專利名稱：一種工業(yè)微波窯爐生產(chǎn)還原鈦鐵礦的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及礦石處理領(lǐng)域，特別涉及一種エ業(yè)微波窯爐生產(chǎn)還原鈦鐵礦的エ藝方法。
背景技術(shù)：
鈦鐵礦是鐵和鈦的氧化礦物，其是提煉鈦的主要礦石。我國(guó)鈦資源豐富，儲(chǔ)量約達(dá) 100億噸，占世界鈦礦資源的80%，其中金紅石和銳鈦礦約占20%。我國(guó)鈦礦的特點(diǎn)為高品位的天然金紅石比較貧乏，低品位的復(fù)合共生礦儲(chǔ)量比較大。近年來，隨著鈦エ業(yè)的發(fā)展，天然金紅石資源日益枯竭，因此對(duì)儲(chǔ)藏豐富的鈦鐵礦資源的開發(fā)利用越來越受到人們的重視。鈦鐵礦雖然儲(chǔ)量豐富，但是鈦品位較低，若直接使用其進(jìn)行鈦エ業(yè)生產(chǎn)存在效率低、流程長(zhǎng)、“三廢”量大和成本高等問題。因此，鈦鐵礦一般都需要預(yù)先進(jìn)行富集。從冶金角度來看，富集鈦鐵礦的方法有很多，現(xiàn)有技術(shù)大多采用燒結(jié)合成法，通常采用碳熱還原法富集鈦鐵礦，具體如采用隧道窯或饅頭窯為主要還原設(shè)備，將鈦鐵礦與還原劑和脫硫劑進(jìn)行加熱還原，再經(jīng)冷卻粉碎、篩分、磁選而得。但是采用上述設(shè)備具有溫度難于控制，生產(chǎn)效率等缺點(diǎn)。為了解決上述問題，現(xiàn)有技術(shù)還有采用回轉(zhuǎn)窯爐進(jìn)行還原鈦鐵礦的還原，該方法是其是以油氣為熱源，或者電阻加熱燒結(jié)輥道窯，將鈦鐵礦與還原劑和脫硫劑進(jìn)行加熱還原，再經(jīng)冷卻粉碎、篩分、磁選、氣流磨摻和而得。例如申請(qǐng)?zhí)枮?00410015172. 2的中國(guó)專利公開了ー種回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)還原鈦鐵礦的方法，該方法是將原料送入回轉(zhuǎn)窯爐內(nèi)，在還原氛圍下進(jìn)行加熱還原，高溫帶加熱還原的溫度為1050°C 1180°C，還原后經(jīng)冷卻、篩分、磁選、撞擊風(fēng)選、摻和而得。采用現(xiàn)有回轉(zhuǎn)窯爐來還原鈦鐵礦雖可在一定程度上提高生產(chǎn)的連續(xù)性能，但是仍存以下兩方面的問題第一，物料受熱不均勻，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，成品率較低；第二，窯爐エ 作功率較高，需達(dá)250KW · h，耗能較較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種鈦鐵礦的還原方法，該方法成品率高，耗能低。有鑒于此，本發(fā)明提供一種鈦鐵礦的還原方法，包括以下步驟以鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑為原料，將所述原料送入微波高溫窯爐內(nèi)依次進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)和冷卻，然后依次進(jìn)行粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和；燒結(jié)過程中向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波至所述微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為600°C 800°C。優(yōu)選的，所述所述微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為700°C 800°C。優(yōu)選的，所述燒結(jié)的時(shí)間為Ih 池。
優(yōu)選的，所述燒結(jié)帶微波的功率為9KW/h。優(yōu)選的，所述鈦鐵礦和還原劑的重量比為1 (0.4 1)。優(yōu)選的，所述脫硫劑和還原劑的重量比為(0.04 0. 1) 1。優(yōu)選的，所述燒結(jié)具體為將預(yù)熱后的原料送入燒結(jié)保溫區(qū)，所述燒結(jié)保溫區(qū)設(shè)有微波通道，所述微波通道與磁控管相連，燒結(jié)過程中，磁控管通過微波通道向燒結(jié)保溫區(qū)的原料發(fā)射頻率為M50MHz的微波至燒結(jié)保溫區(qū)的還原溫度為600°C 800°C。優(yōu)選的，所述預(yù)熱具體為將所述原料依次送入預(yù)熱區(qū)和升溫區(qū)，所述預(yù)熱區(qū)的溫度為200°C 400°C，升溫區(qū)的溫度為400°C 600°C。優(yōu)選的，所述冷卻的方式為水冷。本發(fā)明提供一種鈦鐵礦的還原方法，該方法采用微波高溫窯爐，在燒結(jié)過程中向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波，由于鈦鐵礦原料是良好的吸波材料并且其能與頻率為 2450MHz的微波發(fā)生耦合。因此在上述微波的作用下，原料能夠迅速的由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，提高了原料受熱的均勻性，使鈦鐵礦充分參與還原反應(yīng)， 有利于提高產(chǎn)品的品位；此外，此種加熱方式能使原料在短時(shí)內(nèi)達(dá)到還原反應(yīng)所需溫，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。因此，采用本發(fā)明提供的方法制備鈦鐵礦具有產(chǎn)品成品率高，能耗低的特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明提供的方法還原鈦鐵礦能夠節(jié)省電能50% 70 %，產(chǎn)品成品率達(dá)到90 %以上。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例采用的微波高溫窯爐結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了進(jìn)一歩理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)ー步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的限制。本發(fā)明實(shí)施例公開了ー種鈦鐵礦的還原方法，包括如下步驟以鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑為原料，將所述原料送入微波高溫窯爐內(nèi)依次進(jìn)行加熱、燒結(jié)和冷卻，然后依次進(jìn)行粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和；燒結(jié)過程中向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波至所述微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為600°C 800°C。本發(fā)明為了提高物料受熱的均勻性，考慮以微波高溫窯爐作為鈦鐵礦的還原設(shè)備，采用微波加熱的方式提供還原反應(yīng)所需熱能。本發(fā)明采用微波加熱的原因具體在于首先，鈦鐵礦和炭都是良好的吸波物質(zhì)，適于進(jìn)行微波加熱；其次，相對(duì)于現(xiàn)有的依靠發(fā)熱體傳遞通過對(duì)流、傳導(dǎo)或輻射傳遞熱能的方式，微波加熱是利用特定波段的微波與材料的基體結(jié)構(gòu)的耦合，使被加熱物體由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，有利于鈦鐵礦充分參與還原反應(yīng)，提高產(chǎn)品品位；最后，微波加熱速度快，可使原料在短時(shí)內(nèi)達(dá)到還原反應(yīng)所需溫度，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。上述方法使用的原料包括鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑。其中，鈦鐵礦和還原劑的重量比優(yōu)選為1 (0.4 1)，更優(yōu)選為1 (0.6 0.9)。還原劑可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的材料，具體如煤灰。脫硫劑與還原劑的用量比優(yōu)選為(0.04 0.1) 1，更優(yōu)選為 (0.07 0.8) 1。脫硫劑可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的材料，具體如石灰。上述方法首選將原料先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱的目的在于去除原料中的水分，提高鈦鐵礦的孔隙率，并便于進(jìn)行后續(xù)的還原步驟。加熱的溫度優(yōu)選為200°C 600°C，時(shí)間優(yōu)選為 0.紐 2h。作為優(yōu)選方案，預(yù)熱按照如下方式進(jìn)行將所述原料依次送入預(yù)熱區(qū)和升溫區(qū)， 預(yù)熱區(qū)的溫度為200°C 400°C，升溫區(qū)的溫度為400°C 600°C。預(yù)熱后的物料繼續(xù)進(jìn)行燒結(jié)的步驟，此步驟是鈦鐵礦發(fā)生還原反應(yīng)的エ序。同時(shí)還需要向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波，該頻率的微波能夠與原料發(fā)生耦合，使原料從內(nèi)至外迅速加熱至還原反應(yīng)所需溫度600°C 800°C，優(yōu)選加熱至微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為700°C 800°C。由于上述方法加熱速度快，能明顯提高還原劑的還原能力， 并且原料受熱均勻，因此本發(fā)明燒結(jié)時(shí)間較短，優(yōu)選控制為Ih 池。燒結(jié)帶微波的功率優(yōu)選為9KW/h。本發(fā)明的燒結(jié)步驟優(yōu)按照如下方式進(jìn)行將預(yù)熱后的原料送入燒結(jié)保溫區(qū)，燒結(jié)保溫區(qū)內(nèi)設(shè)有微波通道，微波通道與磁控管相連，燒結(jié)過程中，磁控管通過微波通道向燒結(jié)保溫區(qū)的原料發(fā)射頻率為M50MHz的微波至燒結(jié)保溫區(qū)的還原溫度為600°C 800°C。燒結(jié)反應(yīng)后將還原半成品進(jìn)行冷卻，優(yōu)選采用水冷的冷卻方式。作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知內(nèi)容，為了避免還原后的鈦鐵礦再次被氧化，上述預(yù)熱、燒結(jié)和冷卻均在還原保護(hù)氣氛下進(jìn)行，窯爐內(nèi)氣壓優(yōu)選設(shè)為0. 5atm 0. 5atm+300pao冷卻后將物料依次進(jìn)行粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和，便得到鈦鐵礦還原產(chǎn)品。 粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和可以按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方式進(jìn)行，本發(fā)明對(duì)此并無特別限制。本發(fā)明優(yōu)選采用如圖1所示的微波高溫窯爐，包括爐體，爐體從入料ロ 11至出料ロ 12依次設(shè)有預(yù)熱區(qū)101、升溫區(qū)102、燒結(jié)保溫區(qū) 103和冷卻區(qū)104 ；升溫區(qū)102內(nèi)設(shè)有設(shè)有抽風(fēng)機(jī)2 ；燒結(jié)保溫區(qū)103設(shè)有微波波源通道131，通道ロ另一端與磁控管3相連；預(yù)熱區(qū)101、升溫區(qū)102、燒結(jié)保溫區(qū)103內(nèi)均設(shè)有熱電偶5 ；
螺桿式推進(jìn)器4，用于推動(dòng)原料；電控系統(tǒng)(未在圖中標(biāo)出)，用于控制爐膛內(nèi)部的溫度和磁控管3。整條窯體為流線型，外加循環(huán)，降溫水冷外套；磁控管總額定功率為75士 10KW，輥道與窯體之間用保溫材料為硅酸鋁玻璃纖維。工作時(shí)，爐內(nèi)采用還原氣氛。采用上述微波高溫窯爐還原鈦鐵礦的エ藝具體為將鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑按照比例混合得到原料。將原料放入匣缽內(nèi)后放在承燒板上，在螺桿式推進(jìn)器的推動(dòng)下，原料隨道進(jìn)入預(yù)熱區(qū)加熱，控制預(yù)熱區(qū)溫度為200°C 400°C。原料隨輥道進(jìn)入升溫區(qū)加熱，控制升溫區(qū)溫度為400°C 600°C。原料隨輥道進(jìn)入燒結(jié)保溫區(qū)加熱，同控制磁控管向燒結(jié)保溫區(qū)內(nèi)發(fā)射頻率為 2450MHz的微波，微波功率設(shè)為9KW/h，控制燒結(jié)保溫區(qū)的溫度為600°C 800°C，
原料隨輥道進(jìn)入冷卻區(qū)冷卻。原料由螺桿式推進(jìn)器送出窯爐燒結(jié)線，進(jìn)入外循環(huán)，然后取出經(jīng)粉碎、篩分去除粗煤粒、磁選、氣流磨去除游離的小煤粒和煤粉，摻和。由上述內(nèi)容可知，現(xiàn)對(duì)于現(xiàn)有的鈦鐵礦還原方法，本發(fā)明的燒結(jié)エ序中向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波，原料由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，提高了原料受熱的均勻性，使鈦鐵礦充分參與還原反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品的品位；此外，由于微波加熱速度快，由此縮短了原料發(fā)生還原反應(yīng)所需溫度的時(shí)間，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。因此，采用本發(fā)明提供的方法制備鈦鐵礦具有產(chǎn)品成品率高，能耗低的特點(diǎn)。為了進(jìn)一歩理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的鈦鐵礦還原方法進(jìn)行描述。本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。以下實(shí)施例均采用如圖1所示的微波高溫窯爐，輥道為莫來石矩形。還原劑均為煤粉，脫硫劑均為石灰。實(shí)施例1本實(shí)施使用的原料包括鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑，鈦鐵礦和還原劑的重量比為 1 0.5，還原劑和脫硫劑的用量比為1 0.07。1、將原料放入匣缽內(nèi)后放在承燒板，在螺桿式推進(jìn)器的推動(dòng)下，原料隨道進(jìn)入預(yù)熱區(qū)加熱1小時(shí)，控制預(yù)熱區(qū)溫度為300°C。2、原料隨輥道進(jìn)入升溫區(qū)加熱1小時(shí)，控制升溫區(qū)溫度為500°C，開啟抽風(fēng)機(jī)，抽
出有害氣體和粉末雜質(zhì)。3、原料隨輥道進(jìn)入燒結(jié)保溫區(qū)加熱1小吋，同控制磁控管向燒結(jié)保溫區(qū)內(nèi)發(fā)射頻率為M50MHz的微波，微波功率設(shè)為9KW/h，控制燒結(jié)保溫區(qū)的溫度為750°C。4、原料隨輥道進(jìn)入冷卻區(qū)冷卻3小吋，至冷卻至100°C。5、原料由螺桿式推進(jìn)器送出窯爐燒結(jié)線，進(jìn)入外循環(huán)，全過程采用還原性氣氛流量計(jì)控制。摻和。 1800KW


0.4，還原劑和脫硫劑的用量比為1 0.05
6、將物料取出經(jīng)粉碎、篩分去除粗煤粒、磁選、氣流磨去除游離的小煤粒和煤粉，
該生產(chǎn)線的能力24hX10板X6KG = 1440kg/日，額定消耗電能75KWXMh = h，實(shí)際消耗總電能50KW · h，節(jié)約電耗50% 70%，成品率約為95%。 實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于 原料中鐵礦和還原劑的重量比為1 預(yù)熱區(qū)溫度為250°C ； 升溫區(qū)溫度為400°C ； 燒結(jié)保溫區(qū)溫度為600°C。 本實(shí)施例制得的產(chǎn)品成品率為92%, 實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于 原料中鐵礦和還原劑的重量比為1 預(yù)熱區(qū)溫度為40°C ；
0.8，還原劑和脫硫劑的用量比為1 0.06
升溫區(qū)溫度為600°C ；燒結(jié)保溫區(qū)溫度為800°C。本實(shí)施例制得的產(chǎn)品成品率為94%。由上述結(jié)果可知，相對(duì)于現(xiàn)有的鈦鐵礦生產(chǎn)エ藝，本發(fā)明提供的方法能耗較低節(jié)約電耗50 % 70 %，并且產(chǎn)品成品率較高，超過90 %。以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
1.一種鈦鐵礦的還原方法，其特征在干，包括以下步驟以鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑為原料，將所述原料送入微波高溫窯爐內(nèi)依次進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)和冷卻，然后依次進(jìn)行粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和；燒結(jié)過程中向原料發(fā)射頻率為M50MHZ的微波至所述微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為600°C 800°C。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述所述微波高溫窯爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為700°C 800°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述燒結(jié)的時(shí)間為Ih 池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述燒結(jié)帶內(nèi)微波的功率為9KW/h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述鈦鐵礦和還原劑的重量比為 1 (0. 4 1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述脫硫劑和還原劑的重量比為 (0. 04 0. 1) 1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述燒結(jié)具體為將預(yù)熱后的原料送入燒結(jié)保溫區(qū)，所述燒結(jié)保溫區(qū)設(shè)有微波通道，所述微波通道與磁控管相連，燒結(jié)過程中， 磁控管通過微波通道向燒結(jié)保溫區(qū)的原料發(fā)射頻率為M50MHz的微波至燒結(jié)保溫區(qū)的還原溫度為600°C 800°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述預(yù)熱具體為將所述原料依次送入預(yù)熱區(qū)和升溫區(qū)，所述預(yù)熱區(qū)的溫度為200°C 400°C，升溫區(qū)的溫度為400°C 600°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的還原方法，其特征在干，所述冷卻的方式為水冷。
全文摘要
本發(fā)明提供一種鈦鐵礦的還原方法，包括以鈦鐵礦、還原劑和脫硫劑為原料，將原料送入微波高溫窯爐內(nèi)依次進(jìn)行預(yù)熱、燒結(jié)和冷卻，然后依次進(jìn)行粉碎、篩分、磁選和氣流磨摻和；燒結(jié)過程中向原料發(fā)射頻率為2450MHz的微波至爐內(nèi)燒結(jié)帶的還原溫度為600℃～800℃。該方法燒結(jié)工序中向原料發(fā)射頻率為2450MHz的微波，原料由內(nèi)向外快速吸收微波能量，保證材料整體均一發(fā)熱，提高了原料受熱的均勻性，使鈦鐵礦充分參與還原反應(yīng)，有利于提高產(chǎn)品的品位；由于微波微波加熱速度快，由此縮短了原料發(fā)生還原反應(yīng)所需溫度的時(shí)間，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期的同時(shí)降低了能耗。因此，采用本發(fā)明提供的方法制備鈦鐵礦具有產(chǎn)品成品率高，能耗低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C22B34/12GK102534264SQ201210044108
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者劉伏初, 李蔚霞, 陶立平 申請(qǐng)人:湖南陽(yáng)東微波科技有限公司