本發(fā)明涉及金屬冶煉領(lǐng)域，尤其涉及一種高鈦型高爐渣碳化冶煉的掛渣方法。
背景技術(shù)：
目前，攀鋼掌握了一種從高爐渣中制備ticl4的工藝新技術(shù)，其中一項關(guān)鍵技術(shù)就是攀鋼高爐渣高溫碳化工藝，該工藝簡單來說就是用電爐配碳冶煉熔融態(tài)高爐渣。從現(xiàn)在中試規(guī)模的生產(chǎn)情況來看，電爐爐襯損耗嚴(yán)重，使用壽命較低，原因在于冶煉過程中，熔融態(tài)高爐渣所富含的tio2化學(xué)活性極強，幾乎能與所有的耐火材料發(fā)生反應(yīng)，從而侵蝕耐火材料。為了避免熔渣侵蝕爐襯而影響電爐壽命，需要在爐襯上保留一定厚度的掛渣層，使熔渣與爐襯隔離。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
為了解決高爐渣高溫碳化工藝爐襯使用壽命較低等不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能夠在爐襯上設(shè)置掛渣層的高鈦型高爐渣碳化冶煉的掛渣方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：高鈦型高爐渣碳化冶煉的掛渣方法，包括以下步驟：
a、對含鈦礦、焦碳做預(yù)處理，將其磨制成粉料后預(yù)混，其中含鈦礦與焦碳的配比以反應(yīng)生成tic的含量不低于30％為準(zhǔn)；
b、將預(yù)混料加入電爐中，通電熔煉，使電極中心至爐襯內(nèi)壁之間形成流動性的熔池；
c、待熔池完全形成后，進(jìn)一步加大送電功率，完成tio2的碳化反應(yīng)；
d、碳化反應(yīng)到達(dá)臨界點后，減小送電功率，逐步降低熔池溫度，在降溫過程中，接近爐壁處的掛渣產(chǎn)物慢慢凝固并與爐襯致密結(jié)合，待掛渣層厚度達(dá)到理想厚度時，迅速提高送電功率，使剩余掛渣產(chǎn)物保持流動性從出渣口排出。
進(jìn)一步的是，步驟a中選擇的含鈦礦中tio2百分含量為35～50％，fe2o3百分含量≤3％，焦碳中固定碳含量≥80％，灰分≤5％，含鈦礦與焦碳的質(zhì)量比為1:1～1:1.5。
進(jìn)一步的是，步驟a中對原料進(jìn)行預(yù)處理時，將含鈦礦和焦碳研磨成粒度≤2mm的粉料。
進(jìn)一步的是，在步驟b中進(jìn)行通電熔煉時以熔化物料為主，熔池溫度控制在1500℃～1600℃之間。
進(jìn)一步的是，步驟c中進(jìn)行碳化反應(yīng)時，熔池溫度控制在1700℃～1750℃，以熔池劇烈翻騰，熔渣液面急劇上升，熔池中暴露出明弧作為充分反應(yīng)的依據(jù)。
進(jìn)一步的是，步驟d中以熔渣液面開始下降，熔渣明顯粘稠作為臨界點，熔池溫度逐漸下降到1450℃～1480℃。
進(jìn)一步的是，最終形成的掛渣層厚度為爐襯厚度的1/4～1/3。
本發(fā)明的有益效果是：采用本方法在爐襯上設(shè)置掛渣層，掛渣過程中溫度區(qū)間變化明顯，使得掛渣層與電爐爐襯結(jié)合更緊密，降低了掛渣層脫落的風(fēng)險，并且由于實際掛渣溫度遠(yuǎn)大于熔融態(tài)高爐渣碳化還原生成過程的溫度，可減少熔渣侵蝕掛渣層的可能性，掛渣層中起護壁作用的tic與最終產(chǎn)品的主要成分一致，不會因掛渣層脫落而污染產(chǎn)品，從而在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時大大延長了爐襯的使用壽命，節(jié)約了生成維護成本。
具體實施方式
以下通過具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
高鈦型高爐渣碳化冶煉的掛渣方法，包括以下步驟：
a、對含鈦礦、焦碳做預(yù)處理，將其磨制成粉料后預(yù)混，其中含鈦礦與焦碳的配比以反應(yīng)生成tic的含量不低于30％為準(zhǔn)；
b、將預(yù)混料加入電爐中，通電熔煉，使電極中心至爐襯內(nèi)壁之間形成流動性的熔池；
c、待熔池完全形成后，進(jìn)一步加大送電功率，完成tio2的碳化反應(yīng)；
d、碳化反應(yīng)到達(dá)臨界點后，減小送電功率，逐步降低熔池溫度，在降溫過程中，接近爐壁處的掛渣產(chǎn)物慢慢凝固并與爐襯致密結(jié)合，待掛渣層厚度達(dá)到理想厚度時，迅速提高送電功率，使剩余掛渣產(chǎn)物保持流動性從出渣口排出。
由于攀鋼高爐渣高溫碳化工藝所得的最終產(chǎn)物為tic(百分含量13～15％)，為避免掛渣層在冶煉中熔化而引入其他含鈦雜質(zhì)，需保證掛渣層中tic百分含量≥30％。在進(jìn)行原料的配比時，含鈦礦與焦碳的質(zhì)量比依tio2品位不同而有所調(diào)整，根據(jù)攀枝花當(dāng)?shù)氐V石成分，結(jié)合反應(yīng)效率和質(zhì)量等因素綜合考慮，原料最佳選擇方案為：含鈦礦中tio2百分含量為35～50％，fe2o3百分含量≤3％，焦碳中固定碳含量≥80％，灰分≤5％，含鈦礦與焦碳的質(zhì)量比為1:1～1:1.5。為了保證含鈦礦與焦炭充分反應(yīng)，最好將含鈦礦和焦碳研磨成粒度≤2mm的粉料后再進(jìn)行熔煉。
熔煉分為三個階段，第一階段為物料熔化，第二階段為碳化反應(yīng)，第三階段為凝固形成掛渣層。物料熔化階段以使電極中心至爐襯內(nèi)壁之間形成流動性較好的熔池為準(zhǔn)，熔煉溫度控制在1500℃～1600℃之間最佳。待粉狀物料完全形成熔池時，便進(jìn)行碳化反應(yīng)階段，該階段主要是使tio2與還原碳反應(yīng)生成tic，反應(yīng)過程需極高的溫度，需使熔池保持在1700℃～1750℃。判斷物料是否充分反應(yīng)，以熔池劇烈翻騰，熔渣液面急劇上升，熔池中暴露出明弧作為充分反應(yīng)的依據(jù)；判斷反應(yīng)是否結(jié)束，則以熔渣液面開始下降，熔渣明顯粘稠為臨界點，此時含鈦礦中tio2至tic的轉(zhuǎn)化率≥85％，掛渣產(chǎn)物基本形成。反應(yīng)結(jié)束后進(jìn)入熔煉的第三階段，逐漸減小輸電功率，使熔池溫度逐漸降低到1450℃～1480℃，在降溫過程中，接近爐壁處的掛渣產(chǎn)物會慢慢凝固并與爐襯致密結(jié)合，待掛渣層厚度達(dá)到理想厚度時，迅速提高送電功率，使剩余掛渣產(chǎn)物保持流動性從電爐出渣口排出。最終附著在爐襯上的掛渣形成一層保護爐襯的掛渣層，采用該方法形成的掛渣層厚度可為爐襯厚度的1/4～1/3。
實施例一：
在50kva直流電弧爐中用某種含鈦熔分渣和焦粉制得掛渣層。采用50kva直流電弧爐，原料配比為：某種含鈦熔分渣50％，石油焦60％。其中某種含鈦熔分渣中tio2含量為45％，石油焦中固定碳含量為82％，灰分為5％。首先將某種含鈦熔分渣和焦粉磨制成粒度≤2mm的粉料，混合均勻后加到直流電弧爐中開始送電冶煉。初始熔化溫度為1250℃，待溫度達(dá)到1550℃時，爐內(nèi)粉料基本全部熔化并形成流動性較好的熔池。加大送電功率，熔池溫度保持在1730±20℃，此時熔池劇烈翻騰，熔渣液面急劇上升。當(dāng)熔渣液面開始下降，熔渣明顯變粘稠后可判斷為碳化反應(yīng)基本結(jié)束，取樣檢測某種含鈦熔分渣中tio2至tic的轉(zhuǎn)化率≥85％，由此掛渣產(chǎn)物形成。隨后逐步減小送電功率，使熔池溫度緩慢下降，當(dāng)熔池中心溫度為1460℃時，接近爐壁處的掛渣產(chǎn)物慢慢凝固并與爐襯致密結(jié)合，測得掛渣層厚度為爐襯厚度的1/3，最后通過檢測分析得到掛渣層中tic百分含量為34.5％。
由此可見，采用本方法來為爐襯增設(shè)掛渣層，掛渣過程中溫度區(qū)間變化明顯，使得掛渣層與電爐爐襯結(jié)合緊密，降低了掛渣層脫落的風(fēng)險，并且由于實際掛渣溫度遠(yuǎn)大于熔融態(tài)高爐渣碳化還原生成過程的溫度，可減少熔渣侵蝕掛渣層的可能性，掛渣層中起護壁作用的tic與最終產(chǎn)品的主要成分一致，不會因掛渣層脫落而污染產(chǎn)品，從而在保證產(chǎn)品質(zhì)量的同時大大延長了爐襯的使用壽命，節(jié)約了生成維護成本，具有很好的實用性和社會經(jīng)濟價值。