專(zhuān)利名稱(chēng)：高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高鈦型高爐渣的綜合利用領(lǐng)域，尤其是一種高鈦型高爐渣碳化的電爐 裝爐工藝。
背景技術(shù)：
在釩鈦磁鐵礦的高爐冶煉過(guò)程中，約80 90 %的Ti會(huì)進(jìn)入高爐渣，這種高爐渣 通常被稱(chēng)為高鈦型高爐渣。根據(jù)高爐冶煉時(shí)釩鈦磁鐵礦配比的不同，高鈦型高爐渣中TiO2 含量不同，但通常在20 29%之間。與普通的高爐渣基本為酸性的玻璃相不同，高鈦型高 爐渣是一種極為復(fù)雜且特殊的體系，主要成分為T(mén)i、Ca、Si、Al、Mg，其次為Fe、V、Mn、P和S 等，是一種堿性渣，受渣中大量熔點(diǎn)高、結(jié)晶性能強(qiáng)的礦物組成影響，玻璃質(zhì)極少，是一種熔 化性溫度高的短渣，根據(jù)成分和堿度的不同，其熔化性溫度約在1200 1400°C之間。從高鈦型高爐渣中進(jìn)行鈦的分離是高鈦型高爐渣的一種重要的綜合利用途徑。而 作為一種重要的鈦分離技術(shù)，首先通過(guò)碳化高鈦型高爐渣制取TiC，再通過(guò)TiC低溫氯化制 備TiCl4，最終通過(guò)水化或鎂還原TiCl4獲得鈦白粉或海綿鈦。高鈦型高爐渣的碳化通過(guò)電爐進(jìn)行，在電爐中用碳質(zhì)還原劑對(duì)高爐渣進(jìn)行還原碳 化處理，將鈦還原為碳化鈦，碳化處理后的高爐渣稱(chēng)即為碳化渣。碳化電耗較高是碳化渣生 產(chǎn)成本過(guò)高的直接原因，其電費(fèi)占該工序直接生產(chǎn)成本的85%以上。因此，冶煉電耗是高溫 碳化工序最為重要的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。電爐還原碳化高爐渣過(guò)程中的能量消耗包括高爐冷渣的升溫、熔化及液態(tài)渣升 溫吸熱、還原劑煤的升溫及煤中灰分的熔化和升溫吸熱、TiO2與碳的還原碳化反應(yīng)吸熱以 及部分還原劑碳的燃燒放熱等。從電爐還原碳化高爐渣的能量消耗看，提供裝爐高爐渣、還 原劑的溫度將有效降低碳化工序的能耗，因此為最大限度的利用高爐渣顯熱，采用熔融狀 態(tài)的高爐渣進(jìn)行液態(tài)熱裝爐的設(shè)想很早就被提出。液態(tài)熱裝爐，為保證高爐渣運(yùn)到碳化車(chē)間時(shí)還處于熔融狀態(tài)，且能夠順利裝入電 爐進(jìn)行冶煉，要求高爐渣必須具有較好的流動(dòng)性，但實(shí)際上高鈦型高爐渣是典型的短渣，其 熔化性溫度高，極易凝固結(jié)塊，因此電爐必須建在離高爐很近的地方，才有可能實(shí)現(xiàn)液態(tài)高 爐渣熱裝入爐，受客觀條件限制，很難實(shí)現(xiàn)?；蛘呖蓪F(xiàn)有渣罐改為移動(dòng)電爐，但相關(guān)設(shè)施 及實(shí)現(xiàn)所產(chǎn)生的費(fèi)用難以估計(jì)，實(shí)施難度很大，很可能因此而增加成本將遠(yuǎn)高于利用其熔 融顯熱所降低的成本，而且對(duì)其復(fù)雜附屬設(shè)施進(jìn)行相關(guān)維護(hù)所產(chǎn)生的困難也不可小視。因 此目前，液態(tài)渣熱裝入爐的實(shí)施難度大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能實(shí)現(xiàn)液態(tài)渣裝爐且容易實(shí)施、實(shí)現(xiàn)成本 低的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工 藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450°c以上；2)、液態(tài)高爐渣通過(guò)渣溝引入渣罐車(chē)；3)、通過(guò)高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車(chē)對(duì)液態(tài)高爐渣進(jìn)行密閉保溫；4)、通過(guò)渣罐 車(chē)將渣運(yùn)送至電爐，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間< 2小時(shí)；5)、破開(kāi)渣殼，通過(guò)導(dǎo)流板和導(dǎo)流槽將液態(tài)高爐渣 導(dǎo)入電爐。進(jìn)一步的，在所述步驟5)之前對(duì)電爐進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在1200°C以上。進(jìn)一步的，所述步驟2)中渣溝的敞口通過(guò)設(shè)置有耐火材料內(nèi)襯的蓋子封閉。進(jìn)一步的，所述步驟5)通過(guò)吊具和重錘破開(kāi)渣殼。作為一種優(yōu)選，所述高爐渣的堿度控制在1. 00 1. 20。進(jìn)一步的，所述渣殼由渣罐車(chē)內(nèi)的液態(tài)高爐渣表層凝固形成。進(jìn)一步的，在步驟2)渣罐車(chē)接渣完成后，設(shè)置有向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒 堿性氧化物造渣料的步驟；該步驟通過(guò)向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣 料，提高渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層的局部堿度在1.2以上，在渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層形成初始渣
tJXi O作為一種優(yōu)選，在向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中， 控制高爐渣表層的局部堿度在1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。作為一種優(yōu)選，在向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的 堿性氧化物造渣料為MgO。作為一種優(yōu)選，按重量百分比高爐渣的成分包括Al2O3 12 14%、MgO 8 10%、 TiO2 20 25%。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)渣殼和渣罐車(chē)在高爐渣運(yùn)送過(guò)程中形成密閉空間對(duì)高 爐渣進(jìn)行保溫，渣殼和渣罐車(chē)隔絕了液態(tài)渣和外界接觸，降低了輻射熱、對(duì)流散熱，具有很 好的保溫性能，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間在2小時(shí)內(nèi)，按現(xiàn)有的渣罐車(chē)，運(yùn)輸距離接近50公里，到達(dá)電爐的 渣溫在1300°C以上，在實(shí)現(xiàn)液態(tài)渣裝爐的同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改動(dòng)小，容易實(shí)施、實(shí)現(xiàn)成本低 能。同時(shí)，渣殼在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中還能起到良好保護(hù)作用。本發(fā)明對(duì)高爐渣中賦有的熱量最大 程度的進(jìn)行了保留，從而可以降低高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化 冶煉所需時(shí)間，同時(shí)避免了現(xiàn)有水淬渣對(duì)水資源的浪費(fèi)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫 度在1450°C以上；2)、液態(tài)高爐渣通過(guò)渣溝引入渣罐車(chē)；3)、通過(guò)高爐渣凝固形成的渣殼、 渣罐車(chē)對(duì)液態(tài)高爐渣進(jìn)行密閉保溫；4)、通過(guò)渣罐車(chē)將渣運(yùn)送至電爐，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間< 2小時(shí)； 5)、破開(kāi)渣殼，通過(guò)導(dǎo)流板和導(dǎo)流槽將液態(tài)高爐渣導(dǎo)入電爐。爐渣沒(méi)有確定的熔點(diǎn)，熔化性溫度指爐渣完全熔化為液相的溫度，或液態(tài)爐渣冷 卻時(shí)開(kāi)始析出固相的溫度。因此，溫度是影響爐渣黏度的主要因素，一般黏度隨溫度升高而 降低，其中短渣在溫度超過(guò)熔化性溫度的拐點(diǎn)以后，黏度低但隨溫度的變化不大。通過(guò)渣殼 和渣罐車(chē)在高爐渣運(yùn)送過(guò)程中形成密閉空間對(duì)高爐渣進(jìn)行保溫，渣殼和渣罐車(chē)隔絕了液態(tài) 渣和外界接觸，降低輻射熱、對(duì)流散熱，具有很好的保溫性能，渣殼在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中還能起到 良好安全保障作用。本發(fā)明對(duì)高爐渣中賦有的熱量最大程度的進(jìn)行了保留，從而可以降低 高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化冶煉所需時(shí)間，同時(shí)避免了現(xiàn)有水 淬渣對(duì)水資源的浪費(fèi)。同時(shí)，本方法對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改動(dòng)小，容易實(shí)施、實(shí)現(xiàn)成本低能。
根據(jù)測(cè)算，接渣溫度在1450°C，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間為2小時(shí)，到達(dá)電爐的渣溫在1300°C以 上，1300°C足以保證在各堿度、成分的條件下，將高爐渣導(dǎo)入電爐對(duì)渣流動(dòng)性的要求；同時(shí)， 按現(xiàn)有渣罐車(chē)的性能，2個(gè)小時(shí)運(yùn)輸距離接近50公里，足以在時(shí)間和空間上對(duì)高爐和電爐 碳化進(jìn)行匹配，因此能夠?qū)崿F(xiàn)液態(tài)渣裝爐。為了降低電爐和液態(tài)高爐渣之間的溫差，保證液態(tài)熱裝爐的順利進(jìn)行，尤其是剛 開(kāi)始導(dǎo)入液態(tài)高爐渣時(shí)可能存在的凝固現(xiàn)象對(duì)爐渣導(dǎo)入的影響，在所述步驟5)之前對(duì)電 爐進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在1200°C以上。為了降低將高爐渣引入渣罐車(chē)過(guò)程中的熱量損失，所述步驟2)中渣溝的敞口通 過(guò)設(shè)置有耐火材料內(nèi)襯的蓋子封閉。破殼過(guò)程中，可能存在爐渣的外濺，因此為了保證操作人員的安全，所述步驟5) 通過(guò)吊具和重錘破開(kāi)渣殼。高爐渣黏度和溫度的曲線(xiàn)，受堿度影響，因此，除溫度外，高爐渣的堿度對(duì)最終將 高爐渣導(dǎo)入電爐時(shí)的流動(dòng)性也存在影響。另外，溫度過(guò)低、堿度過(guò)高同樣會(huì)導(dǎo)致渣殼增厚， 增加破殼的難度。因此，最好的，在高爐冶煉過(guò)程中，在根據(jù)高爐冶煉性能對(duì)堿度進(jìn)行控制 的同時(shí)，盡量降低爐渣的堿度。針對(duì)高爐冶煉狀態(tài)的控制，爐渣黏度過(guò)高，則在滴落帶不能順利流動(dòng)，降低焦炭骨 架的空隙度，增加煤氣阻力，影響高爐順行；黏度低、流動(dòng)性好的爐渣有利于脫硫，黏度大、 流動(dòng)性差的爐渣不利于脫硫；黏度過(guò)高的爐渣發(fā)生黏溝、渣口凝渣等現(xiàn)象，造成放渣困難； 黏度高的爐渣在爐內(nèi)容易形成渣皮，起保護(hù)爐襯的作用，而黏度過(guò)低，流動(dòng)性過(guò)好的爐渣沖 刷爐襯，縮短高爐壽命。因此，高爐冶煉堿度通?？刂圃?.0 1.3之間。另外，根據(jù)在不 同堿度條件下，爐渣黏度與溫度的關(guān)系曲線(xiàn)，當(dāng)堿度小于1. 2時(shí)，爐渣的熔化性溫度較低， 相應(yīng)其黏度也較低；隨著堿度的提高，熔化性溫度上升，黏度也升高。因此，為了進(jìn)一步保證 熱裝爐的順利進(jìn)行，避免熔化性溫帶過(guò)高，保證高爐渣的流動(dòng)性，尤其是到達(dá)電爐時(shí)的流動(dòng) 性，減小渣殼厚度，方便破殼，最好能控制爐渣堿度小于或等于1. 2。因此，綜合高爐和轉(zhuǎn)運(yùn) 對(duì)高爐渣堿度的要求，最好的，所述高爐渣的堿度控制在1. 00 1. 20。具體運(yùn)用中，堿度的 選擇根據(jù)高爐的冶煉狀態(tài)進(jìn)行控制和優(yōu)化。所述渣殼可以通過(guò)預(yù)制，并在接渣完成后吊裝密閉渣罐車(chē)，但操作困難，若操作時(shí) 間過(guò)長(zhǎng)反而增加高爐渣的溫降。因此，最好的，所述渣殼由渣罐車(chē)內(nèi)的液態(tài)高爐渣表層凝固 形成。所述渣殼可以在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中由渣罐車(chē)內(nèi)的液態(tài)高爐渣表層凝固形成。為了實(shí)現(xiàn)快 速結(jié)殼，進(jìn)一步減少熱量散失，在步驟2)渣罐車(chē)接渣完成后，設(shè)置有向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表 面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟；該步驟通過(guò)向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧 化物造渣料，提高渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層的局部堿度在1.2以上，在渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層形 成初始渣殼。通過(guò)均勻鋪撒能防止造渣料的擴(kuò)散，避免對(duì)表層下方高爐渣堿度的影響，表層 高爐渣流動(dòng)性的降低同樣降低了造渣料在爐渣中的擴(kuò)散。堿性氧化物造渣料，可以是MgO、 Ba0、Mn0、Ca0等。熱量損失的減少，不僅有利于爐渣的液態(tài)熱裝爐，也避免了結(jié)殼過(guò)厚，方 便破殼。為了避免結(jié)殼過(guò)厚，降低造渣料的擴(kuò)散深度，進(jìn)一步避免對(duì)爐渣整體堿度的影響， 最好的，在向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中，控制高爐渣表層的局部堿度在1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。初始渣殼并不是撒下造渣料后立 即形成，其也由一個(gè)過(guò)程，上述初始渣殼厚度可以理解為撒下造渣料后對(duì)高爐渣表層的影 響深度。根據(jù)初始?jí)A度、目標(biāo)堿度、對(duì)應(yīng)初始結(jié)殼厚度的爐渣體積，測(cè)算每平方所需要鋪撒 的造渣料的量。采用MgO時(shí)，能通過(guò)提高堿度提高爐渣的熔化性溫度，使得渣體表面結(jié)殼更迅速； MgO還能帶入較多的02_，減少Si-0、Al-0陰離子團(tuán)的聚合度，降低粘度和結(jié)殼硬度，方便破 殼。因此，最好的，在向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的堿性氧 化物造渣料為MgO。在堿度相同的前提下，爐渣成分對(duì)溫度黏度曲線(xiàn)也有影響，就高鈦型高爐渣而言， 其主要成分包括Ca0、Si02、Mg0、Al203、Ti02，主要對(duì)溫度黏度曲線(xiàn)造成影響的成分包括MgO、 A1203、Ti02。堿度相同時(shí)，隨著TiO2含量的增加熔化性溫度升高；MgO對(duì)熔化性溫度的影響 和堿度有關(guān)，對(duì)于高鈦型高爐渣，隨著MgO含量的增加熔化性溫度升高，但6% 10%范圍 內(nèi)，影響較小，且MgO含量在8 12%時(shí)有利于改善爐渣的穩(wěn)定性和難熔性；Al2O3對(duì)熔化性 溫度的影響程度同樣和堿度有關(guān)，隨著Al2O3含量的增加熔化性溫度升高，堿度大于1. 3時(shí) 影響較小。因此，作為一種最優(yōu)的方案，按重量百分比高爐渣的成分包括Al2O3 12 14%、 MgO 8 10%、TiO2 20 25%。實(shí)施例在某廠(chǎng)進(jìn)行了工程試驗(yàn)，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450°C以上，堿度為1.00 1.20，按重量百分比高爐渣 的成分包括 SiO2 20 25%、Al2O3 12 14%、CaO 26 28%、MgO 8 10%、TiO2 20 25%, V2O5 0. 3 0. 5%，渣的具體成分如表1所示；表1、高爐渣的成分列表
權(quán)利要求
高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450℃以上；2)、液態(tài)高爐渣通過(guò)渣溝引入渣罐車(chē)；3)、通過(guò)高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車(chē)對(duì)液態(tài)高爐渣進(jìn)行密閉保溫；4)、通過(guò)渣罐車(chē)將渣運(yùn)送至電爐，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間≤2小時(shí)；5)、破開(kāi)渣殼，通過(guò)導(dǎo)流板和導(dǎo)流槽將液態(tài)高爐渣導(dǎo)入電爐。
2.如權(quán)利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在所述步驟 5)之前對(duì)電爐進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度在1200°C以上。
3.如權(quán)利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述步驟2) 中渣溝的敞口通過(guò)設(shè)置有耐火材料內(nèi)襯的蓋子封閉。
4.如權(quán)利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述步驟5) 通過(guò)吊具和重錘破開(kāi)渣殼。
5.如權(quán)利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述高爐渣 的堿度控制在1.00 1.20。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于 所述渣殼由渣罐車(chē)內(nèi)的液態(tài)高爐渣表層凝固形成。
7.如權(quán)利要求6所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在步驟2)渣 罐車(chē)接渣完成后，設(shè)置有向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟；該步 驟通過(guò)向渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料，提高渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層的局 部堿度在1. 2以上，在渣罐車(chē)內(nèi)高爐渣表層形成初始渣殼。
8.如權(quán)利要求7所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在向渣罐 車(chē)內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中，控制高爐渣表層的局部堿度在 1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。
9.如權(quán)利要求8所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在向渣罐車(chē) 內(nèi)高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的堿性氧化物造渣料為MgO。
10.如權(quán)利要求9所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于按重量百分 比高爐漁的成分包括Al2O3 12 14%、MgO 8 10%、TiO2 20 25%。
全文摘要
本發(fā)明涉及高鈦型高爐渣的綜合利用領(lǐng)域，提供了一種高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)控制高爐出渣溫度在1450℃以上；2)液態(tài)高爐渣通過(guò)渣溝引入渣罐車(chē)；3)通過(guò)高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車(chē)對(duì)液態(tài)高爐渣進(jìn)行密閉保溫；4)通過(guò)渣罐車(chē)將渣運(yùn)送至電爐，轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間≤2小時(shí)；5)破開(kāi)渣殼，通過(guò)導(dǎo)流板和導(dǎo)流槽將液態(tài)高爐渣導(dǎo)入電爐。通過(guò)液態(tài)渣裝爐，對(duì)高爐渣中賦有的熱量最大程度的進(jìn)行了保留，從而可以降低高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化冶煉所需時(shí)間，避免了現(xiàn)有水淬渣對(duì)水資源的浪費(fèi)；同時(shí)，對(duì)現(xiàn)有設(shè)備改動(dòng)小，容易實(shí)施、實(shí)現(xiàn)成本低能。適用于高鈦型高爐渣碳化的裝爐。
文檔編號(hào)C22B7/04GK101985697SQ20101053784
公開(kāi)日2011年3月16日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者張繼東, 李良, 楊仰軍, 黃家旭 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司