外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制取微合金鐵粉新工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉的新工藝。發(fā)明人應(yīng)用隧道窯還原磨選法從釩鈦磁鐵礦中綜合利用鐵、鈦、釩的工藝技術(shù)和方法，將外熱式豎爐移植其中，替代隧道窯，發(fā)揮隧道窯還原質(zhì)量高、穩(wěn)定與豎爐單位面積處理量大、耐火材料消耗低的優(yōu)點。經(jīng)實驗室型外熱式豎爐還原試驗及其還原料及其還原料磨選分離鐵、鈦、釩試驗，集成攻克了合理選配爐管材質(zhì)與尺寸、控制還原氣氛質(zhì)量、預(yù)留爐料受熱膨脹空間，高密度壓制成略小于爐管內(nèi)徑的圓錠，爐料移動不與爐管直接接觸等技術(shù)問題，確保爐料在還原過程中運(yùn)行順暢，還原料質(zhì)量高、穩(wěn)定、不碎裂、不粘壁、不結(jié)瘤，獲得性價比高的微合金鐵粉。
【專利說明】外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制取微合金鐵粉新工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種外熱式豎爐還原磨選法從釩鈦鐵精礦中制備微合金鐵粉的新工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]國內(nèi)外生產(chǎn)粉末冶金鐵粉的方法有數(shù)十種之多，但實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的只有以高純鐵精礦和鐵鱗為原料的還原法，現(xiàn)今主導(dǎo)生產(chǎn)鐵粉的工藝仍然是以固體碳為還原劑，在隧道窯中還原高純鐵精礦或鐵鱗的方法(赫格納斯法)。本發(fā)明人在[200810143675.6]與[CN102827985A]號專利中開發(fā)出用隧道窯還原磨選法從釩鈦鐵精礦中制備微合金鐵粉的工藝和方法。根據(jù)用戶提出的增加選擇多種工藝和方法的需求，如適宜在陡峭山地建廠的工藝和方法，若采用隨道窯，則會因平整山地而大幅增加建設(shè)投資。據(jù)此，開發(fā)了本專利。
[0003]外熱式豎爐直接還原法，主要用于單一富鐵礦的塊礦或鐵精礦粉的球團(tuán)礦處理，生產(chǎn)的產(chǎn)品是供電爐冶煉的海綿鐵。1968年意大利達(dá)涅利公司與瑞士蒙特福諾公司開發(fā)的外熱式豎爐煤基直接還原煉鐵法已投入運(yùn)營(簡稱為KM法)，并為一些多山的國家采用，如緬甸第三礦業(yè)公司1981~1983年先后從意大利引進(jìn)兩套年產(chǎn)2萬T海綿鐵的KM法裝置。2007年李志忠申報了專利號為200720015482的《煤基直接還原鐵外熱式豎爐》的實用新型專利，也是處理鐵品位66%以上球團(tuán)礦。2011年陳大元；、董榮華等申報了專利號為201110441319的《氣基豎爐直接還原釩鈦磁鐵礦非高爐煉鐵工藝》的發(fā)明專利，該專利是一種內(nèi)熱式豎爐，產(chǎn)品是一種含釩、鈦的海綿鐵，經(jīng)電爐冶煉，實現(xiàn)鐵、鈦、釩的分離。經(jīng)上述檢索，尚未見到有關(guān)外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉工藝的報導(dǎo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是在自主研發(fā)專利[200810143675.6]與[20120257024.6]的基礎(chǔ)上，發(fā)明人應(yīng)用隧道窯還原磨選法從釩鈦磁鐵礦中綜合利用鐵、鈦、釩的工藝技術(shù)和方法，將外熱式豎爐移植其中，替代隧道窯，發(fā)揮隧道窯還原料質(zhì)量高、穩(wěn)定與豎爐單位面積處理量大、耐火材料耗量低的優(yōu)點，實現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)互補(bǔ)。在高500 mm、直徑55 mm的實驗室型外熱式豎爐中進(jìn)行了還原試驗，及其還原料的磨選分離鐵、鈦、釩試驗。與現(xiàn)有隧道窯還原磨選釩鈦鐵精礦制取微合金鐵粉工藝相比，取得以下技術(shù)功能效果:。
[0005]第一、外熱式豎爐還原磨選法替代隧道窯還原磨選法，能從釩鈦鐵精礦中制取出粒度一 200目65~95%、TFe品位98.5~99.5%、固溶有微量V、T1、Co、Ni的微合金鐵粉，為釩鈦鐵精礦制取微合金鐵粉及其綜合利用提供了一種新的工藝與途徑。
[0006]第二、外熱式豎爐單位面積處理量大，適宜在陡峭山區(qū)投資建廠，與隧道窯比，具有節(jié)約土地資源、減少土石方工程，投資省，規(guī)模靈活，可大可小等優(yōu)勢。
[0007]第三、豎爐還原通過預(yù)熱一燒成一冷卻三個溫度帶實現(xiàn)，爐管材料在不同溫度帶處于恒定狀態(tài)，不會交替出現(xiàn)急冷急熱的狀況，延長爐管的使用壽命，與隧道窯相比，能大幅減少耐火材料耗量，降低經(jīng)營成本。[0008]第四、設(shè)計了附圖2所示的適宜處理釩鈦鐵精礦難還原特點的新型爐體結(jié)構(gòu)、集成攻克了合理選配爐管材質(zhì)與尺寸、控制還原氣氛質(zhì)量、預(yù)留爐料受熱膨脹空間，高密度壓制成略小于爐管內(nèi)徑的圓錠，爐料移動不與爐管直接接觸等技術(shù)問題。與內(nèi)熱式豎爐比，既解決了爐料粘壁結(jié)瘤而出料困難的問題，又避免了在還原過程中氣流混雜(既有還原氣體，也有氧化氣體)的問題，確保爐料在還原過程中運(yùn)行順暢、還原料質(zhì)量穩(wěn)定、不碎裂、不粘壁、不結(jié)瘤等工藝難題。與現(xiàn)行外熱式豎爐相比，在礦物類型、產(chǎn)品品種、爐體結(jié)構(gòu)、爐管形狀與材質(zhì)、爐料制作方法、工藝過程控制等許多方面都不相同，用現(xiàn)行外熱式豎爐既不能處理釩鈦鐵精礦，也不能直接產(chǎn)出供粉末冶金制品用的微合金鐵粉。
[0009]第五、爐料在豎爐中自上而下運(yùn)動，速度靠自重和排料機(jī)調(diào)控，與隧道窯相比，有利于實現(xiàn)裝、卸料自動化，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率高。
[0010]第六、在冷卻帶安裝余熱利用裝置，輸出的高溫蒸氣可用于發(fā)電或其他用途，與隧道窯相比，能大幅節(jié)能。
[0011]第/K，除f凡欽鐵精礦外、本發(fā)明也為欽鐵精礦、菱鐵礦、揭鐵礦、紅土礦和麵狀赤鐵礦等提供了一種新的利用方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0012]為實現(xiàn)上述技術(shù)功能效果，本專利提出了以下技術(shù)方案:。
[0013]第一、經(jīng)試驗設(shè)計的外熱式豎爐爐體結(jié)構(gòu)為:一是爐體高度，根據(jù)產(chǎn)能需要，在5米~30米范圍選擇；二是圓形爐管的管徑在6(T220mm之間選擇，爐管可以為單獨(dú)的一根，也可以是多根組合；三是根據(jù)爐料在爐管內(nèi)經(jīng)歷預(yù)熱一燒成一冷卻的過程，從上到下將爐管劃分為外加熱預(yù)熱帶，外加熱溫度控制在950~1050°C (產(chǎn)出細(xì)粒微合金鐵粉)與1150~1220V (產(chǎn)出行標(biāo)微合金鐵粉)的兩種燒成制度的燒成帶(或稱還原帶)以及無外加熱源的冷卻帶；四是根據(jù)爐管在不同溫度帶的耐熱程度和圓錠爐料受熱膨脹狀況，高溫還原帶的爐管內(nèi)徑略大于預(yù)熱帶與冷卻帶爐管內(nèi)徑，為爐料圓錠的徑向熱膨脹留有足夠的徑向移動空間；五是為降低建設(shè)投資，預(yù)熱帶與冷卻帶的爐管采用粘土耐火材料，950~1050°C的燒成帶采用耐熱不銹鋼管， 1150~1220°C燒成帶采用陶瓷管；六是在冷卻帶增設(shè)余熱利用裝置，節(jié)能減排。
[0014]第二、為消除塊礦或球團(tuán)礦與爐管內(nèi)壁直接接觸、受熱膨脹粉化而粘壁結(jié)瘤的工藝故障，本專利采用磨細(xì)至-200目占85%以上的釩鈦鐵精礦與還原劑、添加劑經(jīng)配料、混勻的爐料、用自動液壓機(jī)壓制為高密度爐料圓錠，圓錠外徑為50~200 mm,并與內(nèi)徑為60~220 mm爐管內(nèi)徑一一相對應(yīng)，爐料向下移動時，因預(yù)留一定的徑向空間，確保圓錠爐料在還原過程中，都不與爐管內(nèi)壁直接接觸。
[0015]第三、采用排料機(jī)的排料速度控制爐料下行的移動速度，確保爐料在燒成帶的保溫時間為15~25小時(依不同類型釩鈦鐵精礦而定)。
[0016]第四、外熱式豎爐的加熱系統(tǒng)可以采用電加熱、煤氣和天然氣，根據(jù)建廠當(dāng)?shù)刭Y源條件，選擇任意一種作為加熱源。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為外熱式豎爐還原磨選法工藝流程圖。
[0018]圖2為外熱式豎爐結(jié)構(gòu)示意圖，圖中I為排煙罩，2為裝料器，3為保溫材料，4為為加熱腔，5為熱源，6為冷卻帶余熱利用裝置，7為圓形爐管，8為圓錠爐料，9為出料器?！揪唧w實施方式】
[0019]采用圖2工藝流程，按重量比配料，將釩鈦鐵精礦100份，與添加劑O~20份和固體還原劑15~25份混勻為爐料，其中添加劑為氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉中至少一種，固體還原劑為無煙煤、碎焦、石油焦、褐煤、焦炭中至少一種；爐料經(jīng)自動液壓機(jī)壓制成50~200mm的圓錠(小于爐管內(nèi)徑)；壓錠經(jīng)裝料機(jī)裝入外熱式豎爐還原，在950~1050°C或1150~1220°C燒成，并保溫15~25h，得到圓錠還原料；經(jīng)破碎、濕磨、磁選分離，得到微合金鐵粉的精礦和富集釩、鈦的尾礦；精礦經(jīng)精還原(或稱二次還原)、再破碎篩分、合批整形，制成粒度一200目65~95%、TFe 品位98.5~99.5%，固溶有微量V、T1、Co、Ni的微合金鐵粉。
【權(quán)利要求】
1.外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉的新工藝，其特征在于將外熱式豎爐移植其中，替代隧道窯，發(fā)揮隧道窯還原料質(zhì)量高、穩(wěn)定與豎爐單位面積處理量大、耐火材料耗量低的優(yōu)點，在高500 mm、直徑55 mm的實驗室型外熱式豎爐中進(jìn)行了還原試驗，及其還原料的磨選分離鐵、鈦、釩試驗，取得以下技術(shù)功能效果:一是外熱式豎爐還原磨選法替代隧道窯還原磨選法，能從釩鈦鐵精礦中制取出粒度一 200目65~95%、TFe品位98.5~99.5%、固溶有微量V、T1、Co、Ni的微合金鐵粉，為釩鈦鐵精礦制取微合金鐵粉及其綜合利用提供了一種新的工藝與途徑，二是外熱式豎爐單位面積處理量大，適宜在陡峭山區(qū)投資建廠，具有節(jié)約土地資源、減少土石方工程，投資省，規(guī)模靈活，可大可小等優(yōu)勢，三是豎爐還原通過預(yù)熱一燒成一冷卻三個溫度帶實現(xiàn)，爐管材料在不同溫度帶處于恒定狀態(tài)，不會交替出現(xiàn)急冷急熱的狀況，延長爐管的使用壽命，降低經(jīng)營成本，四是設(shè)計了適宜處理釩鈦鐵精礦難還原特點的新型爐體結(jié)構(gòu)、集成攻克了合理選配爐管材質(zhì)與尺寸、控制還原氣氛質(zhì)量、預(yù)留爐料受熱膨脹空間，高密度壓制成略小于爐管內(nèi)徑的圓錠，爐料移動不與爐管直接接觸等技術(shù)問題，確保爐料在還原過程中運(yùn)行順暢、還原質(zhì)量穩(wěn)定、不碎裂、不粘壁、不結(jié)瘤，五是爐料在豎爐中自上而下運(yùn)動，速度靠自重和排料機(jī)調(diào)控，有利于實現(xiàn)裝、卸料自動化，減輕勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率高，六是冷卻帶安裝余熱利用裝置，大幅節(jié)能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉新工藝，其特征在于:經(jīng)試驗設(shè)計的外熱式豎爐爐體結(jié)構(gòu)為:一是爐體高度，根據(jù)產(chǎn)能需要，在5米~30米范圍選擇，二是圓形爐管的管徑在6(T220mm之間選擇，爐管可以為單獨(dú)的一根，也可以是多根組合，三是根據(jù)爐料在爐管內(nèi)經(jīng)歷預(yù)熱一燒成一冷卻的過程，從上到下將爐管劃分為外加熱預(yù)熱帶，外加熱溫度控制在950~1050°C與1150~1220°C兩種燒成制度的燒成帶以及無外加熱源的冷卻帶，四是燒成帶的爐管內(nèi)徑略大于預(yù)熱帶與冷卻帶爐管內(nèi)徑，為爐料圓錠的徑向熱膨脹留有足夠的徑向移動空間，五是預(yù)熱帶與冷卻帶的爐管采用粘土耐火材料，950~1050°C的燒成帶采用耐熱不銹鋼管，1150~1220°C燒成帶采用陶瓷管，六是在冷卻帶增設(shè)余熱利用裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉新工藝，其特征在于:采用磨細(xì)至-200目占85%以上的釩鈦鐵精礦與還原劑、添加劑經(jīng)配料、混勻的爐料、用自動液壓機(jī)壓制為高密度爐料圓錠，圓錠外徑為50~200 mm,并與內(nèi)徑為60~220mm爐管內(nèi)徑--相對應(yīng)，爐料向下移動時，都不與爐管內(nèi)壁直接接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述外熱式豎爐還原磨選釩鈦鐵精礦制備微合金鐵粉新工藝，其特征在于:采用排料機(jī)的排料速度控制爐料下行的移動速度，爐料在燒成帶的保溫時間為15~25小時(依不同類型釩鈦鐵精礦而定)。
【文檔編號】C21B13/02GK103468849SQ201310389545
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月2日
【發(fā)明者】梁經(jīng)冬, 梁毅, 梁建昂 申請人:長沙市東新礦冶科技開發(fā)有限公司