快速還原熔煉含鈦爐渣的方法技術

本發明專利技術屬于鈦金屬冶煉領域，具體涉及快速還原熔煉含鈦爐渣的方法。本發明專利技術要解決的技術問題是現有還原含鈦爐渣方法的熔化升溫時間長，還原劑加料用時長，還原劑與熔渣混合不均勻，冶煉周期長，鈦氧化物轉化為碳化鈦的轉化率低，電耗高。本發明專利技術解決上述技術問題的方案是提供一種快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，包括以下步驟：a、將還原劑與剛出爐的熱含鈦爐渣混合后一起加入到還原爐中，在1500℃～1650℃預還原；b、預還原后，將溫度升至1600℃～1750℃，補加還原劑進一步高溫還原熔煉；c、熔煉結束后，停止加熱，出渣，得到碳化鈦爐渣。本發明專利技術提供的方法，整個過程熱量損失小，還原反應快，時間短、能耗低。

【技術實現步驟摘要】
快速還原熔煉含鈦爐渣的方法
本專利技術屬于鈦金屬冶煉領域，具體涉及快速還原熔煉含鈦爐渣的方法。
技術介紹
鈦是一種重量輕，強度高，具有金屬光澤，抗腐蝕能力強的稀有金屬。在采用釩鈦磁鐵礦冶金的過程中，會產生一些含鈦的冶金爐渣，比如含鈦高爐渣、直接還原爐渣等，這些爐渣中的鈦(以TiO2計)通常在15％～35％左右。由于鈦含量較高，這些爐渣通常不適宜用來制備建材、水泥等，為避免堆放造成環境污染及資源浪費，必須對這些爐渣加以回收利用。對這些爐渣中鈦資源的回收利用，一是用酸處理制備鈦白，但由于雜質含量高，耗酸量大且制備的產品質量達不到高的要求；另一種處理方法是采用氯化的方法制備四氯化鈦，再轉化為鈦白等產品，但氯化溫度過高，雜質元素參與反應會堵塞氯化爐。一種大規?；厥者@些爐渣中鈦的方法，就是高溫熔融還原，將其中的鈦轉化為碳化鈦，使TiC含量達到10％～25％，其余為鈣、硅、鎂、鋁等硅酸鹽的碳化鈦爐渣。現有的還原這些含鈦爐渣的方法通常是將冷態或熱態的含鈦爐渣裝入電爐或礦熱爐中，升溫加熱至一定溫度后，再加入還原劑，通過反應將爐渣中的二氧化鈦還原為碳化鈦。存在熔化升溫時間長，還原劑加料用時長，還原劑與熔渣混合不均勻，冶煉周期長，鈦氧化物轉化為碳化鈦的轉化率低，電耗高等缺點，造成整個工藝的經濟性大打折扣，產業化前景微弱。然而，由于含鈦爐渣本身是一種冶金副產品，綜合利用難度大，要將其轉化為高附加值的富鈦原料或產品，必須考慮的就是轉化工藝的經濟性與規模性。即需要開發的是一條簡單的、低成本的處理路線，資源化利用的同時，還必須具備一定的經濟性與規模性，才能實現產業化，走持續發展的道路，若轉化工藝不具備經濟性及規模性，則不能大規模的實現廢渣的綜合利用。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是現有還原含鈦爐渣方法的熔化升溫時間長，還原劑加料用時長，還原劑與熔渣混合不均勻，冶煉周期長，鈦氧化物轉化為碳化鈦的轉化率低，電耗高。本專利技術解決上述技術問題的方案是提供一種快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，包括以下步驟：a、將還原劑與剛出爐的熱含鈦爐渣混合后一起加入到還原爐中，在1500℃～1650℃預還原；b、預還原后，將溫度升至1600℃～1750℃，補加還原劑進一步高溫還原熔煉；c、熔煉結束后，停止加熱，出渣，得到碳化鈦爐渣。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a所述反應的時間為3～6分鐘/噸含鈦爐渣。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a和b所述的還原劑為石墨、增碳劑、煙煤、無煙煤或焦炭中的任意一種。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a所述還原劑的加入量為含鈦爐渣質量的4％～15％。所述還原劑的粒度1～10mm；優選為1～5mm。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述還原劑的加入量為含鈦爐渣質量的5％～25％。所述還原劑的粒度小于3mm；優選為0.2～1mm。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述補加還原劑的方式為：將還原劑噴吹到還原爐內。所述的噴吹為底吹、側吹或頂吹。所述噴吹的速度為10kg/min～85kg/min；優選的，所述噴吹的速度為25kg/min～55kg/min。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述進一步高溫還原熔煉的時間為5～8分鐘/噸含鈦爐渣。本專利技術提供的快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，直接熱裝含鈦爐渣，最大限度的利用了爐渣的顯熱，節約了轉化電耗。本專利技術創造性地采用不同的還原劑加入方式，前期與熱渣一起預加入部分還原劑，可達到快速升溫，提早反應的目的；后期采用噴射冶金的原理，將還原劑噴吹入高溫爐渣中，可增加液固接觸面積，加快反應進程，有效改善了還原熔煉的動力學過程。同時，本專利技術還創造性地采用不同粒度的還原劑，前期采用粗顆粒還原劑，保證還原劑能夠均勻的混合于熔渣中，而不是漂浮在表面；后期采用粉狀還原劑，保證了噴吹的均勻性與反應的快速性。本專利技術提供的方法，整個過程熱量損失小，還原反應快，時間短、能耗低。利用本專利技術的方法處理含鈦爐渣，既能提高產能，還能降低成本，是一條流程簡單、可兼顧經濟性與規模化的綜合利用冶金含鈦爐渣，提高其附加值的有效途徑。具體實施方式快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，包括以下步驟：a、將還原劑與剛出爐的熱含鈦爐渣混合后一起加入到還原爐中，在1500℃～1650℃預還原；b、預還原后，將溫度升至1600℃～1750℃，補加還原劑進一步高溫還原熔煉；c、熔煉結束后，停止加熱，出渣，得到碳化鈦爐渣。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a所述反應的時間為3～6分鐘/噸含鈦爐渣。具體也可結合爐礦判斷，通常爐內液面高度不再上漲，煙氣CO濃度下降并趨于平穩時，可進入下一步驟。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a和b所述的還原劑為石墨、增碳劑、煙煤、無煙煤或焦炭中的任意一種。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟a所述還原劑的加入量為含鈦爐渣質量的4％～15％。所述還原劑的粒度1～10mm；優選為1～5mm。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述還原劑的加入量為含鈦爐渣質量的5％～25％。所述還原劑的粒度小于3mm；優選為0.2～1mm。因為含鈦爐渣所含二氧化鈦的量不同，采用的還原劑的固定碳含量不同，所以還原劑的加入量是根據爐渣中二氧化鈦的量及固定碳的含量計算出來的，通常為能夠還原含鈦爐渣中二氧化鈦的理論配碳量的120％。步驟a所述還原劑的加入量為足夠還原爐渣中二氧化鈦的還原劑總量的30～40％。步驟b所述還原劑的加入量為足夠還原爐渣中二氧化鈦的還原劑總量的60～70％。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述補加還原劑的方式為：將還原劑噴吹到還原爐內。所述的噴吹為底吹、側吹或頂吹。所述噴吹的速度為10kg/min～85kg/min；優選的，所述噴吹的速度為25kg/min～55kg/min。上述快速還原熔煉含鈦爐渣的方法中，步驟b所述進一步高溫還原熔煉的時間為5～8分鐘/噸含鈦爐渣。具體可結合爐礦判定，若爐內反應趨于平穩，不再有氣體放出，液面有下降趨勢則可視為到達反應終點。實施例1本實施例處理的含鈦爐渣15t，TiO2含量24％，其余為硅、鈣、鎂、鋁的氧化物。在該種含鈦爐渣的出渣口后對接一個容量30噸的電爐，出渣口流出的熔融態的含鈦爐渣經過渣溝流入到電爐中。在渣溝上方靠近含鈦爐渣出渣口位置有一均勻布料器，當含鈦爐渣流入渣溝時，打開布料器，將粒度1～10mm的無煙煤1.1t加入到流動的爐渣中，一起加入還原電爐。送電升溫，還原溫度1500℃～1630℃，還原60分鐘后，開始噴吹粒度小于1mm的無煙煤粉1.65t。采用側吹的方式連續噴吹，噴嘴設置在電爐爐壁上，兩組噴口對稱分布，噴吹載氣為Ar2，噴吹速度30～33kg/min?？刂茋姶导昂笃诜磻獣r間100分鐘，即視為到達反應終點，出渣。還原后，含鈦爐渣中二氧化鈦轉化為碳化鈦的轉化率達到86％，轉化后的碳化鈦爐渣中含碳化鈦15.5％。進一步冷卻、破碎后，碳化鈦可在低溫條件下與氯氣反應生成四氯化鈦，剩余的硅酸鹽則可留作建材尾渣。實施例2本實施例處理的含鈦爐渣25t，渣中TiO2含量33％，其余為硅、鈣、鎂、鋁的氧化物。在該種爐渣的出渣口后對接一個12500KVA的礦熱爐，熱的熔融爐渣經過旋轉溜槽加入到礦熱爐中。在旋轉溜槽入口處布置一還原劑料倉，當本文檔來自技高網...

【技術保護點】
快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，包括以下步驟：a、將還原劑與剛出爐的熱含鈦爐渣混合后一起加入到還原爐中，在1500℃～1650℃預還原；b、預還原后，將溫度升至1600℃～1750℃，補加還原劑進一步高溫還原熔煉；c、熔煉結束后，停止加熱，出渣，得到碳化鈦爐渣。

【技術特征摘要】
1.快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，包括以下步驟：a、將還原劑與剛出爐的熱含鈦爐渣混合后一起加入到還原爐中，在1500℃～1650℃預還原反應；所述還原劑的粒度1～10mm；b、預還原后，將溫度升至1600℃～1750℃，補加還原劑進一步高溫還原熔煉；所述還原劑的粒度為0.2～1mm；所述補加還原劑的方式為：將還原劑噴吹到還原爐內；c、熔煉結束后，停止加熱，出渣，得到碳化鈦爐渣。2.根據權利要求1所述的快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，其特征在于：步驟a所述反應的時間為3～6分鐘/噸含鈦爐渣。3.根據權利要求1所述的快速還原熔煉含鈦爐渣的方法，其特征在于：步驟a和b所述的還原劑為石墨、煙煤、無煙煤或焦炭中的任意一...

【專利技術屬性】
技術研發人員：趙青娥，張繼東，楊仰軍，程曉哲，李良，黃家旭，周玉昌，王東生，王唐林，
申請(專利權)人：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51