，四川攀西礦與河北大廟礦為我國釩鈦磁鐵礦蘊(yùn)藏豐富的兩大礦區(qū)(攀 西礦中含鐵30-45%，6-15% TiO2,大廟礦中含鐵33-36%，8-9% TiO2)，釩鈦磁鐵礦屬于含 共生或伴生有價(jià)組分的復(fù)合礦，礦物組成復(fù)雜，嵌布粒度細(xì)，采用單一選礦方法分離礦中鐵 與鈦的效果不佳。目前采用選礦方法可以選出鐵精礦，攀鋼鐵精礦品位約53% TFe.13% TiO2 ；承鋼鐵精礦品位約61% TFe,7. 6% Ti02。顯然，前者鐵低鈦高而后者鐵高鈦低。在高 爐中使用鐵精礦冶煉可以實(shí)現(xiàn)渣-鐵分離，得到含釩生鐵，但是，鐵精礦中的鈦絕大部分進(jìn) 入渣相，形成含鈦高爐渣。攀鋼冶煉鐵精礦形成高鈦型高爐渣，渣中含16 25% TiO2 ；承 鋼高爐冶煉鐵精礦形成低鈦型高爐渣，渣中含10 16% Ti02。但是，無論高鈦型亦或低鈦 型高爐渣中的鈦均以十分細(xì)小與分散的含鈦礦物相形式賦存于渣中。含鈦高爐渣與普通高爐渣不同，含鈦高爐渣是寶貴的鈦資源，為回收利用鈦，國內(nèi) 科技工作者進(jìn)行了大量的研究工作，提出多種從含鈦高爐渣中回收鈦的技術(shù)方案。按各方 法的技術(shù)特點(diǎn)可分為濕法、火法與選礦三類，下面予以分別評述1、濕法冶金方法用濕法冶金方法處理含鈦高爐渣的中國專利和相關(guān)文獻(xiàn)的報(bào)導(dǎo)有申請?zhí)枮?200510021390. 1的“用含鈦高爐渣生產(chǎn)富鈦料工藝方法”、申請?zhí)枮?00710034843. 3的“一 種含鈦冶金爐渣綜合利用的方法”、申請?zhí)枮?00510021747. 6的“用含鈦高爐渣制取顏料 級鈦白粉及粗鈦白的方法”、申請?zhí)枮?1820485. 6的“從含有二氧化鈦的物料如煉鋼爐渣 中回收二氧化鈦的方法”、申請?zhí)枮?4108086. 2的“用稀鹽酸處理高爐渣的方法”、申請?zhí)?為89105865. 6的“用鹽酸分解高爐渣制取化工產(chǎn)品的方法”等專利；另外，還有《鋼鐵釩鈦》 (1991，12(3) 30-35)報(bào)導(dǎo)的“攀鋼高爐渣提取二氧化鈦及三氧化二抗的研究”、《礦產(chǎn)綜合 利用》(1997 (6) =21-26.)、《過程工程學(xué)報(bào)》(2008年06期)報(bào)導(dǎo)的“攀枝花鋼鐵公司高爐渣 綜合利用的一條途徑”、《四川理工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)》(2007年06期)報(bào)導(dǎo)的“從攀 鋼高爐渣中提取分離Tio2制各高鈦渣研究”、《過程工程學(xué)報(bào)》(2008年06期)報(bào)導(dǎo)的“自 然冷卻含鈦高爐渣中鈦的提取與分離”等文獻(xiàn)。上述報(bào)導(dǎo)中均介紹了各自技術(shù)的特點(diǎn)，但基本上都是以“硫(鹽)酸法制鈦白酸 解_水解”的技術(shù)路線為基礎(chǔ)，大同小異。該方法技術(shù)上可行，鈦白產(chǎn)品市場需求量大，經(jīng)濟(jì) 效益明顯，是一條回收渣中鈦的可行途徑，但是也存在著“酸法制鈦白“的環(huán)境治理問題，即嚴(yán)重，難予經(jīng)濟(jì)治理，這是用濕法冶金方法處理含鈦高爐 渣至今尚無一例實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化回收渣中鈦的主要原因。2、火法冶金方法整理火法冶金方法處理含鈦高爐渣相關(guān)的中國專利與論文分別簡述如下專利申請?zhí)枮?00910078765. 6的“從釩鈦磁鐵砂礦中直接制取鐵和釩鈦鋁合金 的工業(yè)化生產(chǎn)方法”、該方法用釩鈦磁鐵砂礦制球團(tuán)，干燥、還原熔分為渣鐵兩相、篩分提取 塊鐵(93% TFe)，含釩鈦渣用鋁熱還原法制得鈦釩鋁合金。該技術(shù)鐵、釩和鈦的回收率分別 為90%、85%和85%。申請?zhí)枮?00910078764. 1的“從鐵精礦中直接制取鐵和釩鈦鋁合 金的工業(yè)化生產(chǎn)方法”，該方法用釩鈦磁鐵巖礦提取的鐵精礦制球團(tuán)，干燥處理、還原熔分 為渣鐵兩相、篩分提取塊鐵(95% TFe)，對含釩鈦渣用鋁熱還原法得到鈦釩鋁合金。該技術(shù) 鐵、釩和鈦的回收率分別為90%、85%和85%?！朵撹F釩鈦》(2002,23(3) 14-17.)報(bào)導(dǎo)的 “用攀枝花鈦精礦制取高品位富鈦料的途徑”一文中也公開了用75%的硅鐵還原含鈦高爐 渣，獲得19 % 23 % Ti，42 % 44 % Si，20. 2 % Fe的硅鈦鐵合金；或者將高爐渣和Al2O3混 合，采用熔融電解法一步電解制得1. 26% 3. 0% Ti，0. 5% 1. 8% Si，0. 45% 1. 36% Fe的硅鈦鋁合金。上述文獻(xiàn)涉及的技術(shù)內(nèi)容相近，其差別僅是采用的原料不同，各方法均可得到含 鈦合金，能實(shí)現(xiàn)渣中鈦的部分回收利用。但成本比較高，處理量有限，難以產(chǎn)業(yè)化，并且含鈦 合金的市場消費(fèi)量很小，與含鈦高爐渣原料的巨大數(shù)量不匹配。專利申請?zhí)枮?00810180554. 9的“一種含鈦爐渣制備TiCl4的方法”中，將含鈦爐 渣(TiO2含量為30% -45% )與還原劑和粘結(jié)劑混與制球，在高溫下直接還原后經(jīng)低溫沸騰 氯化制備TiCl4。；申請?zhí)枮?7107488. 5的“含鈦高爐渣制取四氯化鈦的方法”，采用液態(tài)高 爐渣(二氧化鈦含量為15-35%)流入密閉式電爐進(jìn)行碳化，使其中的鈦富集于TiN或TiC， 碳化率達(dá)90%以上.碳化渣在流化床中低溫(400 550°C)氯化，生成TiCl4，氯化率大 于85% ；申請?zhí)枮?00410087636-0的“還原氮化結(jié)合礦化劑處理含鈦高爐渣使TiN富集長 大的方法”，該方法包括混料、氮化處理與高溫處理三個(gè)步驟混料，將含鈦高爐渣經(jīng)破碎、 球磨、過篩，制粒與煤粉和礦化劑(K2CO3)均勻混合，配煤量為25 35%，礦化劑加入量為 1. 5-3% ；氮化處理，將混勻后的混合料裝入石墨坩堝，機(jī)械壓實(shí)后置于電爐并密封爐膛，通 N2還原氮化處理；高溫處理可使TiN和TiC長大至10 30微米；《礦產(chǎn)綜合利用》(1997， 18(6) 34.)記載的“采用攀鋼高爐渣制取碳化鈦的實(shí)驗(yàn)研究”中，將攀鋼高爐渣在1600°C 于電爐中還原碳化后用酸浸碳化渣，得到較高品位的TiC精礦，再氯化生成TiCl4 ；《北京科 技大學(xué)學(xué)報(bào)》(1996，18 (3) =232-23.)報(bào)導(dǎo)的“等離子爐碳(氮)化處理高鈦高爐渣”，采用 等離子爐在氮?dú)夥障?700°C對攀鋼含鈦高爐渣進(jìn)行碳(氮)化處理，使渣中鈦的碳(氮) 化轉(zhuǎn)化率達(dá)92%，并使高熔點(diǎn)碳(氮)化物的晶粒長大(大于20μπι的Ti(C、N)晶粒約占 40% )，用重選方法選別碳化渣得到Ti (C、N)達(dá)50%以上的精礦，鈦的回收率90%以上。上述文獻(xiàn)均涉及將含鈦高爐渣中的鈦通過碳還原一氮化反應(yīng)，使之轉(zhuǎn)化為鈦的碳 (氮)化物后再氯化制取四氯化鈦。這些方法雖然在技術(shù)上可行，并且四氯化鈦產(chǎn)品的消費(fèi) 量很大，應(yīng)用途徑廣泛，市場前景明朗；但是在該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化之前必須解決“含鈦高爐渣中 近70 80%的非鈦氧化物雜質(zhì)在氯化后轉(zhuǎn)變成非鈦氯化物廢物的排放問題”，因?yàn)榉氢伮?化物廢物對環(huán)境的污染危害遠(yuǎn)大于非鈦氧化物廢物。這是該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的難點(diǎn)，但文獻(xiàn)中
5均未涉及對非鈦氯化物廢物的治理問題。另外，《鋼鐵釩鈦》(1999，20 (4) =35-38.)報(bào)導(dǎo)的“高鈦型高爐渣的渣鈦分離試驗(yàn)” 中，采用在1200 1300°C范圍，用NaOH處理攀鋼高爐渣后，水浸取產(chǎn)物進(jìn)行渣鈦分離的方 法，NaOH加入量為高爐渣的20% -25%，水浸殘?jiān)蠺iO2含量略低于10%?！朵撹F釩鈦》 (2000,21(3) =54-58.)公開的“相分離法處理攀鋼高爐渣新工藝基礎(chǔ)研究”，采用在700 8000Cffi Na2CO3處理粒度< 0. 071mm攀鋼高爐渣，獲得TiO2含量分別為4. 85%和18. 03% 的貧鈦與富鈦兩相?！朵撹F釩鈦》(2005，26 (2) 5-10.)公開的“從相圖分析含鈦高爐渣選擇 性分離富集技術(shù)”一文中提出的二步調(diào)渣法從含鈦高爐渣提鈦的技術(shù)思路在850°C左右通 過固液熔分將CaO、MgO、Al2O3等雜質(zhì)首先去除；然后再次調(diào)整爐渣成分，將Na2O-TiO2-SiO2 三元復(fù)合化合物分解成Na2O-TiO2與Na2O-SiO2 二元化合物，冷卻后經(jīng)水溶液去除雜質(zhì)，并實(shí) 現(xiàn)硅、鈦分離，得到TiO2品位為90%左右的高鈦渣和超細(xì)SiO2粉?！逗嫌猩饘佟?2009 年04期)報(bào)導(dǎo)的“含鈦高爐渣制備富鈦料的研究”，采用含鈦高爐渣按50%的堿渣比加堿， 1000°C焙燒后，用5%鹽酸浸出的工藝制備Ti02品位達(dá)75. 65%富鈦料。上述文獻(xiàn)均涉及向含鈦高爐渣中加入堿或堿金屬氧化物使渣中鈦與其余雜質(zhì)分 離后得到富集鈦的原料。這些方法在技術(shù)上是可行的，但這些技術(shù)的堿耗量比較大，鈦的富 集效果亦不理想，雜質(zhì)相中殘余鈦含量相對較高，同時(shí)高溫下用堿處理高爐渣時(shí)產(chǎn)生較嚴(yán) 重的堿揮發(fā)，造成空氣污染，影響其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。“攀鋼含鈦高爐渣的改性處理I 黑鈦石的結(jié)晶規(guī)律”《1994年全國冶金物理化學(xué) 學(xué)術(shù)會議論文集》(廣州1994，487-490.)中提出含鈦高爐渣的高溫結(jié)晶分離法，即利用鈦 渣中TiO2含量高的礦物相具有較高結(jié)晶溫度的特點(diǎn)，改變渣的組成并控制一定緩冷條件， 使渣中黑鈦石或鈣鈦礦優(yōu)先結(jié)晶長大，然后將其分離出來。分離出來的高鈦礦物可作為富 鈦資源。該文獻(xiàn)介紹的結(jié)晶分離方法雖然具有可行性，但文中提供的實(shí)驗(yàn)規(guī)律重現(xiàn)性較差， 難予評估實(shí)際應(yīng)用效果。專利申請?zhí)枮?00610020436. 2的“從釩鈦磁鐵礦中分離提取鐵、釩和鈦的方法”， 其包括以下步驟1)將釩鈦磁鐵礦粉、還原劑和粘結(jié)劑造球或壓塊后烘干；2)裝入還原爐 內(nèi)加熱到1400-1500°C直接還原制得金屬化球團(tuán)，氣相中一氧化碳分壓與二氧化碳分壓的 比值不大于2.0 ;3)將金屬化球團(tuán)裝入爐內(nèi)，在1560 1700°C下進(jìn)行熔化使渣鐵分離，得 到含釩鐵水和含鈦渣；4)對含釩鐵水火法提釩，得到鐵水和釩渣；5)處理釩渣得到V2O5 ；6) 用硫酸法或氯化法處理含鈦渣制取鈦白。專利申請?zhí)枮?00510020117. 7的“從釩鈦磁鐵礦 中分離提取金屬元素的方法”中，將釩鈦磁鐵礦粉、還原劑、添加劑、粘結(jié)劑混合后制球塊， 于80-90°C干燥后裝入轉(zhuǎn)底爐還原，得到金屬化產(chǎn)品入熱裝入電爐熔化分離，得到鐵水及釩 鈦渣熔分，由渣分離得到釩鉻氧化物，提取釩、鉻后剩余的鈦渣作為生產(chǎn)鈦白粉原料這2 篇專利只涉及釩鈦磁鐵礦中鈦的回收利用，不能用于含鈦高爐渣中鈦的回收利用。3.選礦方法用選礦方法處理含鈦高爐渣的文獻(xiàn)主要有，《礦業(yè)快報(bào)》(2007年01期；06期；) 報(bào)導(dǎo)的“攀枝花高爐渣的綜合利用研究狀況”、《國外金屬礦選礦》(2000(3) 15-17.)報(bào)導(dǎo) 的“選冶聯(lián)合回收冶金廢渣中的有價(jià)元素”等，其只公開了對改性高爐渣進(jìn)行選礦閉路實(shí)驗(yàn) 的條件與結(jié)果其試驗(yàn)條件①粗選捕收劑為羥肟酸，用量500g/t ；抑制劑為羧甲基纖維 素，用量為120g/t ；②精選YZ混合試劑用量10mL，預(yù)處理攪拌15min，抑制劑羧甲基纖維素80g/t，捕收劑羥肟酸150g/t，松醇油60g/t。改性高爐渣經(jīng)三次粗選，合并的粗精礦經(jīng) YZ混合試劑預(yù)處理，洗礦脫泥，再經(jīng)三次精選、一次掃選的預(yù)處理閉路試驗(yàn)，精二和精三的 尾礦與掃選的精礦再進(jìn)行預(yù)處理。其試驗(yàn)結(jié)果最終得到鈦精礦品位為40. 04% Τ 02,回收 率38. 54%。這里應(yīng)指出的是，上述論文中所使用的改性高爐渣試樣均為本發(fā)明人提供的， 該結(jié)果直接驗(yàn)證了用冶金_選礦結(jié)合方法處理含鈦高爐渣技術(shù)的可行性綜上所述，從含鈦高爐渣中回收鈦的方法多種多樣，各具特色，除少數(shù)僅提供一種 技術(shù)思路外，大部分方法在技術(shù)上是可行的。盡管提出的方法各有所長，但多數(shù)方法還僅 限于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。其技術(shù)指標(biāo)尚不理想，或分離效率較低，或處理量較小，或處理成本 較高，或污染治理與環(huán)境保護(hù)的措施不明確。有的工藝流程較長，投資較大，經(jīng)濟(jì)效益不明 顯。另方面，文獻(xiàn)中有關(guān)從含鈦高爐渣中回收鈦的技術(shù)幾乎都是針對攀鋼的高鈦型高爐渣 而言，對于承鋼等低鈦型高爐渣中鈦的回收技術(shù)尚未見報(bào)道?？傮w而言，這些方法與工業(yè)規(guī)模上實(shí)現(xiàn)從含鈦高爐渣中回收利用鈦的目標(biāo)還有一 定距離。至今已有6000多萬噸含鈦高爐渣被堆放在渣場，并且目前仍以每年500多萬噸的 規(guī)模增加。不能及時(shí)回收利用含鈦高爐渣，既是資源浪費(fèi)，又污染環(huán)境。因此，綜合利用含 鈦高爐渣中的鈦與夾帶鐵以及渣熱能，勢在必行，刻不容緩。自上世紀(jì)九十年代初，本發(fā)明人就開始研發(fā)從含鈦高爐渣中回收利用鈦的技術(shù)。 如在專利公告號為CN 1089374C的“從含鈦渣中分離鈦組分的方法”中，提出冶金改性與選 礦分離結(jié)合的“選擇性析出技術(shù)”。它是通過選擇性富集、長大與分離三個(gè)工藝環(huán)節(jié)的運(yùn)行 達(dá)到從含鈦渣中分離出富鈦料的目標(biāo)。盡管該技術(shù)具有處理渣量大、工藝流程短、無環(huán)境 污染等特點(diǎn)，但還存在“優(yōu)化的工藝條件范圍尚未明確，設(shè)備結(jié)構(gòu)也比較簡單，并且只針對 高鈦型高爐渣中鈦的回收利用”等不足之處。為了克服上述存在的問題，又在專利公告號 為CN100402678C的“從含鈦渣中分離生產(chǎn)富鈦料的方法”中，對選擇性析出技術(shù)進(jìn)行了諸 多改進(jìn)如渣罐改為雙層結(jié)構(gòu)以提高保溫效果；使用CaO-CaF2混合物添加劑，加入量為1 5% ；確定了噴吹氣體流量控制在每分鐘10 50升，氧氣分壓控制在1 102kPa，溫度在 1400-1450°C范圍。特別是提出了分離渣中夾帶金屬鐵的方法與條件，實(shí)現(xiàn)了渣中同步回 收富鈦料(含40-45% TiO2)與含釩生鐵兩種產(chǎn)品。盡管如此，該技術(shù)仍然存在諸多弊端 如調(diào)節(jié)熔渣氧位的操作繁瑣，氧化周期長；當(dāng)出渣溫度偏低時(shí)，熔渣粘度增大，傳質(zhì)效率降 低，不利于鈣鈦礦相富集與長大，也不利于渣中夾帶金屬鐵微滴的聚集與沉降，需要也必須 提供快速補(bǔ)充熱量、及時(shí)調(diào)節(jié)溫度的保障措施；凝渣與罐壁粘連，不易倒罐的難點(diǎn)也有待解 決；特別是該技術(shù)仍未涉及低鈦型爐渣中鈦的回收問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法 及所用設(shè)備，它解決了現(xiàn)有低鈦型爐渣中鈦的回收問題，該工藝流程設(shè)計(jì)合理，所用設(shè)備操 作方便，調(diào)節(jié)溫度和噴吹氧化性氣體控制準(zhǔn)確，既充分利用熱能，又顯著提高傳質(zhì)效率，進(jìn) 一步改善熔渣流動(dòng)性，促進(jìn)渣中鈦組分選擇性地富集、長大于鈣鈦礦相中，熔渣脫罐容易， 有利于實(shí)現(xiàn)熔渣中的鈦、夾帶鐵與熱能的同步回收，不僅適用于處理低鈦型高爐渣，而且更 有利于處理高鈦型高爐渣，有效地拓寬了處理含鈦高爐渣的適用范圍。本發(fā)明的目標(biāo)是這樣實(shí)現(xiàn)的該從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法，包括采用以下步驟對含鈦高爐渣處理，即第一步驟鈦組分選擇性富集、第二步驟鈣鈦礦相 選擇性長大和第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離，其技術(shù)要點(diǎn)是所述含鈦高爐渣的化學(xué)組成 中鈦氧化物含量為8-30%，在所述第一步驟鈦組分選擇性富集中，采用內(nèi)壁涂敷脫罐劑的 雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐盛接所述含鈦高爐熔渣，使用將燃料與空氣混合并且比例可調(diào)的 調(diào)溫槍向渣罐中通入燃料加熱熔渣，調(diào)控熔渣溫度在1350-1450°C范圍；之后通過控制給 料量和給料速度的加料器向所述熔渣中加入改性添加劑，改性添加劑的用量為熔渣總重量 的 5%，并在0. 5 3min內(nèi)加完，在加入改性添加劑的同時(shí)或之后，用噴吹位置與方 向可調(diào)的氧槍向熔渣中噴吹氧化性氣體，使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣， 噴吹氧化性氣體的流量控制在10 50升/min，氧化性氣體中氧氣的分壓控制在l_102kPa， 使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中；在所述第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大中，將經(jīng)步驟1使熔渣中分散于各種含鈦相 中的鈦組分在1350-1450°C溫度范圍內(nèi)選擇性地富集于鈣鈦礦相后，熔渣緩慢降溫，控制熔 渣冷卻速度在0. l-5°C/min，使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化；冷卻至室溫，與此同時(shí)，渣中夾 帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在渣罐底部；在所述第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離中，將第一、二步驟處理后的富集鈦組分的 選擇性長大-粗化的鈣鈦礦相的凝渣，經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度為+100目 -400目，采用選礦 方法將凝渣中的鈣鈦礦相選擇性地分離出來，得到含35 45% TiO2的富鈦料，與此同時(shí)， 采用磁選方法分離凝渣中沉積在渣罐底部的、聚集與長大的金屬鐵微珠，使其中含有較高 釩的金屬鐵微珠分選出來，作為含釩生鐵使用。所述改性添加劑主要成分為Ca0、CaF2、Si02、Al203、Ti02、Mg0、Zr02、SiC、SiN、AlC、 A1N、TiC、TiN、ZrC, ZrN, CaCO3> Na2CO3和K2CO3中的一種化合物或幾種化合物的混合物。從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備包括盛接含鈦高爐熔渣的保溫 渣罐和向熔渣中加入改性添加劑的加料器，其技術(shù)要點(diǎn)是所述保溫渣罐的罐體采用內(nèi)壁 涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)，在所述罐體的上蓋中心設(shè)置插入向熔渣噴出燃燒的燃料以調(diào) 節(jié)熔渣溫度的調(diào)溫槍和調(diào)溫結(jié)束后提出調(diào)溫槍插入向熔渣噴出氧化性氣體的氧槍的圓形 罐口，在所述氧槍槍體上部設(shè)置噴出氧化性氣體的同時(shí)加入所述改性添加劑的加料器。所述調(diào)溫槍采用外道通入空氣，內(nèi)道通入燃料的雙通道結(jié)構(gòu)，并通過控制流量的 儀表分別調(diào)節(jié)所述雙通道的燃料與空氣加入數(shù)量。所述加料器采用封閉罐結(jié)構(gòu)，并一次性將改性添加劑裝滿料罐，當(dāng)氧槍插入熔渣 的同時(shí)，通過加料器控制閥門調(diào)節(jié)改性添加劑加入數(shù)量與加入速度。所述氧槍采用由槍底座和槍體構(gòu)成的文氏管結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置在槍體的管口的控制 流量的儀表調(diào)節(jié)進(jìn)入的富氧氣體與惰性氣體混合的比例，以控制槍底座噴出的氧化性氣體 中氧氣的分壓。還設(shè)置利用產(chǎn)生1350_1450°C溫度的熔渣在緩慢冷卻至室溫時(shí)釋放出的大量熱能 與傳熱介質(zhì)間通過氣/液或液/液兩相流接觸進(jìn)行熱交換的換熱器。所述保溫渣罐的罐體內(nèi)壁涂敷一種使凝渣與罐內(nèi)壁不粘連，又易于將凝渣坨由罐 內(nèi)倒出的由復(fù)合氧化物組成的脫罐劑。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是本發(fā)明采用集多種技術(shù)措施于一體的從含鈦高 爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的綜合處理方法及設(shè)備，包括采用雙通道結(jié)構(gòu)的調(diào)溫槍的調(diào)溫技木、采用可調(diào)節(jié)氧氣分壓的氧槍噴吹技木、采用封閉罐結(jié)構(gòu)的加料器，并通過控制閥門 調(diào)節(jié)加入數(shù)量與加入速度的改性添加劑技木、采用罐體內(nèi)壁涂敷由復(fù)合氧化物組成的使凝 渣與罐內(nèi)壁不粘聯(lián)的脫罐技術(shù)、技術(shù)成熟的選礦分離技術(shù)以及利用產(chǎn)生1350-1450°C溫度 的熔渣在緩慢冷卻至室溫釋放出的大量熱能與傳熱介質(zhì)間通過氣/液或液/液兩相流接觸 進(jìn)行換熱的節(jié)能技術(shù)等。其中噴吹技木是使用可調(diào)式氧槍，向熔渣中噴吹氧化性氣體，使熔渣中低價(jià)鈦氧 化為高價(jià)鈦，促進(jìn)鈣鈦礦生成反應(yīng)平衡移動(dòng)；這種氧槍采用水平轉(zhuǎn)動(dòng)與上下移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，調(diào) 節(jié)氧槍噴吹的位置與方向，并且通過分別調(diào)節(jié)富氧氣體與惰性氣體的比例達(dá)到控制混合后 氣體的流量和氧氣的分壓。調(diào)溫技木是采用調(diào)溫槍向熔渣中噴入燃料，燃料燃燒放熱補(bǔ)充熱量；這種調(diào)溫槍 的雙通道結(jié)構(gòu)可將燃料與空氣混合，并且比例可調(diào)節(jié)，運(yùn)用它向熔渣中通入燃料并充分燃 燒、放熱，攪動(dòng)，將熱量傳輸?shù)饺墼惺怪杆偕郎?，?shí)現(xiàn)控制熔渣溫度在1350-1450°C范圍。添加劑技木是采用封閉罐結(jié)構(gòu)的通過閥門調(diào)節(jié)向熔渣中加入改性添加劑的加入 數(shù)量與加入速度的加料器，以調(diào)整熔渣的化學(xué)成分與物理化學(xué)性質(zhì)，控制熔渣中含鈦組分 的走向和形貌，促進(jìn)渣中鈣鈦礦相選擇性富集與長大。脫罐技術(shù)是使用脫罐劑保障凝渣可順利由渣罐內(nèi)倒出；所用脫罐劑是一種涂抹在 渣罐內(nèi)壁的功能材料，主要成分是一種復(fù)合氧化物，其作用是當(dāng)溫度改變時(shí)它的物化性質(zhì) 變化，從而使凝渣與罐內(nèi)壁不粘連，又易于將凝渣坨由罐內(nèi)倒出。選礦分離是一種成熟的技術(shù)，它將改性凝渣經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度為+100目 -400 目，充分解離后，分別用重選、浮選、或重選結(jié)合浮選的聯(lián)合并匹配輔助措施的方法，將凝渣 中的鈣鈦礦相分離出來，得到富鈦料。節(jié)能技術(shù)是利用熔渣溫度在1350-1450°C范圍，具有熱容量大、溫度高，緩慢冷卻 至室溫過程釋放大量熱能的特性。已知高爐渣的比熱容為1. 2kJ/kg · °C，如果按熔渣的平 均溫度為1300°C計(jì)，則每噸熱渣冷卻至室溫的過程中可以釋放約1.6GJ的顯熱，大約相當(dāng) 于50kg標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所產(chǎn)生的熱量。采用選擇性折出技術(shù)處理高爐渣，熔渣需要緩慢冷 卻至室溫，這為充分回收余熱提供有利條件。通過氣/液或液/液兩相流接觸式換熱器來 實(shí)現(xiàn)傳熱介質(zhì)與渣進(jìn)行熱交換，從而實(shí)現(xiàn)渣熱能的回收利用。實(shí)驗(yàn)證實(shí)緩冷過程回收余熱 時(shí)的熱回收率可超過40%。通過上述多種相關(guān)技術(shù)的集成與整合，使選擇性析出技術(shù)的適用范圍拓寬，處理 含鈦高爐渣的成分范圍從15 25% TiO2擴(kuò)展到8 30% TiO2,實(shí)現(xiàn)充分回收和更好地綜 合利用渣中鈦、夾帶鐵與熱渣能量。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1是本發(fā)明所用設(shè)備的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的一種保溫渣罐結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明的一種氧槍結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明的一種加料器結(jié)構(gòu)示意圖
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圖5是本發(fā)明的一種調(diào)溫槍結(jié)構(gòu)示意圖。圖中序號說明1加料器、2氧槍、3調(diào)溫槍、4保溫渣罐、5外罐絕熱保溫材料、6內(nèi) 罐體、7外罐體、8氣體噴出口、9罐口、10上蓋、11上蓋絕熱保溫材料、12進(jìn)氣口、13出氣口、 14槍底座、15槍體、16管口、17下料管、18調(diào)節(jié)閥門、19料倉、20料蓋、21空氣進(jìn)口、22燃料 進(jìn)口、23出氣口、24燃料管、25空氣管。
具體實(shí)施例方式根據(jù)圖1-5和實(shí)施方式詳細(xì)說明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)和工作過程。該從含鈦高爐渣 中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法，包括采用以下步驟對含鈦高爐渣處理，即第一步驟鈦組 分選擇性富集、第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大和第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離。其中含鈦 高爐渣的化學(xué)組成中鈦氧化物含量為8-30%，因此，該方法既適用于處理低鈦型高爐渣，又 有利于處理高鈦型高爐渣。在第一步驟鈦組分選擇性富集中，采用內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣 罐4盛接上述含鈦高爐熔渣，使用將燃料與空氣混合并且比例可調(diào)的調(diào)溫槍3向渣罐中 通入燃料加熱熔渣，調(diào)控熔渣溫度在1350-145(TC范圍。之后通過控制給料量和給料速度 的加料器1向熔渣中加入改性添加劑，改性添加劑的用量為熔渣總重量的 5%，并在 0. 5 3min內(nèi)加完，在加入改性添加劑的同時(shí)或之后，用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向熔 渣中噴吹氧化性氣體，使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的 流量控制在10 50升/min，氧化性氣體中氧氣的分壓控制在l_102kPa，使熔渣中分散于 各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。在第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大中，將經(jīng)步驟一使熔渣中分散于各種含鈦相中的 鈦組分在1350-1450°C溫度范圍內(nèi)選擇性地富集于鈣鈦礦相后，熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷 卻速度在0. l-5°C/min，使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化；冷卻至室溫，與此同時(shí)，渣中夾帶的 金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在渣罐底部。在第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離中，將第一、二步驟處理后的富集鈦組分的選擇 性長大-粗化的含鈣鈦礦相的凝渣，經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度為+100目 -400目，采用選礦方 法將凝渣中的鈣鈦礦相選擇性地分離出來，得到含35 45% TiO2的富鈦料，與此同時(shí)，采 用磁選方法將沉積在渣罐底部的夾帶聚集與長大的金屬鐵微珠的凝渣進(jìn)行分選，使其中的 含有較高釩的金屬鐵微珠分選出來，作為含釩生鐵使用。上述改性添加劑主要成分為Ca0、CaF2、Si02、Al203、Ti02、Mg0、Zr02、SiC、SiN、AlC、 A1N、TiC、TiN、ZrC, ZrN, CaCO3> Na2CO3和K2CO3中的一種化合物或幾種化合物的混合物。從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備主要包括盛接含鈦高爐熔渣的 保溫渣罐4和向熔渣中加入改性添加劑的加料器1、氧槍2、調(diào)溫槍3等部件。其中保溫渣 罐4的主要功能是保持選擇長大步驟要求緩慢降溫的條件，為此設(shè)計(jì)罐結(jié)構(gòu)主要由外罐絕 熱保溫材料5、內(nèi)罐體6、外罐體7、氣體噴出口 8、罐口 9、上蓋10、上蓋絕熱保溫材料11等 部件組成，其在內(nèi)罐體6的內(nèi)壁涂敷脫罐劑確保凝渣順利從罐內(nèi)倒出。罐采用雙層絕熱結(jié) 構(gòu)目的是盡量降低罐體散熱速度，若使用優(yōu)質(zhì)外罐絕熱保溫材料5以及加厚保溫層，不用 雙層結(jié)構(gòu)也能達(dá)到降低罐體散熱速度的目的。罐體的上蓋10中心設(shè)置圓形罐口 9，上蓋10 的內(nèi)側(cè)設(shè)置上蓋絕熱保溫材料11，用以減緩罐內(nèi)熱量經(jīng)上蓋逸出。在罐口 9可以插入向熔
10渣噴出燃燒的燃料以調(diào)節(jié)熔渣溫度的調(diào)溫槍3和調(diào)溫結(jié)束后從罐口 9提出調(diào)溫槍3，插入 向熔渣噴出氧化性氣體的氧槍2。氧槍2包括進(jìn)氣口 12、出氣口 13、槍底座14、槍體15、管 口 16等部件，與氧槍上部連接的機(jī)械動(dòng)力控制系統(tǒng)可調(diào)控氧槍的噴吹位置與方向，確保向 熔渣中順暢輸送氧化性氣體。在氧槍槍體15上部設(shè)置噴出氧化性氣體的同時(shí)將改性添加 劑加入熔渣的加料器1。調(diào)溫槍3主要由空氣進(jìn)口 21、燃料進(jìn)口 22、出氣口 23、燃料管24 和空氣管25等部件構(gòu)成。其采用外道通入空氣，內(nèi)道通入燃料的雙通道結(jié)構(gòu)，并通過控制 流量的儀表(圖中未示出)分別調(diào)節(jié)雙通道的燃料與空氣加入數(shù)量。加料器1包括下料管 17、調(diào)節(jié)閥門18、料倉19、料蓋20等部件。其采用封閉罐結(jié)構(gòu)，并一次性將改性添加劑裝滿 料罐。當(dāng)氧槍2插入熔渣的同時(shí)，通過加料器1的控制閥門(圖中未示出)調(diào)節(jié)改性添加 劑加入數(shù)量與加入速度。氧槍采用由槍底座14和槍體15構(gòu)成的文氏管結(jié)構(gòu)，確保噴入熔 渣中氣體具有較高流速、較大動(dòng)能、充分?jǐn)嚢枞墼_(dá)到氣/液充分接觸。通過設(shè)置在槍體 15的管口 16的控制流量的儀表(圖中未示出)調(diào)節(jié)進(jìn)入的富氧氣體與惰性氣體混合的比 例，以控制槍底座14噴出的氧化性氣體中氧氣分壓。該設(shè)備還設(shè)置利用產(chǎn)生1350-1450°C 溫度的熔渣在緩慢冷卻至室溫釋放出的大量熱能與傳熱介質(zhì)間通過氣/液或液/液兩相流 接觸進(jìn)行熱交換的換熱器(圖中未示出)。保溫渣罐4的內(nèi)罐體6的內(nèi)壁涂敷一種使凝渣 與罐內(nèi)壁不粘聯(lián)，又易于將凝渣坨由罐內(nèi)倒出的由復(fù)合氧化物組成的常用脫罐劑。實(shí)施方式1稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 13. 20% TiO2,32. 00% Ca0、ll. 26%Mg0U3. 30% Α1203、2· 36% FeO、MFe 3. 27%和24. 52% SiO20將溫度約為1210C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1350C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaO與CaF2)，改性添加劑的 用量為2g，在0.5min內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2 向熔渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍 噴吹氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量 控制在45升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在lkPa，氧化時(shí)間4min，氧化的效果是使 熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高 到1450°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，鈣鈦礦相中 鈦的富集度達(dá)到75%。此后在1450 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速 度約在0. I0C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到35 45微 米。與此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底 部。熔渣自然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中 的含有較高釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約4g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離 出金屬鐵微珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -200目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得 到含40.4% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式2稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 8. 26% TiO2,32. 07% Ca0、12. 81% Mg0、ll. 76% Α1203、2· 56% Fe0、3. 38% MFe和28. 98% SiO2。將溫度約為1200C的上述含鈦高爐漁盛裝在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的、具有空氣隔熱、絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào) 溫槍3向渣罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1320C左右。之后通過控制給料量和 給料速度的加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaF2與Al2O3)，改 性添加劑的用量為10g，在1. 5min內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可 調(diào)的氧槍2向熔渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離 的1/3，氧槍噴吹氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性 氣體的流量控制在35升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在102kPa，氧化時(shí)間2min，氧 化的效果是使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔 渣溫度升高到1445°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，， 鈣鈦礦相中鈦的富集度達(dá)到75%。此后在1445 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制 熔渣冷卻速度約在5°C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到 30 40微米。與此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫 渣罐4底部。熔渣自然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先磁選 使其中的含有較高釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約3. 5g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使 用。分離出金屬鐵微珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+200目 -400目范圍，先重選后浮選，排棄 尾礦，得到含38. 4% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式3稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 9. 38% TiO2,32. 14% Ca0、14. 56% Mg0、13. 86% Α1203、2· 87% Fe0、2. 78% MFe和24. 38% SiO2。將溫度約為1200C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1300C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaO與&02)，改性添加劑的用 量為2. 5g，在Imin內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向 熔渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴 吹氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控 制在45升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在lOkPa，氧化時(shí)間5min，氧化的效果是使 熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 1350°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到75%。此后在1350 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度約 在3°C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到35 45微米。與 此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底部。熔渣 自然冷卻到室溫，將保溫渣罐中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中的含有較高 釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約4g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離出金屬鐵微 珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -300目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得到含39. 5% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式4稱取200g含鈦高爐渣，其成分為 16. 89% TiO2,30. 19% Ca0、ll. 27%Mg0U2. 16% Α1203、3· 42% Fe0、3. 18% MFe和22. 31% SiO20將溫度約為1160C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣到1300C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaO與SiC)，改性添加劑的用 量為4g，在Imin內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向熔 渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴吹 氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控制 在50升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在102kPa，氧化時(shí)間3min，氧化的效果是使熔 渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 14500C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到78%。此后在1450 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度 約在3°C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到40 50微米。 與此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底部。熔 渣自然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中的含有 較高釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約3. 9g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離出金 屬鐵微珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -200目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得到含 41. 1% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式5稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 24. 79% TiO2,20. 14% CaO,8. 89% Mg0、13. 86% Al203、3. 10% Fe0、5. 89% MFe和20. 60% SiO2。將溫度約為1180C的上述含鈦高爐漁盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1350C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaO與SiN)，改性添加劑的用 量為3g，在Imin內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向熔 渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴吹 氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控制 在10升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在102kPa，氧化時(shí)間2min，氧化的效果是使熔 渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 1380°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到78%。此后在1380 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度約 在2°C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到40 45微米。與此 同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底部。熔渣自 然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中的含有較高 釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約4g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離出金屬鐵微 珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -200目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得到含42. TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式6稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 24. 79% TiO2,20. 14% CaO,9. 89% Mg0、13. 86% Al203、3. 10% Fe0、5. 89% MFe和19. 80% SiO2。將溫度約為1100C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1430C左右。之后通過控制給料量和給料速度的
13加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaF2與SiC)，改性添加劑的 用量為5g，在3min內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向 熔渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴 吹氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控 制在45升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在102kPa，氧化時(shí)間4min，氧化的效果是使 熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 1470°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到75%。此后在1470 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度約 在4°C /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到40 50微米。與此 同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底部。熔渣自 然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中的含有較高 釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約6g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離出金屬鐵微 珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+200目 -400目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得到含42. 3% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式7稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 24. 79% TiO2,20. 14% CaO,9. 89% Mg0、13. 86% Al203、3. 10% Fe0、5. 89% MFe和19. 80% SiO2。將溫度約為1150C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1380C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含CaO與TiC)，改性添加劑的用 量為4g，在2min內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向熔 渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴吹 氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控制 在50升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在102kPa，氧化時(shí)間5min，氧化的效果是使熔 渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 14400C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到78%。此后在1440 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度約 在；TC /min,使鈣鈦礦相選擇性長大-粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá)到40 50微米。與此 同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保溫渣罐4底部。熔漁自 然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng)磁選使其中的含有較高 釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約7g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵使用。分離出金屬鐵微 珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -200目范圍，先重選后浮選，排棄尾礦，得到含42. 8% TiO2的富鈦精礦。實(shí)施方式8稱取200g 含鈦高爐渣，其成分為 24. 79% TiO2,20. 14% CaO,9. 89% Mg0、13. 86% Al203、3. 10% Fe0、5. 89% MFe和19. 80% SiO2。將溫度約為1130C的上述含鈦高爐渣盛裝 在內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐4中，使用燃料與空氣混合的調(diào)溫槍3向渣 罐中通入燃料，燃料燃燒加熱熔渣溫度到1350C左右。之后通過控制給料量和給料速度的 加料器1的閥門手柄向熔渣中加入改性添加劑(添加劑中含TiC與CaF2)，改性添加劑的用量為4g，在2min內(nèi)加完。在加入改性添加劑之后，再用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍2向 熔渣中噴吹氧化性氣體，氧槍距離渣罐底部的距離為熔渣液面距離罐底距離的1/3，氧槍噴 吹氧化性氣體使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控 制在45升/min，氧化性氣體中的氧氣分壓控制在IO1IcPa,氧化時(shí)間3min，氧化的效果是使 熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中。氧化后熔渣溫度升高到 1410°C，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相，，鈣鈦礦相中鈦 的富集度達(dá)到77%。此后在1410 1000°C溫度范圍內(nèi)熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度 約在3°C /min，在降溫過程釋放出大量潛熱，采用氣/液兩相流接觸的換熱器進(jìn)行熱交換， 可回收40 45%熱能。緩慢冷卻使鈣鈦礦相選擇性長大_粗化，鈣鈦礦相的平均晶粒度達(dá) 到40 45微米。與此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在保 溫渣罐4底部。熔渣自然冷卻到室溫，將保溫渣罐4中的氧化凝渣倒出，凝渣經(jīng)破碎，先經(jīng) 磁選使其中的含有較高釩的金屬鐵微珠分選出來，分離出約5g金屬鐵微珠，作為含釩生鐵 使用。分離出金屬鐵微珠的凝渣再磨細(xì)至粒度在+100目 -200目范圍，先重選后浮選，排 棄尾礦，得到含41. 1% TiO2的富鈦精礦。
1權(quán)利要求
一種從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法，包括采用以下步驟對含鈦高爐渣處理，即第一步驟鈦組分選擇性富集、第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大和第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離，其特征在于所述含鈦高爐渣的化學(xué)組成中鈦氧化物含量為8 30％，在所述第一步驟鈦組分選擇性富集過程中，采用內(nèi)壁涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)的保溫渣罐盛接所述含鈦高爐熔渣，使用將燃料與空氣混合并且比例可調(diào)的調(diào)溫槍向渣罐中通入燃料加熱熔渣，調(diào)控熔渣溫度在1350 1450℃范圍；之后通過控制給料量和給料速度的加料器向所述熔渣中加入改性添加劑，改性添加劑的用量為熔渣總重量的1％～5％，在0.5～3min內(nèi)加完，加入改性添加劑的同時(shí)或之后，用噴吹位置與方向可調(diào)的氧槍向熔渣中噴吹氧化性氣體，使熔渣中低價(jià)鈦等組分氧化，氣體不斷攪動(dòng)熔渣，噴吹氧化性氣體的流量控制在10～50升/min，氧化性氣體中氧氣的分壓控制在1 102kPa，使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分選擇性地富集于鈣鈦礦相中；在所述第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大中，將經(jīng)步驟1使熔渣中分散于各種含鈦相中的鈦組分在1350 1450℃溫度范圍內(nèi)選擇性地富集于鈣鈦礦相后，熔渣緩慢降溫，控制熔渣冷卻速度在0.1 5℃/min，使鈣鈦礦相選擇性長大 粗化；冷卻至室溫，與此同時(shí)，渣中夾帶的金屬鐵微珠發(fā)生聚集與長大，鐵微珠最終沉積在渣罐底部；在所述第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離中，將第一、二步驟處理后的富集鈦組分的選擇性長大 粗化的鈣鈦礦相的凝渣，經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度為+100目～ 400目，采用選礦方法將凝渣中的鈣鈦礦相選擇性地分離出來，得到含35～45％TiO2的富鈦料，與此同時(shí)，采用磁選方法分離凝渣中沉積在渣罐底部的、聚集與長大的金屬鐵微珠，使其中含有較高釩的金屬鐵微珠分選出來，作為含釩生鐵使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法，其特征在 于所述改性添加劑主要成分有 CaO 或 CaF2、Si02、Al203、Ti02、Mg0、Zr02、SiC、SiN、AlC、AlN、 TiC、TiN、ZrC, ZrN, CaCO3> Na2CO3和K2CO3中的一種化合物或幾種化合物的混合物。
3.一種從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，包括盛接含鈦高爐熔渣的保 溫渣罐和向熔渣中加入改性添加劑的加料器，其特征在于所述保溫渣罐的罐體采用內(nèi)壁 涂敷脫罐劑的雙層絕熱結(jié)構(gòu)，在所述罐體的上蓋中心設(shè)置插入向熔渣噴出燃燒的燃料以調(diào) 節(jié)熔渣溫度的調(diào)溫槍和調(diào)溫結(jié)束后提出調(diào)溫槍插入向熔渣噴出氧化性氣體的氧槍的圓形 罐口，在所述氧槍的槍體上部設(shè)置噴出氧化性氣體的同時(shí)加入所述改性添加劑的加料器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，其特征 在于所述調(diào)溫槍采用外道通入空氣，內(nèi)道通入燃料的雙通道結(jié)構(gòu)，并通過控制流量的儀表 分別調(diào)節(jié)所述雙通道的燃料與空氣加入數(shù)量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，其特征 在于所述加料器采用封閉罐結(jié)構(gòu)，并一次性將改性添加劑裝滿料罐，當(dāng)氧槍插入熔渣的同 時(shí)，通過加料器控制閥門調(diào)節(jié)改性添加劑加入數(shù)量與加入速度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，其特征在 于所述氧槍采用由槍底座和槍體構(gòu)成的文氏管結(jié)構(gòu)，通過設(shè)置在槍體管口的控制流量的 儀表調(diào)節(jié)進(jìn)入的富氧氣體與惰性氣體混合的比例，控制槍底座噴出的氧化性氣體中氧氣的 分壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，其特征在于還設(shè)置利用產(chǎn)生1350-1450°C溫度的熔渣在緩慢冷卻至室溫時(shí)釋放出的大量熱能與傳 熱介質(zhì)間通過氣/液或液/液兩相流接觸進(jìn)行熱交換的換熱器。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵用的設(shè)備，其特征在 于所述保溫渣罐的罐體內(nèi)壁涂敷一種使凝渣與罐內(nèi)壁不粘聯(lián)，又易于將凝渣坨由罐內(nèi)倒 出的由復(fù)合氧化物組成的脫罐劑。
全文摘要
一種從含鈦高爐渣中分離出富鈦料與夾帶鐵的方法及所用設(shè)備，它可以解決現(xiàn)有高鈦型與低鈦型爐渣中鈦的回收問題，包括采用以下步驟對化學(xué)組成中鈦氧化物含量為8-30％的含鈦高爐渣處理，即第一步驟鈦組分選擇性富集、第二步驟鈣鈦礦相選擇性長大和第三步驟鈣鈦礦相選擇性分離。該工藝流程設(shè)計(jì)合理，所用設(shè)備操作方便，調(diào)節(jié)溫度和噴吹氧化性氣體控制準(zhǔn)確，既充分利用熱能，又顯著提高傳質(zhì)效率，進(jìn)一步改善熔渣流動(dòng)性，促進(jìn)渣中鈦組分選擇性地富集、長大于鈣鈦礦相中，熔渣脫罐容易，有利于實(shí)現(xiàn)熔渣中的鈦、夾帶鐵與熱能的同步回收，不僅適用于處理低鈦型高爐渣，而且更有利于處理高鈦型高爐渣，有效地拓寬了處理含鈦高爐渣的適用范圍。
文檔編號B22F9/20GK101905327SQ20101017891
公開日2010年12月8日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月21日
發(fā)明者付念新, 婁太平, 都興紅, 隋智通 申請人:隋智通