一种利用隧道窑制备钛渣的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于钛渣冶炼领域，具体涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法。
【背景技术】
[0002]高品位富钛料，即高钛渣，是氯化法生产高档金红石型钛白和海绵钛的重要原料。高档钛白粉需求量的增长速度与GDP增长速度相当。以高品位富钛料为原料生产钛白粉或海绵钛，具有单位产品原料消耗少、工艺流程简化、设备产能高、生产过程“三废”少等优点，所以如何获得二氧化钛含量高的富钛料，对钛工业的发展极其重要。
[0003]高钛渣冶炼生产行业是高耗能行业。高钛渣生产的传统方法，即热熔法，是将钛矿与辅料一起一次性投入电炉冶炼，直至炉料熔炼成渣和铁水，再将渣水分离，得到高钛渣和半钢。电炉生产高钛渣工艺路线如附图1所示，炉料为钛矿、焦粉、煤浙青的混合物。这种工艺的优点是操作方便，结壳牢固、粘结速度快；缺点是污染环境，料面下熔池形成慢，电耗高，钛矿损耗大。
[0004]电炉熔炼法是一种成熟的方法，工艺比较简单，副产品金属铁可以直接利用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可以回收利用，三废少，工厂占地面积小，是一种高效的冶炼方法。
[0005]但是电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产It高钛渣，大约需要3000kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在500kWh左右，即能量的有效利用率仅在17%左右，非常低。另外，电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原齐U，也存在一定的环境污染。
【发明内容】
[0006]为了提高钛渣的生产效率，降低能耗，本发明对传统的电炉熔炼法进行了改进，利用隧道窑先将原料进行低温氧化还原，然后再进行电炉熔炼。本发明的利用隧道窑制备钛渣的方法相对于传统的电炉熔炼法，生产效率大幅提高，耗电量降低，并且有害气体的排放量降低，更为环保。由该方法生产的钛渣成本低、质量好。
[0007]本发明涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括预还原的步骤，预还原步骤是将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000?1500°C (优选1200?1400°C，例如1300°C )，焙烧时间为20?28小时，优选22?26小时(例如24小时)，得到还原钛砖。
[0008]本发明所述的制备方法得到的还原钛砖，其中的大部分铁的氧化物被还原。该还原钛砖可以直接出售，也可以根据下游厂家的需求，直接将还原钛砖破碎、磁选分离铁后，得到酸溶渣。若下游厂家需要高钛渣，可趁热将还原钛砖投入电炉精练后得到高钛渣和半钢。
[0009]根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括以下步骤:(I)将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000?15000C (优选1200?1400。。，例如1300°C )，焙烧时间为20?28小时，优选22?26小时(例如24小时)，得到还原钛砖；
[0010](2)将步骤⑴中得到的还原钛砖直接放入电炉冶炼，得到高钛渣和半钢；或者将步骤(I)中得到的还原钛砖冷却至常温，然后破碎分离出其中的铁后，得到酸溶渣。
[0011]根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，其中所述的钛铁矿粉、煤粉和粘合剂的比例为7?10: 0.8?1.2: 0.3?0.7，优选为8?9: 0.9?1.1: 0.5?
0.6，进一步优选为8.5:1: 0.5。
[0012]根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(I)中所述的钛砖经过预热后再进行氧化焙烧。所述的预热过程优选在窑内完成，预热温度为250?350°C (优选为300°C 左右)。
[0013]根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉为密闭式电炉。
[0014]根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉冶炼温度为1700?2000°C (例如1800°C )，冶炼时间为I?1.5小时。冶炼程度以铁转化为可流动的铁水来决定。得到的高钛渣自然冷却至常温，根据客户需要破碎至合适的粒度，打包出厂。也可以进一步对高钛渣进行精练，满足不同用户的需要。
[0015]本发明中，所述的钛铁矿粉的T12含量大于40%，优选T12含量大于50%。也可根据最终产品的要求选择合适的钛铁矿粉原料，例如最终产品为酸溶渣时，钛铁矿粉原料的T12含量大于40%即可，若想得到高钛渣，钛铁矿粉原料的T12含量应在50%以上。本发明的制备方法对于钛铁矿粉原料的粒度没有要求。
[0016]本发明中，所述的煤粉优选为高热值无烟煤，进一步优选热值在6000大卡以上的无烟煤。
[0017]为了便于在隧道窑中摆放，本发明将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂混匀制成钛砖，钛砖的形状可以是正方体，也可以是长方体，钛砖的尺寸优选与建筑用砖或建筑用空心砖一样。钛砖制备过程为:粉碎一混合一成型一干燥一码砖一进窑。
[0018]本发明中，所述的粘合剂为腐殖酸。腐殖酸是动植物遗骸，主要是植物的遗骸，经过微生物的分解和转化，以及一系列的化学过程积累起来的一类有机物质。它是由芳香族及其多种官能团构成的高分子有机酸，具有良好的生理活性和吸收、络合、交换等功能，产地主要集中在新疆、内蒙等地区。
[0019]本发明中，所述的隧道窑分为预热段、燃烧段和冷却段。所述的隧道窑可以是连续式烧成的热工设备，例如广泛应用于耐火材料等产品的焙烧生产的隧道窑。例如，本发明的隧道窑可以是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及平顶或拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。
[0020]在一个具体的实施方案中，本发明中所述的隧道窑是直线型隧道，其两侧及顶部是固定墙壁及烘顶，底部铺设轨道以运行窑车。燃烧室设在中部，构成了固定的高温带既烧成带。燃烧产生的高温烟气在引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，预热刚进入窑内的物料。在隧道窑的尾