一種密閉式冶煉系統及在高鈦渣生產中的應用技術方案

一種密閉式冶煉系統涉及一種多種氧化金屬混合礦的密閉式冶煉系統，還涉及到該系統在高鈦渣生產中的應用，該密閉式冶煉系統主要包括密閉式還原爐和帶高溫熔液排料管的密閉式熔煉爐，還原爐所需的還原氣體可在密閉的、連續化高純度水煤氣發生爐中持續生成，本發明專利技術中還原和熔煉分開進行，還原溫度低，還原效率高，安全隱患低，適合連續生產，每爐冶煉耗時60—90分鐘，生產效率有效提高，每爐高鈦渣耗電在1800KWH內。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種多種氧化金屬混合礦的密閉式冶煉系統，還涉及到該系統在高鈦渣生產中的應用。技術背景: 對多種氧化金屬混合礦，目前國內大多采用電爐冶煉工藝，此工藝是通過三根電極，對電爐中的礦石進行高溫熔煉，加入礦和焦炭的混和物在高溫熔煉下混合礦中的金屬氧化物與碳產生還原反應，比如:3C+2Fe203= 4Fe+3C02, C+CaO = Ca+C0。在用鈦精礦生產高鈦渣的過程中，就采取鈦精礦和焦炭的混和物在高溫熔煉下讓其中的其他金屬氧化物產生還原反應。多種氧化金屬混合礦中的還原的Mg、Ca、Zn、Fe等金屬容易與空氣中的氧、氮反應又生成氧化物、氮化物，在未密閉環境下導致材料和能源的浪費，產品的品質也下降；當混合礦如鈦精礦里的Fe203、MgO、CaO等氧化物質反應后生成大量的CO2氣體從爐底往上排氣行成噴渣，目前冶煉技術對電能的消耗量非常大，而且設備中感性負載較多，有效功率較低。現有技術冶煉高鈦渣每爐冶煉時間約為150分鐘-240分鐘，高鈦渣的噸耗電量為3000度左右，電極消耗為噸高鈦渣27kg左右。在冶煉前要進行壓球、干燥等冶煉前的準備，這種工藝存在著爐況不穩、翻渣結殼、經常塌料、電流波動大、飛揚損失嚴重、電耗高、收率低、熱輻射高、設備故障率高。申請號為CN201010202936.4的中國專利申請提出一種用中頻爐輸入氫氣冶煉高鈦渣的方法，根據文中所述的方法無法實現專利技術目的，沒有實用性，如文中所述“主體冶煉爐體中頻爐(I)，爐膽是耐熱鋼做成的坩鍋(2)”已知純鎳不銹鋼板:熔點1455攝氏度，而高鈦渣的熔點在1700多攝氏度，純鎳不銹鋼不能形成渦流，現在還沒有能耐如此高溫的鋼來做導磁坩堝。文中所述的無論是用中頻爐生產還原氣還是用中頻爐還原鈦鐵礦，坩堝內的煤炭、焦炭、鈦鐵礦都不導磁，無法形成渦流，只能靠耐熱鋼做成的坩鍋發熱傳導給鍋內的煤炭、焦炭、鈦鐵礦而升溫，鍋內的煤炭、焦炭、鈦精礦的導熱性很差，以坩堝傳熱給鈦精礦，當坩堝壁的溫度到達還原溫度時，坩堝中心的溫度卻還很低，當中心的溫度達到還原反應溫度時，坩堝壁的溫度已經超過熔點了，即使用上述中頻爐靠延長加熱時間能生產出少量的氫氣和一氧化碳，由于中頻線圈散熱和爐體的散熱，其電能的浪費非常大，制得的氫氣和一氧化碳的成本也非常高；用中頻爐還原加熱，設備中感性負載隨爐內的礦及其還原情況而變化，無法控制爐內的還原溫度，電流波動大，有效功率較低，文中所給出的制造水煤氣的方法、還原鈦鐵礦的方法在實踐中均沒有實用性。傳統水煤氣的成份由氮氣、氫氣、一氧化碳、二氧化碳、氧氣、甲燒組成，并含有少量的硫化氫和惰性氣體，不能達到高純的氫氣和一氧化碳，其中(氮氣、二氧化碳、氧氣、甲烷硫化氫和惰性氣體)對 用于氧化礦物質還原不利。現有的水煤氣發生爐無法解決爐內溫度恒定，也就無法生產出持續、高純度的高溫水煤氣，也就影響了后續的還原反應效果。
技術實現思路
本專利技術為了克服現有技術中電爐冶煉多種氧化金屬混和礦時容易噴渣、爐況不穩、翻渣結殼、經常塌料、電流波動大、飛揚損失嚴重、電耗高、收率低、污染嚴重、熱輻射高、操作環境惡劣等缺陷及中國專利申請CN201010202936.4所述方法沒有實用性的缺陷，提出一種新的冶煉系統，將還原和熔煉過程分由不同的設備來完成，同時用新的設備制得持續、高純度的高溫水煤氣用于還原爐中的還原反應。技術方案: 一種密閉式冶煉系統，所述冶煉系統主要包括下述密閉式還原爐和帶高溫熔液排料管的密閉式熔煉爐: 密閉式還原爐包括還原爐爐壁和還原爐爐腔，還原爐爐壁上有還原爐進料口、還原爐排氣管、還原爐出料口與還原爐爐腔聯通，還原爐爐腔中分布有還原爐發熱電阻和還原氣體輸送管，還原氣體輸送管穿過還原爐爐壁進入還原爐爐腔，還原爐發熱電阻穿過嵌在還原爐爐壁中的高溫陶瓷絕緣管與外接電源相連，還原爐發熱電阻表層有高溫陶瓷絕緣涂層； 帶有高溫熔液排料管的熔煉爐，爐腔上部有熔煉爐進料口，熔煉爐爐壁上的熔煉爐廢氣排放口與熔煉爐爐腔聯通，熔煉爐爐壁外是中頻電源線圈，熔煉爐爐底有熔煉爐排料口與高溫熔液排料管的液體流入端管腔聯通；所述高溫熔液排料管，主要包括由耐高溫的帶沉水彎結構的管壁和纏繞的中頻電源線圈，沉水彎結構位于液體流入端管腔與液體排出端管腔之間； 密閉式還原爐的還原爐出料口通過耐高溫物料輸送管道與熔煉爐進料口聯通。上述的一種密閉式冶煉系統，還原爐進料口上有還原爐進料口閥門，還原爐排氣管上有還原爐排氣管閥門，還原爐出料口上有還原爐出料口閥門，還原氣體輸送管上有還原氣體輸氣管閥門；熔煉爐進料口設有熔煉爐進料口閥門。上述的一種密閉式冶煉系統，還原爐爐壁包括還原爐爐壁外層，還原爐爐壁中間保溫隔熱層，還原爐爐壁內層。上述的一種密閉式冶煉系統，密閉式還原爐的出料口采用耐高溫物料輸送管道通過熔煉爐進料口與熔煉爐爐腔聯通。上述的一種密閉式冶煉系統，所述高溫熔液排料管的管壁由氧化鋯構成。上述的一種密閉式冶煉系統，所述冶煉系統還包括還原氣體發生裝置，還原氣體發生裝置是水煤氣發生爐，主要包括發生爐爐壁、發生爐爐腔、發生爐進料口、蒸汽管、發生爐排氣管、發生爐排渣口、發生爐發熱電阻；發生爐進料口、蒸汽管、發生爐排渣口和發生爐排氣管分別與發生爐爐腔連通，發生爐電阻帶穿過發生爐爐壁與發生爐爐壁外的電源接頭相連接，爐橋位于發生爐爐腔下部、蒸汽進口上方，發生爐排渣口(110)有控制發生爐排渣口啟閉的發生爐排渣口閥門，蒸汽管上有控制蒸汽進入及其流量的蒸汽閥門，發生爐進料口有控制其啟閉的發生爐進料口閥門，發生爐排氣管上有控制該管道啟閉及其流量的閥門，發生爐發熱電阻表面有耐高溫絕緣材料涂層；水煤氣發生爐的發生爐排氣管與還原爐上的還原氣體輸送管相連接 。上述的一種密閉式冶煉系統在高鈦渣生產中的應用，所述生產高鈦渣包括以下步驟:第一步:從還原爐進料口將鈦精礦加入還原爐爐腔中，關閉還原爐進料口閥門和還原爐出料口閥門，啟動電源，使還原爐發熱電阻發熱，還原爐爐腔內的溫度升至950°C以上，不超過1050°C時，打開還原氣體輸氣管閥門.輸入還原氣體H2和/或CO，調節還原氣體輸氣管閥門和還原爐排氣管閥門使爐內壓強升至I公斤 2公斤/平方厘米，調節輸入電能使爐腔內的溫度維持在950°C 1050°C，持續38-45分鐘； 第二步:在與空氣中的氧氣不接觸的情況下，將鈦精礦還原所得粉末混和物輸入高溫熔煉爐中，將氧化鈦與其他金屬進行熔煉分離:待鈦精礦充分還原后打開還原爐出料口閥門從還原爐出料口輸送管道輸入到高溫熔煉爐，打開熔煉爐進料口閥門將還原后的鈦精礦經熔煉爐進料口輸入熔煉爐爐腔，啟動熔煉爐中頻爐電源升溫進行熔煉分離； 第三步:將熔煉后分層的金屬鐵、TiO2熔液排出熔煉爐。上述的一種密閉式冶煉系統在高鈦渣生產中的應用，所述還原氣體來自以下還原氣體發生爐排氣管: 打開密閉的、連續化高純度水煤氣發生爐的發生爐進料口閥門從發生爐進料口向爐腔中加入焦炭和/或木炭等炭素原料，關閉發生爐進料口閥門和發生爐排渣口閥門，打開發生爐排氣口閥門；然后啟動電源，發生爐發熱電阻發熱升溫，在升溫過程中所產生的廢氣經發生爐排氣管排入廢氣處理裝置，升溫至850°C以上，打開蒸汽輸送管閥門輸入蒸汽，調節蒸汽流量和/或調節輸入電量使反應溫度維持在850°C 1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種密閉式冶煉系統，特征在于：所述冶煉系統主要包括下述密閉式還原爐和帶高溫熔液排料管的密閉式熔煉爐：密閉式還原爐包括還原爐爐壁和還原爐爐腔，還原爐爐壁上有還原爐進料口（411）、還原爐排氣管（409）、還原爐出料口（407）與還原爐爐腔聯通，還原爐爐腔中分布有還原爐發熱電阻（404）和還原氣體輸送管（406），還原氣體輸送管（406）穿過還原爐爐壁進入還原爐爐腔，還原爐發熱電阻（404）穿過嵌在還原爐爐壁中的高溫陶瓷絕緣管（405）與外接電源相連，還原爐發熱電阻（404）表層有高溫陶瓷絕緣涂層；帶有高溫熔液排料管的熔煉爐，爐腔上部有熔煉爐進料口（605），熔煉爐爐壁上的熔煉爐廢氣排放口(611)與熔煉爐爐腔聯通，熔煉爐爐壁外是中頻電源線圈(604)，熔煉爐爐底有熔煉爐排料口與高溫熔液排料管的液體流入端管腔（612）聯通；所述高溫熔液排料管，主要包括由耐高溫的帶沉水彎結構的管壁（608）和緾繞的中頻電源線圈（607），沉水彎結構位于液體流入端管腔（612）與液體排出端管腔（609）之間；密閉式還原爐的還原爐出料口（407）通過耐高溫物料輸送管道與熔煉爐進料口（605）聯通。

【技術特征摘要】
2012.04.27 CN 201210128081.41.一種密閉式冶煉系統，特征在于:所述冶煉系統主要包括下述密閉式還原爐和帶高溫熔液排料管的密閉式熔煉爐: 密閉式還原爐包括還原爐爐壁和還原爐爐腔,還原爐爐壁上有還原爐進料口( 411 )、還原爐排氣管(409)、還原爐出料口(407)與還原爐爐腔聯通，還原爐爐腔中分布有還原爐發熱電阻(404)和還原氣體輸送管(406),還原氣體輸送管(406)穿過還原爐爐壁進入還原爐爐腔，還原爐發熱電阻(404)穿過嵌在還原爐爐壁中的高溫陶瓷絕緣管(405)與外接電源相連，還原爐發熱電阻(404)表層有高溫陶瓷絕緣涂層； 帶有高溫熔液排料管的熔煉爐，爐腔上部有熔煉爐進料口(605)，熔煉爐爐壁上的熔煉爐廢氣排放口(611)與 熔煉爐爐腔聯通，熔煉爐爐壁外是中頻電源線圈(604)，熔煉爐爐底有熔煉爐排料口與高溫熔液排料管的液體流入端管腔(612)聯通；所述高溫熔液排料管，主要包括由耐高溫的帶沉水彎結構的管壁(608 )和纏繞的中頻電源線圈(607 )，沉水彎結構位于液體流入端管腔(612)與液體排出端管腔(609)之間； 密閉式還原爐的還原爐出料口(407)通過耐高溫物料輸送管道與熔煉爐進料口(605)聯通。2.根據權利要求1所述的一種密閉式冶煉系統，特征在于:還原爐進料口(411)上有還原爐進料口閥門(412)，還原爐排氣管(409)上有還原爐排氣管閥門(410)，還原爐出料口( 407 )上有還原爐出料口閥門(408 )，還原氣體輸送管(406 )上有還原氣體輸氣管閥門(413);熔煉爐進料口(605)設有熔煉爐進料口閥門。3.根據權利要求1所述的一種密閉式冶煉系統，特征在于:還原爐爐壁包括還原爐爐壁外層(401)，還原爐爐壁中間保溫隔熱層(402)，還原爐爐壁內層(403)。4.根據權利要求1所述的一種密閉式冶煉系統，特征在于:密閉式還原爐的出料口(407)采用耐高溫物料輸送管道通過熔煉爐進料口(605)與熔煉爐爐腔(606)聯通。5..根據權利要求1所述的一種密閉式冶煉系統，特征在于:所述管壁(608)由氧化鋯構成。6.根據權利要求1-5任一權利要求所述的一種密閉式冶煉系統，特征在于:所述冶煉系統還包括還原氣體發生裝置，還原氣體發生裝置是水煤氣發生爐，主要包括發生爐爐壁(101)、發生爐爐腔(102)、發生爐進料口(103)、蒸汽管(107)、發生爐排氣管(105)、發生爐排渣口(110)、發生爐發熱電阻(113);發生爐進料口(103)、蒸汽管(107)、發生爐排渣口(110)和發生爐排氣管(105)分別與發生爐爐腔(102)連通，發生爐發熱電阻(113)穿過發生爐爐壁(101)與發生爐爐壁外的電源接頭(108)相連接，爐橋(109)位于發生爐爐腔(102)下部、蒸汽進口上方，發生爐排渣口(110)有控制發生爐排渣口啟閉的發生爐排渣口閥門(111)，蒸汽管(107)上有控制蒸汽進入及其流量的蒸汽閥門(112)，發生爐進料口(103)有控制其啟閉的發生爐進料口閥門(104)，發生爐排氣管(105)上有控制該管道啟閉及其流量的閥門(106)，發生爐發熱...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：四川綠冶科技有限責任公司，
類型：發明
國別省市：