專利名稱：一種利用釩鈦次鐵精礦融態(tài)還原冶煉酸溶性鈦渣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦渣冶金領(lǐng)域，更具體地講，涉及一種能夠利用釩鈦次鐵精礦來冶煉酸溶性鈦渣的方法。
背景技術(shù)：
我國攀西地區(qū)盛產(chǎn)鈦精礦、釩鈦鐵精礦和釩鈦次鐵精礦。作為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的鈦鐵礦是各種鈦行業(yè)的主要原料，并且通常其中的鈦含量按二氧化鈦(TiO2)重量百分比計(jì)不小于 45%，全鐵(TFe)含量約為35wt%左右，F(xiàn)eO含量約為33wt%左右。釩鈦鐵精礦為標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，且通常其中的鈦含量按二氧化鈦(TiO2)重量百分比計(jì)為8% 13%，全鐵(TFe)含量約為左右，F(xiàn)eO含量約為33wt%左右。通常，釩鈦次鐵精礦是介于鈦精礦與釩鈦鐵精礦之間的礦物，由于礦相的原因其不能精選為鈦精礦，也不能精選為鐵精礦，一般將其作為煉鐵配礦原料。通常，釩鈦次鐵精礦中的鈦含量按二氧化鈦(TiO2)計(jì)算重量百分比約為 10. 5% 27.0%，全鐵(TFe)含量約為45wt%左右，F(xiàn)eO含量約為25wt%左右。例如，釩鈦次鐵精礦中的全鐵(TFe)含量約為45士2wt%，F(xiàn)eO含量約為25士 Iwt %。由于釩鈦次鐵精礦中的鈦含量較低，因此，釩鈦次鐵精礦主要用于高爐煉鐵的補(bǔ)充原料，經(jīng)高爐煉鐵工藝處理之后鈦元素進(jìn)入高爐渣中。在現(xiàn)有技術(shù)中，對高爐渣中的鈦元素進(jìn)行回收和利用的工藝通常存在成本高、回收利用工藝復(fù)雜等不足，這就造成了釩鈦次鐵精礦中的鈦元素沒有合理、經(jīng)濟(jì)的得到回收利用。此外，由于含鈦高爐渣通常采取堆放的方式處理，因此，也造成了一定的環(huán)境問題。在現(xiàn)有技術(shù)中，使用電爐冶煉鈦渣的工藝通常采用鈦精礦、碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑等為原料。通常，鈦精礦的主要組成是TiO2和狗0，其余為Si02、Ca0、Mg0、Al203和V2O5等， 而且鈦精礦中的TiO2的重量百分比約為45%以上(例如，為47%)。然而，由于鈦精礦原料的T^2品位高，所以其冶煉過程處于渣多鐵少的狀態(tài)，冶煉過程的大部分時(shí)間是在高溫狀態(tài)下熔渣，從而每爐次還原時(shí)間周期需要大約2 3. 5小時(shí)，且在還原過程中容易出現(xiàn)翻渣和塌料等現(xiàn)象。而且，整個(gè)工藝還原時(shí)間長，過分使用精料，造成低品位資源浪費(fèi)，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)落后。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種冶煉酸溶性鈦渣的方法， 以解決上述問題中的一個(gè)或多個(gè)。本發(fā)明提供了一種冶煉酸溶性鈦渣的方法，所述方法包括以下步驟將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合，加入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑，形成混合料；對所述混合料進(jìn)行還原，然后進(jìn)行渣鐵分離處理，以得到半鋼和鈦渣；對經(jīng)渣鐵分離處理得到鈦渣的表面進(jìn)行噴水，以使鈦渣的溫度在降溫過程中迅速跨越600°C 850°C溫度區(qū)間，形成酸溶性鈦渣。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述釩鈦次鐵精礦中鈦元素的含量可以按TW2重量百分比計(jì)為10. 5% 27%，所述鈦精礦中鈦元素的含量可以按TW2重量百分比計(jì)不小于45%。此外，所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合后形成的泥合含鈦物料中鈦元素的含量可以按TiO2重量百分比計(jì)為31% 40%。例如，所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦的重量比可以在1/4與2/3的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述碳質(zhì)還原劑的加入量按其中固定碳的重量可以占鈦精礦與釩鈦次鐵精礦重量之和的15% 25%，所述粘結(jié)劑按重量計(jì)可以占所述混合料重量的0.5^-0.7 ^根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述還原步驟可以包括在750°C 1150°C范圍內(nèi)的固態(tài)直接還原階段和在1300°C 1550°C溫度范圍內(nèi)的融態(tài)還原階段。此外，所述還原步驟的時(shí)間可以為150 210分鐘。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述渣鐵分離處理時(shí)的溫度可以為 1600°C 1750°C。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述渣鐵分離處理還可包括補(bǔ)加碳質(zhì)還原劑的步驟。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其中，所述碳質(zhì)還原劑可以為焦粉、碳粉或煤粉，所述粘結(jié)劑可以為浙青、廢紙漿、石油焦或重油。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明可以有效回收利用釩鈦次鐵精礦中的!^e和TiO2,有助于解決釩鈦次鐵精礦TW2的利用問題，增加了鈦精礦以外的TW2供給，使鈦、鈣、鎂和鐵的還原保持適中水平，同時(shí)兼顧鈦渣酸解中熱需求和有效鈦需求，生產(chǎn)的酸溶性鈦渣可直接用于鈦白生產(chǎn)。(2)本發(fā)明使用釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合形成新的鈦爐料結(jié)構(gòu)冶煉鈦渣，可改善電爐鈦渣冶煉的爐料結(jié)構(gòu)，降低了酸溶性鈦渣的熔融還原過程溫度，縮短了冶煉周期，優(yōu)化反應(yīng)終點(diǎn)的溫度控制，降低酸溶性鈦渣電耗水平，提高了鈦渣生產(chǎn)產(chǎn)能，且降低了鈦渣生產(chǎn)成本。(3)本發(fā)明使用釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合形成新的鈦爐料結(jié)構(gòu)可以在同等條件下增加半鋼產(chǎn)量25%，鈦渣產(chǎn)量10%，并保持熔化分離過程電爐爐況穩(wěn)定，提高了整體經(jīng)濟(jì)效益。(4)本發(fā)明中釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合形成新的鈦爐料結(jié)構(gòu)經(jīng)過電爐熔態(tài)還原，鐵和鈦的回收率均可達(dá)到90%以上，資源綜合利用率高。(5)采用本發(fā)明可利用釩鈦次鐵精礦制得不同品位的酸溶性鈦渣，產(chǎn)品應(yīng)用前景廣闊。
具體實(shí)施例方式在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例來詳細(xì)描述本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法。根據(jù)本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法包括以下步驟將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合，加入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑，形成混合料；對所述混合料進(jìn)行還原，然后進(jìn)行渣鐵分離處理，以得到半鋼和鈦渣；對經(jīng)渣鐵分離處理得到鈦渣的表面進(jìn)行噴水，以使鈦渣的溫度在降溫過程中迅速跨越600°C 850°C溫度區(qū)間，從而防止了或極大程度上降低了鈦渣在該溫度區(qū)間被金紅石化的可能性，形成酸溶性鈦渣。在本發(fā)明中，所述碳質(zhì)還原劑可以為焦粉、 碳粉或煤粉等，所述粘結(jié)劑可以為浙青、廢紙漿、石油焦或重油等。
在本發(fā)明中，所述釩鈦次鐵精礦中鈦元素的含量可以按TiO2重量百分比計(jì)為 10. 5 % 27 %，所述鈦精礦中鈦元素的含量可以按TiA重量百分比計(jì)不小于45 %。此外， 所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合后形成的混合含鈦物料中鈦元素的含量可以按T^2重量百分比(記為算為31% 40%。例如，所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦的重量比可以在1/4與2/3的范圍內(nèi)。在本發(fā)明中，將所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合后形成的混合含鈦物料中的TiO2保持在31wt% 40wt%的范圍內(nèi)，能夠得到TW2品位大約75 士 2襯％酸溶性鈦渣，并且能夠有效回收利用釩鈦次鐵精礦中的狗和TiO2,增加了鈦精礦以外的TW2 供給。在本發(fā)明中，所述碳質(zhì)還原劑的加入量可以按其中固定碳的重量占鈦精礦與釩鈦次鐵精礦重量之和的15% 25%計(jì)算，所述粘結(jié)劑按重量計(jì)可以占所述混合料重量的 0. 5% 0. 7%。在本發(fā)明中，所述還原步驟可以包括在750°C 1150°C范圍內(nèi)的固態(tài)直接還原階段和在1300°C 1550°C溫度范圍內(nèi)的融態(tài)還原階段。此外，所述還原步驟的時(shí)間可以為 150 210分鐘。本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法通過由固態(tài)直接還原階段和融態(tài)還原階段組成的兩階段還原，從而能夠加快還原速度并縮短還原時(shí)間，保持熔池的合理渣鐵比例， 熔化分離爐況穩(wěn)定，改善熔煉過程，并能夠降低酸溶性鈦渣的融態(tài)還原(也稱為熔融還原) 過程的溫度，使鈦、鈣、鎂和鐵的還原保持適中水平，兼顧鈦渣酸解中熱量需求和有效鈦需求，優(yōu)化反應(yīng)終點(diǎn)的溫度控制，降低酸溶性鈦渣電耗水平。此外，本發(fā)明的方法還提高了鈦渣生產(chǎn)產(chǎn)能，并降低了鈦渣生產(chǎn)成本。在本發(fā)明中，所述渣鐵分離處理時(shí)的溫度可以為1600°C 1750°C。此外，所述渣鐵分離處理還可包括補(bǔ)加碳質(zhì)還原劑的步驟。這里，補(bǔ)加碳質(zhì)還原劑的作用或有益效果是調(diào)節(jié)爐況，保證渣鐵有效分離。例如，補(bǔ)加的碳質(zhì)還原劑的加入量可以為原碳質(zhì)還原劑用量的 13% 17%。由本發(fā)明的方法制得的酸溶性鈦渣可作為硫酸法生產(chǎn)鈦白的原料，所制得的半鋼可鑄造成用作煉鋼冷卻劑或用作鐵合金生產(chǎn)原料的生鐵錠等。本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法也可通過以下方式來實(shí)現(xiàn)。(1)將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合均勻，然后合理配入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑。將釩鈦次鐵精礦、鈦精礦、粘結(jié)劑和碳質(zhì)還原劑按照一定比例混合。例如，釩鈦次鐵精礦與鈦精礦的重量比可以為2 8或3 7或4 6。制備入爐混合料時(shí)，粘結(jié)劑用量可以是鈦原料(釩鈦次鐵精礦與鈦精礦)重量的0. 5% 0. 7% ；碳質(zhì)還原劑的用量是以礦中100% Fe2O3轉(zhuǎn)化為狗0、90 96% FeO還原成金屬鐵、30% TiO2還原成Ti3O5以及熔池中鐵的滲碳按2%計(jì)算理論配碳量，實(shí)際配碳量為理論配碳量的95% 130%，然后再通過實(shí)際配碳量以及碳質(zhì)還原劑中的固定碳含量可得到碳質(zhì)還原劑的用量。碳質(zhì)還原劑用量按照其中固定碳的含量計(jì)算為鈦原料(釩鈦次鐵精礦與鈦精礦)重量的15% 25%。(2)將混合料裝入電爐，然后依次對混合料進(jìn)行固態(tài)直接還原和融態(tài)還原，接下來，分離渣鐵得到半鋼和酸溶性鈦渣(也可簡稱為鈦渣)。電爐固態(tài)直接還原溫度控制在 750°C 1150°C，融態(tài)還原溫度控制在1300°C 1550°C，熔化混合料所需熱源由煤粉、還原煤氣和電能等提供，總還原時(shí)間150 210分鐘。熔化分離溫度控制在1600°C 1750°C， 熔化分離時(shí)補(bǔ)加部分碳質(zhì)還原劑。
(3)渣鐵熔化分離過程在渣包中通過噴水強(qiáng)制冷卻。經(jīng)熔化分離得到半鋼和鈦渣實(shí)施表面噴水，快速冷卻，使鈦渣迅速跨越600°C 850°C溫度區(qū)間，降低制得的鈦渣被金紅石化的風(fēng)險(xiǎn)。以下，將結(jié)合具體示例來詳細(xì)描述本發(fā)明的冶煉酸溶性鈦渣的方法。示例 1采用的鈦精礦成分(wt%)如下TiO2 :45.79 ;Si02 : 3 . 45 ；全鐵(TFe) :33.40; Al2O3 1. 04 ；MgO 2. 68 ；CaO 1. 77 ；FeO :35. 70 ；MnO 0. 891，Na2O 0. 056，K20 0. 027。采用的釩鈦次鐵精礦成分(wt% )如下=TiO2 14. 81 ；SiO2 9. 21 ；TFe :45. 80 ；Al2O3 :3. 70 ；MgO 4. 00 ；CaO 2. 5 ；FeO :23. 59 ；MnO :0. 286。將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦按照(2 8)的重量比混合，形成混合礦。將混合礦、浙青和焦粉按照100 6.5 155的重量比進(jìn)行配料，形成混合料。按照批次裝入電爐進(jìn)行還原。先在大約750°C 800°C的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行固態(tài)直接還原約60min左右，然后，升溫至1500°C 1550°C進(jìn)行融態(tài)還原，融態(tài)還原的時(shí)間約為 90min左右。然后進(jìn)行渣鐵分離，渣鐵分離的熔分溫度約為1650°C，熔化時(shí)補(bǔ)加部分無煙煤調(diào)節(jié)鈦渣品位和爐況，無煙煤的補(bǔ)加量為碳質(zhì)還原劑用量的15%，經(jīng)熔化分離得到半鋼和鈦渣。通過向分離得到的鈦渣噴水以使其快速跨越600°C 850°C的溫度區(qū)間，得到的酸溶性鈦渣品位分別為76. 55%。鈦的回收率約為93%。鐵的回收率約為95%。示例 2本示例中的鈦精礦和釩鈦次鐵精礦的成分與示例1中相同。將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦按照(3 7)的重量比混合，形成混合礦。將混合礦、浙青和焦粉按照100 6.5 170 的重量比進(jìn)行配料，形成混合料。按照批次裝入電爐進(jìn)行還原。先在大約1100°C 1150°C 的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行固態(tài)直接還原約60min，然后，升溫至1300°C 1350°C進(jìn)行融態(tài)還原， 融態(tài)還原的時(shí)間約為90min。然后進(jìn)行渣鐵熔態(tài)還原分離，熔分溫度約為1650°C，熔化時(shí)補(bǔ)加部分無煙煤調(diào)節(jié)鈦渣品位和爐況，無煙煤的補(bǔ)加量為碳質(zhì)還原劑用量的15%，經(jīng)熔化分離得到半鋼和鈦渣。通過向分離得到的鈦渣噴水以使其快速跨越600°C 850°C的溫度區(qū)間，得到的酸溶性鈦渣品位分別為75. 62%。鈦的回收率約為93%。鐵的回收率約為95%。示例 3本示例中的鈦精礦和釩鈦次鐵精礦的成分與示例1中相同。將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦按照0 6)的重量比混合，形成混合礦。將混合礦、浙青和焦粉按照100 6.5 180 的重量比進(jìn)行配料，形成混合料。按照批次裝入電爐進(jìn)行還原。先在大約1100°C 1150°C 的溫度范圍內(nèi)，進(jìn)行固態(tài)直接還原約60min，然后，升溫至1300°C 1350°C進(jìn)行融態(tài)還原， 融態(tài)還原的時(shí)間約為90min。然后進(jìn)行渣鐵熔態(tài)還原分離，熔分溫度約為1650°C，熔化時(shí)補(bǔ)加部分無煙煤調(diào)節(jié)鈦渣品位和爐況，無煙煤的補(bǔ)加量為碳質(zhì)還原劑用量的15%，經(jīng)熔化分離得到半鋼和鈦渣。通過向分離得到的鈦渣噴水以使其快速跨越600°C 850°C的溫度區(qū)間，得到的酸溶性鈦渣品位分別為73. 74%。鈦的回收率約為93%。鐵的回收率約為95%。綜上所述，本發(fā)明的方法具有能夠高效利用釩鈦次鐵精礦中的!^e和TiO2、融態(tài)還原過程反應(yīng)平穩(wěn)、熔化分離過程效果好、爐況穩(wěn)定和冶煉周期短等優(yōu)點(diǎn)，并且能夠降低酸溶性鈦渣的熔融深還原過程溫度，使鈦、鈣、鎂和鐵的還原保持適中水平，兼顧鈦渣酸解中熱量需求和有效鈦需求，而且還能夠優(yōu)化反應(yīng)終點(diǎn)的溫度控制，持續(xù)降低酸溶性鈦渣電耗水平，提高鈦渣生產(chǎn)產(chǎn)能，以及降低鈦渣生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種利用釩鈦次鐵精礦融態(tài)還原冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合，加入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑，形成混合料；對所述混合料進(jìn)行還原，然后進(jìn)行渣鐵分離處理，以得到半鋼和鈦渣；對經(jīng)渣鐵分離處理得到鈦渣的表面進(jìn)行噴水，以使鈦渣的溫度在降溫過程中迅速跨越 600°C 850°C溫度區(qū)間，形成酸溶性鈦渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述釩鈦次鐵精礦中鈦元素的含量按TW2重量百分比計(jì)為10. 5% 27%，所述鈦精礦中鈦元素的含量按TW2 重量百分比計(jì)不小于45%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合后形成的混合料中鈦元素的含量按TiO2重量百分比計(jì)為31% 40%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述釩鈦次鐵精礦與鈦精礦的重量比在1/4與2/3的范圍內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述碳質(zhì)還原劑的加入量按其中固定碳的重量占鈦精礦與釩鈦次鐵精礦重量之和的15% 25%，所述粘結(jié)劑按重量計(jì)占所述混合料重量的0. 5% 0. 7%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述還原步驟包括在 750°C 1150°C范圍內(nèi)的固態(tài)直接還原階段和在1300°C 1550°C溫度范圍內(nèi)的融態(tài)還原階段。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述還原步驟的時(shí)間為150 210分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述渣鐵分離處理時(shí)的溫度為1600°C 1750°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述渣鐵分離處理還包括補(bǔ)加碳質(zhì)還原劑的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉酸溶性鈦渣的方法，其特征在于，所述碳質(zhì)還原劑為焦粉、碳粉或煤粉，所述粘結(jié)劑為浙青、廢紙漿、石油焦或重油。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用釩鈦次鐵精礦融態(tài)還原冶煉酸溶性鈦渣的方法。所述方法包括步驟將釩鈦次鐵精礦與鈦精礦混合，加入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑，形成混合料；對所述混合料進(jìn)行還原，然后進(jìn)行渣鐵分離處理，以得到半鋼和鈦渣；對經(jīng)渣鐵分離處理得到鈦渣的表面進(jìn)行噴水，以使鈦渣的溫度在降溫過程中迅速跨越600℃～850℃溫度區(qū)間，形成酸溶性鈦渣。本發(fā)明的方法能夠高效利用釩鈦次鐵精礦中的Fe和TiO2且具有融態(tài)還原過程反應(yīng)平穩(wěn)、熔化分離過程效果好、爐況穩(wěn)定、冶煉周期短電耗水平低和生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號C21B13/00GK102417944SQ20111036722
公開日2012年4月18日 申請日期2011年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月18日
發(fā)明者楊保祥 申請人:攀鋼集團(tuán)有限公司, 攀鋼集團(tuán)研究院有限公司