一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于冶金工程领域，尤其是涉及一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法。
【背景技术】
[0002]对于富钛料的生产，目前国内主要采用两种方法:单段式和两段式。将钛铁精矿和还原剂直接加入到矿热炉内，经过电弧高温熔融和炉内还原使氧化铁转变为单质铁而使铁和渣分离获得富含T12炉渣即为单段式；将钛铁精矿粉直接还原使矿石中的大部分氧化铁在固态下还原成为金属铁而获得金属化球团；随后再将预还原金属化球团熔化并使未被还原的氧化铁进一步还原而使铁和渣分离获得富含T12的炉渣和铁水即为两段式方法。
[0003]目前，单段式工艺依然是全球冶炼富钛料的主要生产方式，单段式工艺获得富钛料的产量约占电炉富钛料的85?90%，两段式工艺约占10?15%。在我国，富钛料的冶炼几乎全部采用单段式工艺，两段式工艺仍在四川龙莽集团和攀枝花钢铁集团公司进行中试实验中。与单段式工艺相比，两段式工艺具有富钛料产能高和总体电能消耗低等突出优点，是一种先进的冶炼新工艺。然而，上述不论是单段式工艺还是两段式工艺所采用的矿热炉都是交流供电，它们有的是密闭式的；有的是半密闭式的；还有的是非密闭式的。交流矿热炉的主要缺点是电极消耗高和电能消耗大，而直流密闭矿热炉可以弥补交流矿热炉的不足，是今后发展的方向。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法。
[0005]本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，包括如下步骤:
[0007](I)将钛精矿粉和还原剂无烟煤粉按照(90?95): (5?10)的比例混合、球磨，得到原料混合物；
[0008](2)向原料混合物中加入占其总质量I?3%的纸浆粘结剂和2?6%的水搅拌至湿状，经压制、烘干后得到成品球团，所述成品球团的水分< 3wt% ;
[0009](3)将所述成品球团转入转底炉中，控制转底炉的还原温度为1350?1450°，还原时间0.2?0.5h，得到金属化率多50%的金属化球团；还原结束后待转底炉温度降低至(800 0C时，将金属化球团移入一个密封的、充满氮气保护的冷却炉中冷却至室温，得冷却后金属化球团；
[0010](4)将所述冷却后金属化球团称重，并经传输皮带加入直流密闭矿热炉中，随后再加入占冷却后金属化球团总质量10?15wt%的钛精矿粉和5?10wt%的无烟煤粉，所述钛精矿粉含水量< 3wt%且成分与步骤(I)中的钛精矿粉相同；所述无烟煤粉成分与步骤
(I)中的无烟煤粉相同；控制直流密闭矿热炉的熔炼温度为1750?1850°C，连续反应I?2h后先放渣、后出铁，放渣和出铁期间加料不停、供电不停；
[0011](5)放渣所得的渣坨在渣盘中冷却至室温后经逐级破碎、除铁、研磨、筛分和包装处理后即可得富钛料，出铁所得的铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。
[0012]优选的，步骤(I)所述钛精矿粉中:Ti02> 50wt %、TFe 30?40wt %、MgO+CaO 彡 1.5wt%,P 彡 0.05wt%,S 彡 0.03wt%,Th+U 彡 15ppm，其目数为 160 ?200 目。
[0013]优选的，步骤⑴所述无烟煤粉中:S彡0.2wt%、灰分彡1wt %、固定碳含量彡90wt%，其目数为140?200目。
[0014]优选的，步骤(I)中所述钛精矿粉和无烟煤粉球磨的时间为50?80min，料球比为(9?11)山
[0015]优选的，步骤(2)中所述成品球团呈椭圆状，体积为:长度23?27mmX长半轴直径18?22mm X短半轴直径10?14mm。
[0016]优选的，步骤(4)中所述直流密闭矿热炉包括一根实心石墨电极和棒形回流底电极，还配备有电弧纠偏、水冷挂渣炉壁和水冷炉顶装置，且各工艺参数控制通过中央操作室的计算机自动控制完成。
[0017]优选的，步骤(4)中所述放渣的温度控制在彡1750°C。
[0018]优选的，步骤(5)中所述渣坨粒度为0.106?0.85mm的钛渣作为氯化渣富钛料，小于0.106mm的钛澄作为硫酸澄富钛料。
[0019]本发明的有益效果为:
[0020]本发明所述的直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，采用转底炉预还原和直流密闭矿热炉熔炼连续生产富钛料的两段式方法。因一台直流密闭矿热炉的产能大约是相同功率的非连续加料密闭交流矿热炉的2?2.5倍，且电极消耗低和电能消耗低，直流矿热炉对前级电网造成的电压波动比交流炉低约30?50%，对电网的冲击较小，因而使该方法对于降低钛渣生产过程中的电耗、降低生产成本、减少对环境污染以及提高产能具有重要意义。
【附图说明】
[0021]图1为本发明所述直密闭流矿热炉生产富钛料的方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
[0023]实施例1
[0024]将成分为Ti02:52wt %, TFe:33.5wt %, MgO:0.13wt %, CaO:0.018wt %, P:0.03wt %, S:0.015wt%, Th+U:12ppm的钛精矿粉在球磨机中研磨1.5小时使其目数为160?200目。将无烟煤粉(S:0.2wt%、灰分:8wt%、固定碳含量:95wt% )与上述钛精矿粉按照比例95:5在润磨机中混合、球磨得到原料，时间60min，料球比10:1。
[0025]将混好后的原料加入到混砂机中再进行机械混合，同时加入2wt %的纸浆粘结剂和4wt%的水搅拌将料拌湿。之后，将湿料连续加入到双辊压球机中压制成长度23?27mmX长半轴直径18?22mmX短半轴直径10?14mm的椭圆小球团；将小球团送人链篦机中进行烘干，烘干气体温度265°C，烘干后成品球团的水分低于3wt%，将烘干后成品球团送入转底炉系统还原为金属化球团；控制还原段的温度为1350°C，还原0.3h，得到金属化率多50%的金属化球团；待金属化球团在低于800°C时从转底炉中排出进入充有氮气保护气体的环形流化床冷却炉中冷却至室温。之后，用传输皮带将金属化球团倒入直流密闭矿热炉的高位密闭料仓中，所述直流密闭矿热炉包括一根实心石墨电极和棒形回流底电极，还配备有电弧纠偏、水冷挂渣炉壁和水冷炉顶装置，且各工艺参数控制通过中央操作室的计算机自动控制完成。在金属化球团连续加入炉内的同时再配加1wt %的含水量(3被％上述钛精矿粉和5wt%的上述无烟煤粉一起连续加入到炉内进行熔炼处理。熔炼期间钛渣熔池的温度保持在1800°C，连续下料1.5小时后放渣和出铁。先出渣后出铁，出渣温度控制在1750°C，放渣和出铁期间矿热炉加料不停、供电不停，完成排渣和出铁后，渣口和铁口均用泥炮机将粘土填入进行堵塞。
[0026]所得渣坨在渣盘中经过一系列的冷却处理达到室温后再进行逐级破碎、除铁、研磨、筛分和包装处理后，粒度为0.106?0.85mm的钛澄做为氯化澄富钛料，小于0.106mm的钛渣做为硫酸渣富钛料；铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。
[0027]经检测:钛渣中1102的当量 85 ?89wt %，FeO:8 ?12wt %, Fe ^ Iwt %,MgO 0.15wt %，CaO 0.5wt %，MnO 0.5wt %，Al2O3^ 0.5wt %，Cr 203^Ξ 0.1wt %，
S ^ 0.03wt%, P ( 0.03wt%, Si ( 0.5wt%，是生产 11(:14的优质富钛料。
[0028]所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)将钛精矿粉和还原剂无烟煤粉按照(90?95): (5?10)的比例混合、球磨，得到原料混合物； (2)向原料混合物中加入占其总质量I?3%的纸浆粘结剂和2?6%的水搅拌至湿状，经压制、烘干后得到成品球团，所述成品球团的水分< 3wt% ; (3)将所述成品球团转入转底炉中，控制转底炉的还原温度为1350?1450°，还原时间0.2?0.5h，得到金属化率多50%的金属化球团；还原结束后待转底炉温度降低至(800 0C时，将金属化球团移入一个密封的、充满氮气保护的冷却炉中冷却至室温，得冷却后金属化球团； (4)将所述冷却后金属化球团称重，并经传输皮带加入直流密闭矿热炉中，随后再加入占冷却后金属化球团总质量10?15wt%的钛精矿粉和5?1wt %的无烟煤粉，所述钛精矿粉含水量< 3wt%且成分与步骤(I)中的钛精矿粉相同；所述无烟煤粉成分与步骤(I)中的无烟煤粉相同；控制直流密闭矿热炉的熔炼温度为1750?1850°C，连续反应I?2h后先放渣、后出铁，放渣和出铁期间加料不停、供电不停； (5)放渣所得的渣坨在渣盘中冷却至室温后经逐级破碎、除铁、研磨、筛分和包装处理后即可得富钛料，出铁所得的铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。2.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(I)所述钛精矿粉中:Ti02> 50wt%、TFe30 ?40wt%、Mg0+Ca0 彡 1.5wt%,P ^ 0.05wt%,S ^ 0.03wt %、Th+U 彡 15ppm，其目数为 160 ?200 目。3.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(I)所述无烟煤粉中:s ( 0.2界1:%、灰分< 10wt%、固定碳含量彡90wt%，其目数为140?200 目。4.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(1)中所述钛精矿粉和无烟煤粉球磨的时间为50?80min，料球比为(9?11):1。5.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(2)中所述成品球团呈椭圆状，体积为:长度23?27mmX长半轴直径18?22mmX短半轴直径10?14mm。6.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(4)中所述直流密闭矿热炉包括一根实心石墨电极和棒形回流底电极，还配备有电弧纠偏、水冷挂渣炉壁和水冷炉顶装置，且各工艺参数控制通过中央操作室的计算机自动控制完成。7.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(4)中所述放渣的温度控制在彡1750°C。8.根据权利要求1所述的一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，其特征在于，步骤(5)中所述渣坨粒度为0.106?0.85mm的钛渣作为氯化渣富钛料，小于0.106mm的钛渣作为硫酸渣富钛料。
【专利摘要】本发明提供了一种直密闭流矿热炉生产富钛料的方法，包括下列步骤：将钛精矿粉和无烟煤粉混合、球磨；向其中加入纸浆粘结剂和水搅拌至湿状，经压制、烘干后得到成品球团；将成品球团转入转底炉中预还原，待转底炉温度降低至≤800℃时，将金属化球团移入一个密封的、充满氮气保护的冷却炉中冷却至室温；将冷却的金属化球团称重后加入直流密闭矿热炉中，随后再加入钛精矿粉和无烟煤粉，连续反后先放渣、后出铁，放渣和出铁期间加料不停、供电不停；渣坨在渣盘中冷却至室温后经逐级破碎、除铁、研磨、筛分和包装处理后即可得富钛料，铁水可直接浇注铸件或铸成铁锭。本发明方法降低了钛渣生产过程中的电耗和生产成本、提高了产能，减少了对环境的污染。
【IPC分类】C22B1/24, C22B4/04, C22B5/10, C22B34/12
【公开号】CN104911355
【申请号】CN201510176477
【发明人】郭长庆, 曹国君, 韩继炜, 石安君
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月14日