一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法
【專利摘要】一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法，屬于高爐渣利用【技術(shù)領(lǐng)域】。工藝步驟為：熔融含鈦高爐渣、鋁錠和CaO按一定質(zhì)量比放入真空爐，真空爐通一定量氬氣攪拌進(jìn)行鋁熱預(yù)還原，預(yù)還原完成后，向真空爐內(nèi)加入一定量的鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，液態(tài)熔渣緩冷磨細(xì)形成干渣粉，干渣粉用于浸出Al2O3。最終冶煉的硅鈦合金鑄錠中鋁和氧含量低，干渣粉中Al2O3以容易浸出的12CaO·7Al2O3形式存在。優(yōu)點(diǎn)在于，工藝流程簡單，不需要消耗新能源，無二次廢渣產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量好，實(shí)現(xiàn)了含鈦高爐渣的清潔生產(chǎn)和高效利用。
【專利說明】一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高爐渣利用【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是提供了一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法，熔融含鈦高爐洛生產(chǎn)娃鈦合金聯(lián)合提取Al2O3O 【背景技術(shù)】
[0002]我國釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量豐富，占世界已探明儲(chǔ)量的35%左右，但鈦資源利用率很低，只有20%左右。f凡欽磁鐵礦聞爐冶煉是最成熟的工藝，但只能提取鐵和鑰；，而欽則進(jìn)入高爐渣，形成含Ti022 2%~25%的高鈦型高爐渣，難以利用。目前，我國含鈦高爐渣累計(jì)排放已達(dá)5000多萬噸，并且每年以300多萬噸的速度增加。這些渣除一小部分用于生產(chǎn)建筑材料外，其余大部分都堆存，不僅危害生態(tài)環(huán)境，而且造成鈦資源的浪費(fèi)。因此，開發(fā)出含鈦高爐渣綜合利用新工藝，提取其中的有價(jià)金屬，是迫切需要解決的技術(shù)難題。
[0003]針對含鈦高爐渣的綜合利用，國內(nèi)主要開展了以下幾方面的研究。一是用于生產(chǎn)水泥、混凝土和礦渣棉等建筑材料。含鈦高爐渣用于生產(chǎn)建筑材料是可行的，但只是一種低層次低附加值的粗放型利用，沒有實(shí)現(xiàn)渣中有效組分尤其是TiO2的高效利用。二是采用酸法處理含鈦高爐渣提取Ti02。酸法處理一般是通過硫酸對含鈦高爐渣酸解浸取，分離其中的鐵、鎂、鋁、鈣等成分以實(shí)現(xiàn)對鈦的富集。該技術(shù)雖然在一定程度上可以富集鈦，但酸解浸取不徹底，富集的鈦中雜質(zhì)組分含量高，不能實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)組分與鈦的完全分離。三是采用堿法處理含鈦高爐渣提取Ti02。堿法處理是在高溫下，用NaOH與含鈦高爐渣進(jìn)行熔鹽反應(yīng)，使其中的鈦、硅、鋁氧化物與NaOH反應(yīng)生成可分離的氧酸鈉鹽。該技術(shù)雖然也能夠在一定程度上富集TiO2，但堿耗量大，鈦的富集效果差，尤其是高溫熔鹽反應(yīng)能耗高，污染嚴(yán)重，難以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。四是采用酸堿混合法處理含鈦高爐渣提取TiO2。該法是先用酸酸解浸取鐵、鎂、鋁、鈣的氧化物，然后用NaOH與鈦、硅過濾渣反應(yīng)除去SiO2,從而得到富鈦料。該法雖然綜合了酸除去鐵、鎂、鋁、鈣氧化物，堿除去SiO2的優(yōu)點(diǎn)，但仍然存在分離效果差，設(shè)備腐蝕、環(huán)境污染等問題。五是對含鈦高爐渣高溫改性處理選擇性分離鈣鈦礦。通過對含鈦高爐渣高溫氧化改性處理后改變含鈦高爐渣礦相組成，渣中鈦組分轉(zhuǎn)移至鈣鈦礦相實(shí)現(xiàn)TiO2的選擇性富集，然后通過選礦分離出鈣鈦礦富鈦料。該方法雖然成本低廉，工藝流程短，但由于鈣鈦礦晶粒大小不一，且鈣鈦礦與尖晶石共生，單體解離效果差，造成TiO2的回收率低。六是含鈦高爐渣高溫碳化一低溫氯化制取TiCl4。在還原溫度170(TC左右，含鈦高爐渣配碳生成碳化鈦，冷卻破碎后的碳化鈦在氯化爐里氯化生成TiCl4。該技術(shù)雖然可以較好的回收TiO2，但高溫碳化能耗大，低溫氯化污染嚴(yán)重。七是含鈦高爐渣利用硅鐵還原生產(chǎn)鐵硅鈦合金。含鈦高爐渣硅鐵還原雖然可以得到鐵硅鈦合金，但由于硅還原TiO2的能力差，所以硅鐵的消耗量大，產(chǎn)品中氧含量高，鈦回收率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法，具有工藝流程簡單，不需要消耗新能源，無二次廢渣產(chǎn)生，產(chǎn)品質(zhì)量好的特點(diǎn)。新方法解決了含鈦高爐渣傳統(tǒng)利用工藝能源消耗大，工藝步驟繁雜，資源回收率低的問題。實(shí)現(xiàn)了含鈦高爐渣中鈦、硅、鋁等組分的綜合利用。
[0005]本發(fā)明的工藝步驟為:熔融含鈦高爐渣、鋁錠和CaO按一定質(zhì)量比放入真空爐，真空爐通一定量氬氣攪拌進(jìn)行鋁熱預(yù)還原，預(yù)還原完成后，向真空爐內(nèi)加入一定量的鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，液態(tài)熔渣緩冷磨細(xì)形成干渣粉，干渣粉用于浸出A1203。最終冶煉的硅鈦合金鑄錠中鋁和氧含量低，干渣粉中Al2O3以容易浸出的12Ca0.7A1203 形式存在。
[0006]所述的熔融含鈦高爐渣、鋁錠和CaO的質(zhì)量比為:100: (20~25): (5~15)。加入鋁錠是對熔融含鈦高爐渣進(jìn)行預(yù)還原，將SiO2和絕大部分TiO2還原為Si和Ti ;加入CaO是與Al2O3化合生成易于浸出的12Ca0.7A1203。
[0007]所述的氬氣通入量為噸渣5~20m3。通入氬氣是對熔池進(jìn)行攪拌，增強(qiáng)熔渣與還原劑的接觸，促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)快速進(jìn)行。
[0008]所述的鈣粒添加量為含鈦高爐渣質(zhì)量的1%~5%。加入鈣粒是對熔融含鈦高爐渣進(jìn)行終還原，將少量未還原的TiO2還原為Ti，降低了硅鈦合金中的鋁含量和氧含量。
[0009]本工藝的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)在于:
[0010](I)本發(fā)明熔融含鈦高爐渣綜合利用新方法充分利用了熔渣物理熱和化學(xué)反應(yīng)熱，不需要消耗新能源。熔融高爐渣能夠與鋁錠直接反應(yīng)，不需要引燃劑，而且鋁熱反應(yīng)是放熱反應(yīng)，可以提高熔渣溫度，降低爐渣粘度，實(shí)現(xiàn)爐渣和金屬液的分離。
[0011](2)本發(fā)明熔融含鈦高爐渣綜合利用新方法實(shí)現(xiàn)了熔渣的完全利用，沒有二次廢渣產(chǎn)生。含鈦高爐渣中的T iO2和SiO2還原生成硅鈦合金，干渣可以浸出Al2O3作為電解鋁的原料，浸出尾渣可以返回?zé)?結(jié)再生利用。
[0012](3)本發(fā)明生產(chǎn)的硅鈦合金中鋁和氧含量少，可以用于特殊鋼冶煉。采用鈣粒終還原可以降低合金中TiO含量，氬氣攪拌可以減少合金中Al2O3夾雜，降低鋁含量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1:
[0015](I)熔融含鈦高爐渣化學(xué)成分如下:Ti0222.19%、Ca026.55%、Mg08.32%、Si0223.71%、Α120313.70%、TFe3.52%。
[0016](2)工藝步驟:將熔融含鈦高爐渣100kg，鋁錠23.2kg，CaOl0.3kg裝入真空爐，吹
0.5m3氬氣攪拌進(jìn)行預(yù)還原，預(yù)還原結(jié)束后加入2.3kg鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，熔渣緩冷磨細(xì)后進(jìn)行Al2O3浸出。結(jié)果表明可以得到硅鈦合金鑄錠26.8kg，浸出 Α120348.6kg，浸出率達(dá)到 82%。
[0017]實(shí)施例2:
[0018](I)熔融含鈦高爐渣化學(xué)成分如下:Ti0223.43%、Ca027.42%、Mg08.03%、Si0221.71%、Α120313.75%、TFe3.24%。
[0019](2)工藝步驟:將熔融含鈦高爐渣100kg，鋁錠21.5kg，Ca05.2kg裝入真空爐，吹1.5m3氬氣攪拌進(jìn)行預(yù)還原，預(yù)還原結(jié)束后加入4.7kg鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，熔渣緩冷磨細(xì)后進(jìn)行Al2O3浸出。結(jié)果表明可以得到硅鈦合金鑄錠26.5kg，浸出 Α120350.2kg，浸出率達(dá)到 86%。
[0020]實(shí)施例3:
[0021](I)熔融含鈦高爐渣化學(xué)成分如下:Ti0224.82%、Ca023.88%、Mg07.82%、Si0224.16%、Α120312.80%、TFe3.86%。
[0022](2)工藝步驟:將熔融含鈦高爐渣100kg，鋁錠24.0kg, Ca012.1kg裝入真空爐，吹2m3氬氣攪拌進(jìn)行預(yù)還原，預(yù)還原結(jié)束后加入3.7kg鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，熔渣緩冷磨細(xì)后進(jìn)行Al2O3浸出。結(jié)果表明可以得到硅鈦合金鑄錠29.2kg，浸出 Α120355.6kg，浸出率達(dá)到 91%。
【權(quán)利要求】
1.一種熔融含鈦高爐渣綜合利用的方法，其特征在于，工藝步驟為:熔融含鈦高爐渣、鋁錠和CaO按一定質(zhì)量比放入真空爐，真空爐通一定量氬氣攪拌進(jìn)行鋁熱預(yù)還原，預(yù)還原完成后，向真空爐內(nèi)加入一定量的鈣粒進(jìn)行終還原，終還原后的金屬液澆鑄成硅鈦合金鑄錠，液態(tài)熔渣緩冷磨細(xì)形成干渣粉，干渣粉用于浸出ai2o3。
2.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的熔融含鈦高爐渣、鋁錠和CaO的質(zhì)量比為:100:(20~25): (5~15)。
3.根據(jù)權(quán)利要求書I所述的方法，其特征在于，所述的氬氣通入量為噸渣5~20m3。
4.根據(jù)權(quán)利要求書I 所述的方法，其特征在于，所述的鈣粒添加量為含鈦高爐渣質(zhì)量的1%~5% ο
【文檔編號(hào)】C22B34/12GK103484683SQ201310475662
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月12日
【發(fā)明者】齊淵洪, 高建軍, 嚴(yán)定鎏, 劉和平 申請人:鋼鐵研究總院