專利名稱：電爐冶煉鈦渣的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電爐冶煉鈦渣的方法，更具體地講，涉及一種采用大功 率電爐冶煉鈦渣的方法。
背景技術：
電爐法冶煉鈥渣，是用還原劑(如無煙煤、石油焦、焦炭等)對鈦鐵礦 進行選擇還原以去除大部分鐵，使鈦入渣富集并使鐵成鐵水，從而產得鈦渣 和生鐵(半鋼)兩種產品。該法的生產工藝簡單，成熟，流程短，效率高， 所產鐵能直接利用，不產生固體和液體廢料，電爐產生的熱量和煤氣可以回 收利用，對環(huán)境無污染，鈦渣產品又具有特殊的工藝性能而為其它的富鈦料 所不及。
現有技術的小功率(1MVA 10MVA)電爐冶煉4太渣的工藝存在很多缺 點，例如電爐規(guī)模小、爐況波動大、勞動強度大、自動化水平低、消耗高、 成本高、污染嚴重、電爐使用壽命短等。

發(fā)明內容
本發(fā)明通過提供一種電爐冶煉鈦渣的方法，克服了上述技術問題中的一 個或多個，該方法包括以下步驟將鈦鐵礦和還原劑混合來配制爐料；將爐 料加入電爐；冶煉4太渣，冶煉過程中電爐的功率為12MV.A 30MV.A;出渣，出鐵。
鈦鐵礦中1102的重量含量可大于等于44%，還原劑的含碳量可大于等于 80%并且還原劑可以是焦炭、無煙煤、石油焦中的一種，爐料的配碳比為 5% 20%,電爐中加入的一爐次爐料的總重量為120 p屯 180噸，所述配碳比 為爐料中還原劑與鈦4失礦的重量比。
可將配制爐料和加入爐料的步驟執(zhí)行多批次，優(yōu)選地，執(zhí)行3批次 6批次。
將配制爐料和加入爐料的步驟執(zhí)行3批次~6批次并進行冶煉的步驟可包
括將前一批次配制的爐料加入電爐進行冶煉；在電爐中形成大熔池之后，
對鈦渣進行取樣操作，根據取樣結果來確定后一批次配料的配碳比，然后配
制后一批次爐料并加入后一批次爐料。當通過取樣操作測定得到鈦渣中Ti02 的含量小于預定含量時，可提高后一批次爐料的配碳比；當通過取樣操作測 定得到鈦渣中Ti02的含量高于預定含量時，可降低后一批次爐料的配碳比， 所述預定含量在72% 85%的范圍內。
每批次配制爐料和加入爐料的過程可包括配制第一種爐料和第二種爐 料，在每批次加入爐料時同時將第一種爐料和第二種爐料分別加到電爐內的 中心加料點和邊緣加料點，其中，每批次配制的爐料的第一種爐料的重量占 同批次加料總重量的5%~20%,每批次配制的爐料的第一種爐料的配碳比低 于同批次配制的爐料的第二種爐料的配碳比，例如，每批次配制的爐料的第 一種爐料的配碳比為5% 10%，同批次配制的爐料的第二種爐料的配碳比為 10% 20%。
冶煉過程中可保持鈦渣的溫度為1600。C 180(TC,可采用自焙電極或石 墨電極輸送功率，電極工作端的長度可為1.8m 2.5m,電極電流可控制在 25000A 45000A,電極電壓可控制在300V 400V,冶煉過程中爐內的相對氣 壓可控制在5Pa~-10Pa。
根據本發(fā)明的冶煉鈦渣的方法還可包括在冶煉過程中執(zhí)行維護掛渣層的 操作。具體地講，在每批次加入的爐料全部熔化形成大熔池后或整爐的爐料 全部加完形成大熔池后，向電爐的中心加料點加入50kg 200kg還原劑，或從 爐門口加入50kg 200kg還原劑，控制鐵水上方的渣層的溫度為1700°C~1800 °C，渣層中FeO的含量為5%~10%,使得電爐的掛渣層厚度維持在 600mm 1200mm,其中，所述爐門口位于爐墻的正對電極并與電極相隔一定 距離的位置。
冶煉鈦渣的步驟還可包括進行終點判斷與控制的操作。具體地講，在冶 煉過程中，當單位為MW的電爐總功耗在數值上為整爐爐料噸數的1倍 1.4 倍時，通過對鈦渣進行取樣并快速化驗來判斷鈦渣中的Ti02是否達到預定含 量，如果沒有達到預定含量，則從料倉單獨加入0.5噸 5噸鈦鐵礦和/或0.2 噸~1噸還原劑，調整鈦渣達到預定含量，所述預定含量在72%~85%的范圍 內。在鈦渣達到預定含量后并在鈦渣層的溫度為160(TC 1800。C的情況下， 可出渣，出鐵。200810213018.4
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根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法具有以下優(yōu)點
(1) 電爐功率大，實現了鈦渣電爐的大型化，工人的勞動強度大幅度降
低；
(2) 冶煉過程中爐況穩(wěn)定，基本不發(fā)生大翻渣、塌料等現象；
(3) 爐內能夠維持適宜厚度的掛渣層，電爐使用壽命長，電爐熱效率高；
(4) 冶煉時間短；
(5) 鈦渣品位波動小，質量穩(wěn)定，鈦渣冶煉成本低；
(6) 釆用自焙電極和石墨電極均可實現鈦渣冶煉生產；
(7) 不產生廢氣、廢渣和廢水，無環(huán)境污染。
具體實施例方式
現在，將對根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法進行詳細描述。 根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法包括以下步驟
(1) 將鈦鐵礦和還原劑混合來配制爐料；
(2) 將爐料加入電爐；
(3) 冶煉鈦渣，其中，冶煉過程中電爐的功率為12MVA 30MV-A;
(4) 出渣，出鐵。
根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法，鈦鐵礦為粉料，鈦鐵礦中Ti02的重 量含量大于等于44% (優(yōu)選地為44%~47%),還原劑為顆粒狀的焦炭、無煙 煤、石油焦中的一種，還原劑的粒徑為lmm 15mm且含碳量不低于80%。 配料的步驟還可包括加入粉塵，所述粉塵為通過除塵系統產生的 一級除灰塵， 是鈦鐵礦和還原劑的混合物。電爐中加入的一爐次爐料的總重量為120噸 ~180噸。
根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法，配制爐料和加入爐料的步驟可以執(zhí) 行3次 6次。具體地講，按照5%~20%的配碳比(爐料中還原劑與鈦鐵礦的 重量比)配制前一批次爐料，將前一批次配制的爐料加入電爐進行冶煉；在 電爐中形成大熔池之后，對鈦渣進行取樣操作，根據取樣結果來確定后一批 次配料的配碳比，然后配制后一批次爐料并加入后一批次爐料。更具體地講， 當通過取樣操作測定得到的鈦渣品位(鈦渣中Ti02的含量)小于預定品位時， 提高后一批次爐料的配碳比；當通過取樣操作測定得到的鈦渣品位高于預定 品位時，降低后一批次爐料的配碳比，每批次爐料的配碳比在5% 20%的范
圍內，所述預定品位例如在72%~85%的范圍內。以上調整配碳比的操作主要
根據操作經驗和物料平衡計算來進行。因此，通過上述多批次配料和多批次 加料的操作，有利于將鈦渣的品位控制在預定范圍內。
在分三次配料和加料的情況下，第一批爐料占總加料量的50% 60%，第 二批爐料占總加料量的20%~30%，第三批爐料占總加料量的10% 20%。在 分四次配料和加料的情況下，第一批爐料占總加料量的40%~50%,第二批爐 料占總加料量的20%~30%，第三批爐料占總加料量的10% 20%，第四批爐 料占總加料量的5% 15%。在分五次配料和加料的情況下，第一批爐料占總 加料量的40%~50%,第二批爐料占總加料量的20%~30%,第三批爐料占總 加料量的10% 20%,第四批爐料占總加料量的5% 15%,第五批爐料占總加 料量的5% 10%。在分六次配料和加料的情況下，第一批爐料占總加料量的 40% 50%,第二批爐料占總加料量的15% 25%，第三批爐料占總加料量的 8% 15%,第四批爐料占總加料量的5% 10%,第五批爐料占總加料量的 5%~8%，第六批爐料占總加料量的3%~5%。然而，在才艮據本發(fā)明的電爐冶煉 鈦渣的方法中，配料和加料的次數不限于此，例如配料和加料的次數可以多 于六次。
在傳統的冶煉方法中，通常采用一次全部加料的加料方式，因為爐料中 的鈦鐵礦和還原劑在加入爐內過程中因比重不同導致下料速度不一致，所以 在爐內會產生爐料偏析。根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法通過多批次配料 和加料，有效地防止爐內爐料的偏析。
此外，在傳統的冶煉方法中，每爐次爐料的全部或者大部一次性加入爐 內并形成較大的料堆，而具有較低軟熔點的鈦鐵礦很容易在遠離高溫區(qū)的料 堆處熔融、燒結，導致爐料不易自動下沉； 一旦結殼突然塌陷，上部爐料跌 入渣層，就會驟然增大渣內的還原反應，產生大量CO氣體，使渣體產生強 烈沸騰乃至噴濺(翻渣)，而且要一直持續(xù)到跌入爐料反應完畢才能恢復到平 靜狀態(tài)；同時，強烈的沸騰又會使周圍爐料更多地巻入，愈加助長沸騰強度 和延長持續(xù)時間。引起塌料和翻渣的內因是鈦渣自身的高漲飽性，而外因是 爐料，如果渣層上不堆積爐料或料層薄而不產生塌陷，當然也就不存在爐料 進入高溫熔渣中反應而突發(fā)大量氣體，沒有了氣源這個外因的作用也就不會 出現大翻渣的現象。根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法通過多批次(例如3 批次 6批次)配料和加料，使渣層上方的爐料層比一次全部加料的爐料層薄
甚至不堆積爐料，因此可以減少塌料、大翻渣的發(fā)生。
根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法，每批次配料和加料的過程可包括配 制第 一種爐料和第二種爐料并在每批次加料時同時加入該批次的第 一種爐料 和第二種爐料，第一種爐料為將要加到電爐內的中心加料點的爐料，第二種
爐料為將要加到電爐內的邊緣加料點的爐料，第 一種爐料的重量占該批次加
料總重量的5%~20%,第一種爐料的配碳比低于第二種爐料的配碳比，例如， 第一種爐料的配碳比為5%~10%，第二種爐料的配碳比為10% 20%。第一種 爐料的配碳比低是為了加快爐料熔化速度，電爐中心快速形成大熔池，加強 熔化后物料熱傳遞的對流效果，降低冶煉電耗，縮短冶煉周期。第二種爐料 的配碳比高是為了便于保護掛渣層，減少對電爐的爐墻的沖刷。
根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法，所述電爐為密閉電爐，也可以采用 半密閉電爐。在已經對電爐送電的情況下加入第一批爐料，冶煉過程中保持 鈥渣的溫度為1600。C 180(TC，采用自焙電極或石墨電極輸送功率，電極工 作端的長度為1.8m 2.5m,送電功率為12MV'A 30MV'A (例如25.5MVA ), 電極電流控制在25000A 45000A，電極電壓控制在300V 400V，其中，根據 爐內送電難易及電極的質量狀況，通過調整電流大小和/或電壓等級來確保上 述功率的輸入，爐內的相對氣壓控制在5Pa -10Pa。通過冶煉過程，鈦鐵礦 中10%~30%的Ti02被還原為低價鈦，鈥鐵礦中的Fe203被還原為FeO或金 屬鐵。
鈦渣在高溫下有較強的化學活性，能腐蝕各種耐火材料，所以在冶煉之 前通常對電爐進行掛渣操作，即在爐墻上形成掛渣層，掛渣層主要由難熔的 低價氧化鈦、碳化鈦和氮化鈦組成。然而，在冶煉過程中爐墻上的掛渣層不 可避免地會損壞。因此，根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法還可包括在冶煉 過程中執(zhí)行維護掛渣層的操作。具體地講，在每次執(zhí)行維護掛渣層的操作時， 從中心加料管向電爐的中心加料點加入50kg 200kg還原劑，或從爐門口加入 50kg 200kg還原劑，控制鐵水上方的渣層的溫度為1700°C~1800°C，渣層中 FeO的含量為5% 10%,使得電爐的掛渣層厚度維持在600mm 1200mm。這 里，所述爐門口位于爐墻的正對電極并與電極相隔一定距離的位置。
根據掛渣層的厚度來確定是否執(zhí)行維護掛渣層的操作，即，如果掛渣層 的厚度小于預定值，則執(zhí)行維護掛渣層的操作，使掛渣層的厚度不小于預定 值；如果掛渣層的厚度不小于所述預定值，則不需執(zhí)行維護掛渣層的操作，
所述預定值在600mm 1200mm的范圍內。優(yōu)選地，通過維護掛渣層的操作， 使掛渣層的厚度在600mm 1200mm的范圍內。在需要執(zhí)行維護掛渣層的操作 的情況下，該操作一般是在每批次加料全部熔化形成大熔池后進行，也可在 整爐的爐料全部加完形成大熔池后進行。在需要執(zhí)行維護掛渣層的操作的情 況下，才艮據掛渣層損失的情況，所述維護掛渣層的4喿作在一個冶煉周期(即， 冶煉一爐次的爐料)內可執(zhí)行一次或者多次。
因此，根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法，通過使第二種爐料的配碳比 較高和/或在冶煉過程中執(zhí)行維護掛渣層的操作，可以維持適宜厚度的掛渣 層，從而延長電爐的使用壽命。
在冶煉的后期，進行終點判斷與控制的操作。具體地講，根據加入的爐 料的總量來確定冶煉需要的功耗，例如在加入120噸爐料進行冶煉以生產品 位為78%的鈦渣的情況下，單位為MW的總功耗在數值上是以噸為單位的爐 料總重量的1倍 1.4倍，即120MW 168MW。當已經輸入所需的總功耗時， 通過對鈦渣進行取樣并快速化驗來判斷鈦渣是否達到預定品位，如果沒有達 到預定品位，則/人料倉單獨加入0.5吃 5噸鈥鐵礦和/或0.2噸 1噸還原劑， 調整鈦渣達到預定品位，所述預定品位例如在72%~85%的范圍內。值得注意 的是，終點判斷與控制步驟中加入的鈦鐵礦和/或還原劑不算作前述的多批次 加料中的一次加料。最后，當鈦渣達到預定品位時結合鈦渣層的溫度(該溫 度控制在160(TC 180(TC )即可出渣、出鐵，即從出法口出渣并從出渣口下 的出鐵口出鐵，鐵水的含碳量為1% 3%。
因此，本發(fā)明采用大功率電爐冶煉鈦渣，實現了鈦渣電爐的大型化，工 人的勞動強度大幅度降低。此外，在根據本發(fā)明的電爐冶煉鈦渣的方法中， 冶煉過程中爐況穩(wěn)定，基本不發(fā)生大翻渣、塌料等現象；爐內維持適宜厚度 的掛渣層，電爐使用壽命長，電爐熱效率高；冶煉時間短；鈦渣品位波動小， 質量穩(wěn)定，鈦渣冶煉成本低；并且采用自焙電極或石墨電極均可實現鈦渣冶 煉生產，不產生廢氣、廢渣和廢水，無環(huán)境污染。
本發(fā)明不限于上述實施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各 種變形和修改。
權利要求
1、一種電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于包括以下步驟將鈦鐵礦和還原劑混合來配制爐料；將爐料加入電爐；冶煉鈦渣，冶煉過程中電爐的功率為12MV·A～30MV·A；出渣，出鐵。
2、 如權利要求1所迷的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，鈦鐵礦中 Ti02的重量含量大于等于44%，還原劑的含碳量大于等于80%并且還原劑為 焦炭、無煙煤、石油焦中的一種，爐料的配碳比為5%~20%，電爐中加入的 一爐次爐料的總重量為120噸 180噸，所述配碳比為爐料中還原劑與鈦鐵礦 的重量比。
3、 如權利要求2所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，將配制爐料 和加入爐料的步驟執(zhí)行多批次。
4、 如權利要求3所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，將配制爐料 和加入爐料的步驟執(zhí)行3批次 6批次。
5、 如權利要求4所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，將配制爐料 和加入爐料的步驟執(zhí)行3批次 6批次并進行冶煉的步驟包括將前一批次配 制的爐料加入電爐進行冶煉；在電爐中形成大熔池之后，對鈦渣進行取樣操 作，根據取樣結果來確定后一批次配料的配碳比，然后配制后一批次爐料并加入后一4比次爐泮+。
6、 如權利要求5所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，當通過取樣 操作測定得到鈦渣中Ti02的含量小于預定含量時，提高后一批次爐料的配碳 比；當通過取樣操作測定得到鈦渣中Ti02的含量高于預定含量時，降低后一 批次爐料的配碳比，所述預定含量在72%~85%的范圍內。
7、 如權利要求6所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，在將配制爐 料和加入爐料的步驟執(zhí)行3批次的情況下，第一批次爐料占總加料量的 50% 60%,第二批次爐料占總加料量的20% 30%，第三批次爐料占總加料量 的10%~20%。
8、 如權利要求6所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，在將配制爐 料和加入爐料的步驟執(zhí)行4批次的情況下，第一批次爐料占總加料量的40% 50%,第二批次爐料占總加料量的20% 30%,第三批次爐料占總加料量 的10% 20%，第四批次爐料占總加料量的5%~15%。
9、 如權利要求6所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，在將配制爐 料和加入爐料的步驟執(zhí)行5批次的情況下，第一批次爐料占總加料量的 40% 50%，第二批次爐料占總加料量的20%~30%,第三批次爐料占總加料量 的10% 20%,第四批次爐料占總加料量的5%~15%,第五批次爐料占總加料 量的5%~10%。
10、 如權利要求6所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，在將配制 爐料和加入爐料的步驟執(zhí)行6批次的情況下，第一批爐次料占總加料量的 40% 50%,第二批次爐料占總加料量的15%~25%,第三批次爐料占總加料量 的8%~15%,第四批次爐料占總加料量的5%~10%，第五批次爐料占總加料 量的5% 8%,第六批次爐料占總加料量的3% 5%。
11、 如權利要求6所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，每批次配 制爐料和加入爐料的過程包括配制第一種爐料和第二種爐料，在每批次加 入爐料時同時將第一種爐料和第二種爐料分別加到電爐內的中心加料點和邊 緣加料點，其中，每批次配制的爐料的第一種爐料的重量占同批次加料總重 量的5%~20%,每批次配制的爐料的第一種爐料的配碳比低于同批次配制的 爐料的第二種爐料的配碳比。
12、 如權利要求11所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，每批次配 制的爐料的第一種爐料的配碳比為5% 10%,同批次配制的爐料的第二種爐 料的配碳比為10%~20% 。
13、 如權利要求1所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，冶煉過程 中保持鈦渣的溫度為1600。C 1800。C,采用自焙電極或石墨電極輸送功率， 電極工作端的長度為1.8m 2.5m,電極電流控制在25000A 45000A,電極電 壓控制在300V 400V，冶煉過程中爐內的相對氣壓控制在5Pa ~ -lOPa。
14、 如權利要求2所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，所述電爐 冶煉鈦渣的方法還包括在冶煉過程中執(zhí)行維護掛渣層的操作。
15、 如權利要求14所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，執(zhí)行維護 掛渣層的操作包括在每批次加入的爐料全部熔化形成大熔池后或整爐的爐 料全部加完形成大熔池后，向電爐的中心加料點加入50kg 200kg還原劑，或 從爐門口加入50kg 200kg還原劑，控制鐵水上方的渣層的溫度為1700。C 1800°C,渣層中FeO的含量為5% 10%，使得電爐的掛渣層厚度維持在 600mm 1200mm，其中，所述爐門口位于爐墻的正對電極并與電極相隔一定 距離的位置。
16、 如權利要求2所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，冶煉鈦渣 的步驟還包括進行終點判斷與控制的操作。
17、 如權利要求16所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，終點判斷 與控制的操作包括在冶煉過程中，當單位為MW的電爐總功耗在數值上為 整爐爐料噸數的1倍 1.4倍時，通過對鈦渣進行取樣并快速化驗來判斷鈦渣 中的Ti02是否達到預定含量，如果沒有達到預定含量，則從料倉單獨加入0.5 噸 5噸鈦鐵礦和/或0.2噸 l噸還原劑，調整鈦渣達到預定含量，所述預定含 量在72%~85%的范圍內。
18、 如權利要求17所述的電爐冶煉鈦渣的方法，其特征在于，在鈦渣達 到預定含量后并在鈦渣層的溫度為1600。C 180(TC的情況下，出渣，出鐵。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電爐冶煉鈦渣的方法，該方法包括以下步驟將鈦鐵礦和還原劑混合來配制爐料；將爐料加入電爐；冶煉鈦渣，冶煉過程中電爐的功率為12MV·A～30MV·A；出渣，出鐵。
文檔編號C21C5/54GK101348845SQ200810213018
公開日2009年1月21日 申請日期2008年8月20日 優(yōu)先權日2008年8月20日
發(fā)明者峰 劉, 劉守國, 吳相權, 姜方新, 孟長春, 張連和, 王亞夫, 秦興華, 符凱軍, 維 羅, 陳永明, 勇 馬, 黃興建, 黃北衛(wèi) 申請人:攀鋼集團鈦業(yè)有限責任公司