一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分綜合利用的方法。所述方法包括：(1)釩鈦礦礦粉和煙煤煤粉配料、混料后加熱、熱壓成型，得到釩鈦礦熱壓塊；(2)釩鈦礦熱壓塊通過多層布料置于轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行厚料層直接還原；(3)釩鈦礦熱壓塊經(jīng)轉(zhuǎn)底爐還原得到的產(chǎn)物進(jìn)入電爐進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣；(4)將含釩鐵水進(jìn)行吹釩煉鋼，得到釩渣和鋼錠，而鈦渣可用作制取鈦白的原料。利用本發(fā)明方法制取釩鈦礦熱壓塊，具有生產(chǎn)成本低、生產(chǎn)效率高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良等特點(diǎn)，顯著提高了釩鈦礦轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分工藝的經(jīng)濟(jì)性。
【專利說明】一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金資源綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分綜合利用的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]含釩、鈦兩金屬元素的礦物是世界公認(rèn)的重要戰(zhàn)略資源，含釩、鈦金屬是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國家安全的重要物質(zhì)保障，其廣泛運(yùn)用于冶金化工、航空航天、國防軍事等領(lǐng)域，而釩鈦磁鐵礦則是釩鈦資源最重要的載體，廣泛分布于我國的攀西、承德、漢中、襄陽等地，其儲(chǔ)量豐富，僅在攀枝花地區(qū)就超過100億噸。然而，針對(duì)現(xiàn)行的加工利用工業(yè)流程對(duì)所需原料的品位要求，這些釩鈦磁鐵礦都屬于低品位礦，且有價(jià)礦物種類繁多、賦存尺度十分微細(xì)且相互間緊密共生。與普通鐵礦資源相比，礦物加工和利用難度大，鐵、釩、鈦資源綜合利用率一直處于較低水平。因此，如何加強(qiáng)對(duì)釩鈦磁鐵礦的高效綜合利用，對(duì)我國鋼鐵行業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義。
[0003]當(dāng)前國內(nèi)對(duì)釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用方法有多種，主要分為高爐-轉(zhuǎn)爐流程和轉(zhuǎn)底爐-電爐流程，其中現(xiàn)階段高爐-轉(zhuǎn)爐流程占據(jù)釩鈦礦冶煉的支配地位。轉(zhuǎn)底爐-電爐流程目前正在快速發(fā)展當(dāng)中。
[0004]針對(duì)釩鈦礦轉(zhuǎn)底爐-電爐冶煉流程，國內(nèi)的研究機(jī)構(gòu)以及生產(chǎn)單位提出了很多方法。如專利CN1264993C中所述，將釩鈦磁鐵礦粉、還原劑、添加劑和粘結(jié)劑混合后造塊，接著將成型的球塊在80~90°C下干燥，干燥后將其裝入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原得到金屬化產(chǎn)品，然后將金屬化產(chǎn)品進(jìn)行電爐熔分得到鐵水以及釩鈦渣，進(jìn)一步可對(duì)釩鈦渣進(jìn)行提釩提鈦，最終實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦的綜合利用。
[0005]如專利CN101619371中所述，將釩鈦磁鐵礦粉、煤粉和粘結(jié)劑混合冷壓成塊后進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐還原，將還原得到金屬化產(chǎn)品進(jìn)行電爐熔分得到含釩鐵水和鈦渣，最終將含釩鐵水吹釩得到釩渣，而鈦渣可作為提取鈦的原料。
[0006]如專利CN102277462A中所述，將釩鈦礦粉熔劑、粘結(jié)劑以及還原劑混合后冷壓成塊，將成型的團(tuán)塊裝入轉(zhuǎn)底爐進(jìn)行還原得到鈦渣和珠鐵，對(duì)還原所得的鈦渣和珠鐵進(jìn)行磁選分離，對(duì)分離得到的高鈦渣進(jìn)行提釩處理，得到的高品位鈦渣可用作制取鈦白的優(yōu)質(zhì)原料。
[0007]如專利CN103526051A中所述，將釩鈦礦、硫酸鈉、還原劑和粘結(jié)劑混合后壓制成礦煤球團(tuán)并置于轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行還原，將還原所得到的金屬化球團(tuán)進(jìn)行破碎，然后對(duì)破碎后的產(chǎn)物置于浸出液中進(jìn)行多次的浸出，并對(duì)浸出物進(jìn)行磁選分離，最終得到富含釩的浸出液和富鈦料和富鐵料。
[0008]如專利CNlOl 157984B中所述，將釩鈦礦破碎后加入碳質(zhì)還原劑和粘結(jié)劑后潤磨制成球團(tuán)，然后將所制得的球團(tuán)置于隧道窯中進(jìn)行還原，得到金屬化率超過90%的金屬化球團(tuán)。
[0009]如專利CN101117660A中所述，將釩鈦精礦粉破碎、潤磨后，加入碳質(zhì)還原劑制成球團(tuán)置于轉(zhuǎn)底爐內(nèi)進(jìn)行還原，將還原產(chǎn)物進(jìn)行破碎后經(jīng)磁選和重選得到鐵粉和尾礦，對(duì)尾礦進(jìn)行多步地浸出處理后最終得到五氧化二釩產(chǎn)品。
[0010]如專利CN100564558C中所述，將釩鈦磁鐵礦鈉化焙燒后水浸提釩，浸出液制的釩產(chǎn)品，而得到的殘?jiān)ㄟ^配碳后進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐還原，并對(duì)還原產(chǎn)物進(jìn)行電爐熔分，得到鐵水和鈦渣，鐵水可用于煉鋼，而鈦渣可通過硫酸法鈦白工藝制取鈦白。
[0011]如專利CN102690921A中所述，將釩鈦磁鐵精礦粉、還原煤和粘結(jié)劑混合后冷壓成球團(tuán)后置于轉(zhuǎn)底爐中還原，將所得到的還原產(chǎn)物送入由煤氣做燃料的蓄熱式燃?xì)馊鄯譅t進(jìn)行熔分，得到含釩鐵水和鈦渣，其中含釩鐵水可吹煉得到釩渣和半鋼，而鈦渣可用作制取鈦白的原料。
[0012]如專利CN102690944A中所述，首先將釩鈦磁鐵礦中添加鈉鹽或鈣鹽，然后經(jīng)轉(zhuǎn)底爐焙燒后進(jìn)行浸出處理，得到的浸出液可用于制取釩產(chǎn)品，而得到的殘?jiān)ㄟ^配加含碳還原劑制成還原性球團(tuán)，然后將還原性球團(tuán)置于燃?xì)鉅t或電爐進(jìn)行熔分得到鐵水和鈦渣，鈦渣可作為制取鈦白的原料。
[0013]但以上的這些方法主要存在以下的問題:(I)制備釩鈦鈦球團(tuán)過程中添加了大量的粘結(jié)劑，由于粘結(jié)劑價(jià)格昂貴，使得整體的生產(chǎn)成本居高不下；(2)通過添加粘結(jié)劑所制備得到的釩鈦礦球團(tuán)，在高溫條件下其強(qiáng)度很低，因此在進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐還原的過程中一般只能采用單層布料而不能使用多層布料，這就大大降低了轉(zhuǎn)底爐還原過程的生產(chǎn)效率；(3)添加劑以及粘結(jié)劑等將帶入大量的有害雜質(zhì)元素，比如S、P、Na等，這對(duì)鐵水的質(zhì)量產(chǎn)生極大的危害；(4)由于添加了粘結(jié)劑，還原過程能耗將大量升高，同時(shí)在電爐熔分過程增加了渣量，使得電爐熔分工藝中能耗和成本大大增加；(5)在大量使用酸性浸出液對(duì)鈉化焙燒后的釩鈦礦處理過程中將產(chǎn)生大量的污染液，這類污染液難處理，環(huán)境負(fù)荷大，同時(shí)鈉鹽腐蝕爐襯，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備維護(hù)不利。
[0014]針對(duì)上述問題，有必要對(duì)釩鈦礦轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法進(jìn)行技術(shù)革新或改進(jìn)。熱壓塊是一種利用煤的熱塑性而制備的新型優(yōu)質(zhì)煉鐵原料，具有高溫強(qiáng)度高、還原速度快、原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。另外采用熱壓工藝無需添加任何粘結(jié)劑，有效消除了由于添加粘結(jié)劑導(dǎo)致渣量大、能耗大的弊端，并大大降低了生產(chǎn)成本。因此，開發(fā)釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分的冶煉工藝，一方面能夠降低造塊過程中的生產(chǎn)成本，另一方面可以利用熱壓塊優(yōu)異的高溫強(qiáng)度和還原性能，將轉(zhuǎn)底爐單層布料革新為多層布料，再結(jié)合轉(zhuǎn)底爐直接還原和電爐熔分所分別具有的優(yōu)勢(shì)，使得鐵、釩、鈦實(shí)現(xiàn)高效分離，這對(duì)于開發(fā)利用我國儲(chǔ)量豐富的釩鈦礦資源，改善并提高現(xiàn)有釩鈦礦轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分冶煉工藝具有重要的意義。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]針對(duì)以上問題，本發(fā)明提供了一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分綜合利用的方法。具體包括以下步驟:
[0016]1.將釩鈦礦、煙煤兩種物料進(jìn)行破碎篩分，其中:釩鈦礦礦粉按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其全鐵含量不低于40% ;選擇煙煤煤粉，煤粉中的固定碳含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不低于50%、灰分不高于15%、揮發(fā)分不超過35%，膠質(zhì)層指數(shù)不低于10 ;釩鈦礦粉和煤粉的粒度均不大于
0.15mm。將破碎篩分后的釩鈦礦粉、煤粉兩種物料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%~80%、20%~40%的比例進(jìn)行計(jì)算配料，將配好的原料用混料機(jī)充分混和制得成分均勻的混合料；
[0017]2.對(duì)配制好的混合料進(jìn)行加熱升溫，當(dāng)溫度達(dá)到250~500°C時(shí)，用熱壓裝置將其壓制成橢球形的釩鈦礦熱壓塊，熱壓壓力為35~45Mpa，釩鈦礦熱壓塊的尺寸為(20~40) X (15~30) X (10~20) mm的顆粒，其碳氧比為0.8~1.4，制成的釩鈦礦熱壓塊抗壓強(qiáng)度不小于1000N/個(gè)，落下強(qiáng)度不小于5次/個(gè)；使用熱壓對(duì)輥壓球機(jī)對(duì)配制好的混合料進(jìn)行壓制時(shí)，其設(shè)備的線壓力不小于3.0t/cm。
[0018]3.將釩鈦礦熱壓塊通過布料器布置在轉(zhuǎn)底爐爐床上，進(jìn)行多層布料，轉(zhuǎn)底爐通過天然氣或煤氣進(jìn)行加熱，爐內(nèi)的還原溫度在1300~1450°C之間，還原時(shí)間為15~45min，得到金屬化率大于90%的金屬化球團(tuán)。
[0019]4.釩鈦磁鐵礦熱壓塊經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原得到的金屬化還原產(chǎn)物進(jìn)入電爐進(jìn)行熔分，得到含釩生鐵和鈦渣。一般控制熔分氣氛為中性或還原性氣氛，熔分溫度不低于1600°C，得到的含釩鐵水溫度不低于1400°C，鈦渣溫度不低于1450°C，電爐熔分設(shè)備可以是電弧爐或感應(yīng)爐。
[0020]5.將經(jīng)電爐熔分得到的含釩鐵水進(jìn)行吹釩煉鋼，得到釩渣和鋼錠或者鋼水，其中入轉(zhuǎn)爐含釩鐵水溫度不低于1300°C。
[0021 ] 6.經(jīng)電爐熔分得到的鈦渣其T12品位在45 %~55%，可作為硫酸法制取鈦白的原料加以利用。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0023](I)釩鈦磁鐵礦熱壓塊依靠煤的熱塑性，采用煙煤作為粘結(jié)劑，不使用任何有機(jī)粘結(jié)劑，原料適應(yīng)性強(qiáng)，生產(chǎn)成本低，且熱壓溫度在250~500°C左右，能耗相對(duì)較低；
[0024](2)與冷固結(jié)釩鈦含碳球團(tuán)相比，釩鈦礦熱壓塊不使用添加劑，生產(chǎn)成本低，高溫強(qiáng)度高，還原速度快，有利用轉(zhuǎn)底爐的冶煉順行，降低冶煉成本；
[0025](3)轉(zhuǎn)底爐的高溫結(jié)合釩鈦礦熱壓塊良好的還原性能，使得整個(gè)還原過程快速完成,還原時(shí)間為15~45min，相比較其他工藝而言冶煉流程大大縮短，生產(chǎn)效率得以提高；
[0026](4)轉(zhuǎn)底爐直接還原實(shí)現(xiàn)了多層布料，大大提高了生產(chǎn)效率，此外在冶煉過程中轉(zhuǎn)底爐爐底與物料為相對(duì)靜止的狀態(tài)，加之釩鈦礦熱壓塊良好的高溫強(qiáng)度，使得釩鈦礦熱壓塊在還原過程中粉化破碎率大大降低；
[0027](5)金屬化球團(tuán)經(jīng)電爐熔分得到含釩鐵水和鈦渣，進(jìn)一步對(duì)含釩鐵水進(jìn)行吹煉得到了釩渣和鋼水，成功實(shí)現(xiàn)了鐵、釩、鈦的良好分離及富集，本發(fā)明中鐵的回收率達(dá)到97%以上，釩和鈦的回收率分別達(dá)到85%和95%以上，大大改善了對(duì)釩鈦磁鐵礦中的有價(jià)組元的綜合利用。因此，本發(fā)明具有生產(chǎn)效率高，環(huán)境污染小，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著的特點(diǎn)，這將有助于提高我國釩鈦磁鐵礦的冶煉水平，對(duì)于降低釩鈦磁鐵礦的冶煉成本有重要的現(xiàn)實(shí)意義，具有廣闊的市場(chǎng)工業(yè)應(yīng)用前景。
[0028]體實(shí)施方式
[0029]下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)會(huì)在描述中顯現(xiàn)得更為清楚，但這些實(shí)施例僅僅是示例性的，并不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。
[0030]實(shí)施例1
[0031]以某公司正在使用的釩鈦礦礦粉為原料，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其全鐵TFe含量為53.15%,V2O5的含量為0.712%,T12含量為11.06%，其化學(xué)成分按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)見表1，礦粉的粒度均不大于0.15mm。
[0032]表1釩鈦礦的主要化學(xué)成分
[0033]

【權(quán)利要求】
1.一種釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法，其特征在于整個(gè)工藝流程包括: (1)將釩鈦礦、煙煤兩種物料進(jìn)行破碎篩分，其中:釩鈦礦礦粉按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)其全鐵含量不低于40%;選擇煙煤煤粉，煤粉中的固定碳含量按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)不低于50%、灰分不高于15%、揮發(fā)分不超過35%，膠質(zhì)層指數(shù)不低于10 ;釩鈦礦粉和煤粉的粒度均不大于0.15mm,將破碎篩分后的釩鈦礦粉、煤粉兩種物料按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60%~80%、20%~40%的比例進(jìn)行計(jì)算配料，將配好的原料用混料機(jī)充分混和制得成分均勻的混合料； (2)對(duì)配制好的混合料進(jìn)行加熱升溫，當(dāng)溫度達(dá)到250~500°C時(shí)，用熱壓裝置將其壓制成橢球形的f凡鈦礦熱壓塊，熱壓壓力為35~45Mpa, f凡鈦礦熱壓塊的尺寸為(20~40) X (15~30) X (10~20)mm的顆粒，其碳氧比為0.8~1.4，制成的釩鈦礦熱壓塊抗壓強(qiáng)度不小于1000N/個(gè)，落下強(qiáng)度不小于5次/個(gè)；使用熱壓對(duì)輥壓球機(jī)對(duì)配制好的混合料進(jìn)行壓制時(shí)，其設(shè)備的線壓力不小于3.0t/cm ； (3)將釩鈦礦熱壓塊通過布料器布置在轉(zhuǎn)底爐爐床上，轉(zhuǎn)底爐通過天然氣或煤氣進(jìn)行加熱，爐內(nèi)的還原溫度在1300~1450°C之間，還原時(shí)間為15~45min，得到金屬化率大于90%的金屬化球團(tuán)； (4)釩鈦磁鐵礦熱壓塊經(jīng)轉(zhuǎn)底爐直接還原得到的金屬化還原產(chǎn)物進(jìn)入電爐熔分設(shè)備進(jìn)行熔分，得到含釩生鐵和鈦渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法，其特征在于:釩鈦礦熱壓塊進(jìn)入轉(zhuǎn)底爐直接還原時(shí)，采用布料器多層布料進(jìn)行高溫厚料層直接還原。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的釩鈦礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐-電爐熔分方法，其特征在于將轉(zhuǎn)底爐直接還原得到的高金屬化球團(tuán)送入電爐中進(jìn)行熔分時(shí)，一般控制其熔分氣氛為中性或還原性氣氛，熔分溫度不低于1600°C，得到的含釩鐵水溫度不低于1400°C，鈦渣溫度不低于1450°C，電爐熔分設(shè)備可以是電弧爐或感應(yīng)爐。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦磁鐵礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法，其特征在于:對(duì)電爐熔分所得到的含釩鐵水進(jìn)一步進(jìn)行吹氧冶煉得到釩渣和鋼錠或者鋼水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的釩鈦磁鐵礦熱壓塊轉(zhuǎn)底爐直接還原-電爐熔分方法，其特征在于:經(jīng)電爐熔分得到的鈦渣其T12品位在45%~55%，可作為硫酸法制取鈦白的原料使用。
【文檔編號(hào)】C22B34/12GK104131179SQ201410380700
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年8月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月4日
【發(fā)明者】?jī)?chǔ)滿生, 柳政根, 趙偉, 王宏濤, 唐玨, 湯雅婷, 馮聰 申請(qǐng)人:東北大學(xué)