專利名稱：釩鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原爐底的保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種煤基直接還原用的轉(zhuǎn)底爐的護(hù)爐方法，尤其是涉及釩鈦磁 鐵礦采用通過(guò)電爐熔分所得到的鈦渣做的爐底的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
轉(zhuǎn)底爐的壽命是直接還原綜合回收釩鈦磁鐵礦中多種金屬元素生產(chǎn)的一 個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)我們的生產(chǎn)實(shí)踐表明，爐底的開(kāi)裂和破損是影響轉(zhuǎn)底爐壽命 長(zhǎng)短的決定因素。
轉(zhuǎn)底爐直接還原普通鐵礦時(shí)，由于只是回收利用鐵，其他元素不作為回收 的對(duì)象，轉(zhuǎn)底爐主要是將鐵氧化物還原成金屬鐵，這種還原出來(lái)的鐵也叫海綿 鐵，海綿鐵下一步可直接代替廢鋼，作為煉鋼的原料。對(duì)于其他鐵礦而言，因 為只回收鐵，即使雜質(zhì)混入了海綿鐵中，也不會(huì)影響下一步煉鋼的要求。因此 在轉(zhuǎn)底爐還原普通鐵礦時(shí)，沒(méi)有必要用渣來(lái)保護(hù)轉(zhuǎn)底爐的爐底。
除轉(zhuǎn)底爐外，目前還沒(méi)有成功的用于釩鈦磁鐵礦的其他爐子，比如豎爐氣 體還原、沸騰爐(流態(tài)化床)氣體還原、回轉(zhuǎn)窯煤基直接還原等還原爐，爐料 在這些還原爐中是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的，主要是解決還原鐵礦的粉化、粘結(jié)等影響正常 操作的問(wèn)題，不存在本發(fā)明要解決的爐底保護(hù)的問(wèn)題。再比如，另外還有種還 原爐--隧道窯還原，將爐料放入坩堝內(nèi)還原，爐料是不動(dòng)的，隧道窯不僅爐料 有粘結(jié)蚶堝底部的問(wèn)題，同時(shí)也存在粘結(jié)蚶堝壁的問(wèn)題，如果要提高盛料坩堝 的使用壽命，使用鈦渣來(lái)保護(hù)坩堝也是沒(méi)有必要的。況且，采用傳統(tǒng)的爐、窯 還原時(shí)間長(zhǎng)、污染嚴(yán)重、不利于大型化，因此對(duì)釩鈦》茲鐵礦，其他還原爐顯然 是不適用的。轉(zhuǎn)底爐還原爐料是不動(dòng)的，要放置在爐底上，因此就出現(xiàn)了保護(hù)爐底的問(wèn) 題。用轉(zhuǎn)底爐對(duì)一般鐵礦還原海綿鐵，目前一般提高轉(zhuǎn)底爐壽命的方法有兩個(gè) 途徑， 一種是依靠爐體結(jié)構(gòu)、輕質(zhì)粘土磚、粘土磚、石棉板等各種耐火材料的 配比的合理設(shè)計(jì)和合理使用，以及依靠嚴(yán)格施工及烘烤，規(guī)范爐子操作制度等。 另一種是采用沙盤(pán)爐底，即爐底工作層完全由耐火材料砂粒鋪成，兩端用澆鑄 耐火材料或預(yù)制耐火材料封檔，由于砂粒不易燒結(jié)，松散的爐底沙盤(pán)不會(huì)出現(xiàn) 膨脹與外移問(wèn)題，從而達(dá)到保護(hù)爐底的作用。
上述已有的保護(hù)轉(zhuǎn)底爐爐底的方法的共同特點(diǎn)都是采用普通的耐火材料，
是不適用的，因?yàn)殁C鈦磁鐵礦在將鐵氧化物在轉(zhuǎn)底爐還原為金屬鐵后，產(chǎn)品全 部進(jìn)入電爐熔分，從而將還原出來(lái)的金屬鐵與鈦分離，得到含釩鐵水和熔分后 得到的液態(tài)鈦渣，鈦渣要破碎、包裝作為提鈦的原料使用，例如作為鈦白原料。 由于爐底的耐火材料或沙子都會(huì)嚴(yán)重污染鈦渣，會(huì)顯著降低最終通過(guò)電爐熔分 后得到的鈦渣的品位和質(zhì)量。
中國(guó)專利CN1242074公開(kāi)了一種延長(zhǎng)高爐壽命的開(kāi)爐方法，由'于高爐煉 鐵最終是在液態(tài)下進(jìn)行渣鐵分離的，而高爐渣熔點(diǎn)較低，液態(tài)金屬及爐渣對(duì)高 爐爐襯耐火材料沖刷很容易損壞。為此，該專利提出的保護(hù)爐村爐底的方法是 在高爐還原條件下讓鈦生成高熔點(diǎn)的碳化物，在爐襯形成固態(tài)的高鈦的碳化 物，利用在高爐冶煉溫度下大量生成的碳化物與鐵水形成的固態(tài)的高鈦生鐵， 粘掛在爐襯上，防止鐵水和液態(tài)爐渣對(duì)爐襯的侵蝕，起到保護(hù)爐襯爐底的作用。 其中保護(hù)爐襯的材料，是在液態(tài)條件下使用的，高爐用鈦原料是各種含鈦原料 可用鈦鐵礦、鈦精礦等，含鈦量少的多用些，含鈦高的少用些。而且，保護(hù)層 只是僅僅在高爐開(kāi)爐時(shí)、即在高爐正式投料生產(chǎn)之前用鈦渣或含鈦金屬料形 成，保護(hù)層形成以后再進(jìn)行正常冶煉。
上述三種傳統(tǒng)的工藝都沒(méi)有涉及任何用鈦渣保護(hù)釩鈦磁鐵礦用轉(zhuǎn)底爐的 爐底的問(wèn)題。在釩鈦磁鐵礦用轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原的過(guò)程中，由于釩鈦礦具有 很容易粉化的特點(diǎn)，當(dāng)釩鈦磁鐵礦在1300 140(TC的還原過(guò)程中，爐料易粘結(jié) 在爐底上，特別是含有FeO較高的爐料對(duì)爐底的侵蝕性較強(qiáng)，造成爐底破壞，甚至開(kāi)裂。而且在轉(zhuǎn)底爐出口的出料螺旋排出還原爐料時(shí)，由于爐底粘結(jié)物的 存在，而磨損出料螺旋，需要經(jīng)常修補(bǔ)轉(zhuǎn)底爐爐底和清理出料螺旋，給連續(xù)穩(wěn) 定生產(chǎn)構(gòu)成較大的影響和帶來(lái)了麻煩。另一方面，由于爐底耐火材料粘結(jié)物較 多被帶入熔分電爐，鈦渣被污染，影響了鈦渣品位及質(zhì)量，使釩鈥磁鐵礦直接 還原最終通過(guò)電爐熔分后不能得到品位較高的鈦渣，對(duì)鈦渣的利用不利。因此， 針對(duì)上述工業(yè)生產(chǎn)上需要解決的問(wèn)題，在釩鈦磁鐵礦直接還原過(guò)程中，如何能 保護(hù)好轉(zhuǎn)底爐的爐底是至關(guān)重要的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種釩鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)底爐煤基直接還原爐底的保護(hù)方
法，采用還原工藝中產(chǎn)生的熔點(diǎn)1450。C以上的鈦渣作為軟爐底，使?fàn)t底在還原 溫度下始終保持固態(tài)下工作，避免了熔化粘結(jié)帶來(lái)的問(wèn)題。而且軟爐底的損耗 可以通過(guò)定期補(bǔ)充一定量的鈦渣進(jìn)行補(bǔ)充，鈦渣可以循環(huán)使用，大大降低了護(hù) 爐成本，延長(zhǎng)了轉(zhuǎn)底爐的使用壽命。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為以下的釩鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)底爐 煤基直接還原爐底的保護(hù)方法。
將釩鈦磁鐵礦通過(guò)轉(zhuǎn)底爐還原后，被還原的爐料全部進(jìn)入電爐熔分，用電 爐熔分后產(chǎn)出的液態(tài)鈦渣經(jīng)破碎后鋪在由耐火材料砌筑的轉(zhuǎn)底爐爐底的表面 上，所述的鈦渣在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個(gè)軟 爐底工作面，并且所述鈦渣的熔點(diǎn)在轉(zhuǎn)底爐還原過(guò)程中應(yīng)能始終保持軟爐底在 固態(tài)下工作。在轉(zhuǎn)底爐連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過(guò)補(bǔ)充前述步驟的鈦渣，保持所述軟 爐底1的工作面厚度在所述的預(yù)定的高度。
所述的用于形成軟爐底工作面的鈦渣的熔點(diǎn)等于或高于1450°C,其成分 (Ti02)含量〉50%。石皮碎的粒度為2~ 10mm。
所述的前面的步驟中鈦渣鋪設(shè)在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料的爐底2表面上形成的 軟爐底1的工作面厚度的預(yù)定高度為100~200mm,當(dāng)所述的軟爐底1厚度的
5預(yù)定高度因損耗而降低時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐的加料機(jī)可將所述的經(jīng)破碎的鈦渣補(bǔ)充 裝入到轉(zhuǎn)底爐的爐底部，以便維持所述軟爐底1的工作面保持在所述的預(yù)定的 高度。
本發(fā)明具有如下積;f及效果
(1) 由于是用鈦渣碎塊做爐底，而鈦渣是本工藝的主要產(chǎn)品，來(lái)源方便， 可循環(huán)使用補(bǔ)充流程中的損耗，爐底制造和維護(hù)簡(jiǎn)單、方便且經(jīng)濟(jì)。
(2) 因?yàn)闋t底保護(hù)材料是固態(tài)還原的條件下使用的軟爐底，可避免爐底 粘結(jié)、膨脹、侵蝕等原因而損壞爐底，維護(hù)方便。
(3) 因?yàn)槭擒洜t底，可避免由于爐底粘結(jié)而損壞出料螺旋，延長(zhǎng)出料螺 旋的使用壽命；
(4) 因?yàn)槭怯免佋鰻t底，即使少量被帶入電爐，也不會(huì)影響電爐熔分 得到鈦渣的成分和質(zhì)量，避免了將耐火材料帶入電爐而污染鈦渣產(chǎn)品、影響到 鈦渣的質(zhì)量的問(wèn)題。


附圖l是轉(zhuǎn)底爐的爐底示意圖。
具體實(shí)施例方式
附圖是轉(zhuǎn)底爐的爐底示意圖。將釩鈦磁鐵礦通過(guò)轉(zhuǎn)底爐還原后，被還原的 爐料全部進(jìn)入電爐熔分，熔分后用電爐出來(lái)的液態(tài)鈦渣1破碎到一定粒度，鋪 在由耐火材料砌筑的轉(zhuǎn)底爐爐底2的表面層上，它們上面直接接觸爐料。在鈦 渣的下面，爐底用普通耐火材料砌筑，釩鈦磁鐵礦塊料鋪放在鈦渣上面，形成 一種"軟爐底，，。因?yàn)闋t底是"軟的，，就可以避免由于耐火材料爐底的膨脹、 粘結(jié)等使?fàn)t底上漲的現(xiàn)象發(fā)生，起到保護(hù)爐底的作用。如圖所示，由于爐底是 鈦渣碎塊形成的"軟爐底"，被還原的爐料不與鈦渣1下面的耐火材料2 (如 耐火磚或打結(jié)料)構(gòu)成的爐底2直接接觸，可以達(dá)到保護(hù)鈦渣下面耐火材料的 作用和保護(hù)轉(zhuǎn)底爐爐底的目的。附圖中3是爐墻，4是水封槽。采用本發(fā)明的方法，將得到的熔點(diǎn)都〉1450'C的破碎到2~ 10mm碎塊的鈦 渣，鋪在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面上，厚度為100- 200mm。所述的鈦渣 (Ti02)含50%~85°/。均可，在鈦渣上面鋪放釩鈦磁鐵礦塊料，送入轉(zhuǎn)底爐內(nèi) 進(jìn)行直接還原。所述的鈦渣在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間 形成一個(gè)軟爐底工作面，并且所述鈦渣的熔點(diǎn)在轉(zhuǎn)底爐還原過(guò)程中應(yīng)能始終保 持軟爐底在固態(tài)下工作。由于轉(zhuǎn)底爐還原溫度一般在1200 ~ 1400。C范圍，最高 溫度為140(TC，如果鈦渣在還原溫度下熔化，就會(huì)與下面的耐火材料粘結(jié)，同 時(shí)也易與爐料粘結(jié)，這樣將會(huì)帶來(lái)?yè)p壞爐底及出料螺旋機(jī)的問(wèn)題，因此本發(fā)明 采用大于1450。C熔點(diǎn)的鈦渣是必要條件。也就是說(shuō)，這里讓鈦渣熔點(diǎn)1450°C 比最高還原溫度要高50°C,因此，在1200~ 140(TC還原溫度下，還原過(guò)程中 鈦渣不會(huì)熔化，即爐底能始終保持在固態(tài)下工作，避免產(chǎn)生熔化粘結(jié)帶來(lái)的問(wèn) 題。而一般含50。/。TiO2以上的鈦渣熔點(diǎn)都在1450。C以上，是容易實(shí)現(xiàn)的。
轉(zhuǎn)底爐經(jīng)過(guò)運(yùn)行一段時(shí)間后， 一部分鈦渣可能隨金屬化球團(tuán)排入了電爐 中，又通過(guò)電爐熔分循環(huán)到鈦渣中而逐漸損耗，于是轉(zhuǎn)底爐爐底的軟爐底部分 工作一段時(shí)間后，工作面將會(huì)降低，就要及時(shí)補(bǔ)充鈦渣，可以定期根據(jù)流失情 況補(bǔ)充一定量的鈦渣，即將破碎到一定粒度要求的鈦渣，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐的加料機(jī) 裝入到轉(zhuǎn)底爐的爐底部，維持軟爐底工作面保持在預(yù)定的高度，這樣爐底可以 避免由于釩鈦磁鐵礦塊料粉化而粘結(jié)在爐底上，還可以達(dá)到循環(huán)使用的目的。 在還原爐排料時(shí)，由于是"軟爐底"，少量與鈦渣粘結(jié)一起的塊料一起排入電 爐熔分，即使?fàn)t料粘結(jié)在鈦渣表面，由于補(bǔ)充用來(lái)保護(hù)轉(zhuǎn)底爐的爐底的鈦渣原 料，就來(lái)自本發(fā)明工藝流程本身得到的鈦渣，成分相同，不會(huì)影響鈦渣的品位 及質(zhì)量，從而大大降低了護(hù)爐成本。并且由于是"軟爐底"，即使膨脹也不會(huì) 影響爐底的壽命，對(duì)出料螺旋起到有效的保護(hù)作用。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方式，如圖所示，可以將轉(zhuǎn)底爐原來(lái)的耐火材料爐 底2的工作面降低100-200mm，將熔點(diǎn)為1450。C及以上的被破碎到2-10mm的 鈦渣1作為爐底鋪設(shè)在原來(lái)的耐火材料爐底2上，形成"軟爐底"的工作面。
本發(fā)明提出用鈦渣來(lái)形成軟爐底來(lái)保護(hù)轉(zhuǎn)底爐爐底，這種鈦渣軟爐底就是 下一步熔化分離的鈦渣，可以循環(huán)使用，這樣即使鈦渣爐底混入了金屬化球團(tuán)中，進(jìn)入了下一步熔分的電爐中，但是軟爐底的化學(xué)成分與熔分得到的鈦渣成 分相同，因此不會(huì)影響鈦渣產(chǎn)品的質(zhì)量。很好地解決了 "要保證鈦渣的質(zhì)量， 就不能允許雜質(zhì)污染鈦渣"的技術(shù)難題。
已有的轉(zhuǎn)底爐的爐底一般都是由耐火材料砌筑的，耐火材料需要耐火度能 夠滿足轉(zhuǎn)底爐還原溫度的要求，但是由于長(zhǎng)期使用存在急冷及急熱、熱脹冷縮 等問(wèn)題，耐火材料很容易開(kāi)裂，或爐底與爐料粘結(jié)而損壞。另一方面，由于膨 脹或粘結(jié)后使?fàn)t底平面上漲，當(dāng)排料的出料螺旋排料時(shí)，爐底與螺旋摩擦，而 損壞出料螺旋機(jī)，造成不能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。本發(fā)明采用軟爐底護(hù)爐的技術(shù)原理， 可以顯著降低造成爐底耐火材料及出料螺旋損壞的幾率，避免影響穩(wěn)定順利操 作的事故的發(fā)生，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單、易行、維護(hù)方便，不消耗耐火材料的爐 底，是保證轉(zhuǎn)底爐設(shè)備能連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)的非常有效的措施，特別是有利于鈦渣 的下一步利用，不僅降低護(hù)爐的成本，而且經(jīng)濟(jì)效果顯著。
權(quán)利要求
1.一種釩鈦磁鐵礦煤基直接還原轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，該方法包括如下步驟a)將釩鈦磁鐵礦通過(guò)轉(zhuǎn)底爐還原后，被還原的爐料全部進(jìn)入電爐熔分，b)用電爐熔分后產(chǎn)出的鈦渣經(jīng)破碎后，鋪在由耐火材料砌筑的轉(zhuǎn)底爐爐底(2)的表面上，c)所述的鈦渣在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個(gè)軟爐底(1)工作面，并且所述鈦渣的熔點(diǎn)在轉(zhuǎn)底爐還原過(guò)程中應(yīng)能始終保持軟爐底(1)在固態(tài)下工作，d)在轉(zhuǎn)底爐連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過(guò)補(bǔ)充步驟b)和c)的鈦渣，保持所述軟爐底(1)的工作面厚度在所述的預(yù)定的高度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，其特征在于，所述的步 驟c)中用于形成軟爐底(1)工作面的鈦渣的熔點(diǎn)等于或高于1450°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，其特征在于，所述的步 驟b)中鈥渣破碎的粒度為2 ~ 10mm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，其特征在于，所述的 步驟b)中鈦渣的成分TiO2含量〉50y。。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一個(gè)所述的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，其特征在 于，所述的步驟d)中鈦渣鋪設(shè)在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料的爐底(2)表面上形成的 軟爐底(1)的工作面厚度的預(yù)定高度為100~ 200mm，當(dāng)所述的軟爐底(1)厚 度的預(yù)定高度因損耗而降低時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)底爐的加料機(jī)可將所述的經(jīng)破碎的鈦渣 補(bǔ)充裝入到轉(zhuǎn)底爐的爐底部。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種釩鈦磁鐵礦直接還原用的轉(zhuǎn)底爐爐底的保護(hù)方法，轉(zhuǎn)底爐爐底下部用普通耐火材料鋪設(shè)，將直接還原的金屬化球團(tuán)通過(guò)電爐熔化分離后得到的鈦渣破碎到2～10mm，鋪在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面上。所述的鈦渣在轉(zhuǎn)底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個(gè)軟爐底工作面，其厚度的預(yù)定高度因損耗而降低時(shí)，可將所述的經(jīng)破碎的鈦渣補(bǔ)充裝入到轉(zhuǎn)底爐的爐底部。所述鈦渣由于熔點(diǎn)較高，在使用過(guò)程中可避免釩鈦磁鐵礦在1300～1400℃直接還原過(guò)程中粉化粘結(jié)爐底，因?yàn)闋t底是疏松的“軟爐底”，即使膨脹也不會(huì)粘結(jié)爐底，對(duì)保護(hù)爐底和出料螺旋及保護(hù)鈦渣不受耐火材料污染，鈦渣可循環(huán)使用，降低護(hù)爐的成本，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C21C5/48GK101514383SQ20081000818
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2008年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月18日
發(fā)明者李家權(quán), 秦廷許, 范先國(guó), 陳厚生 申請(qǐng)人:四川龍蟒集團(tuán)有限責(zé)任公司