本發(fā)明涉及一種鐵水的處理系統(tǒng)，具體的說是一種鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝。

背景技術(shù)：

高鈦渣是通過電爐加熱熔化的鈦精礦，是鈦精礦中的二氧化鈦和鐵熔化分離后得到的二氧化鈦的富集物。高鈦渣既不是礦物廢渣，也不是生產(chǎn)過程中形成的副產(chǎn)物，而是采用硫酸法、氯化法等生產(chǎn)四氯化鈦、鈦白粉和海綿鈦產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)原料。

國外鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，硫酸法工藝和氯化法工藝并存。但國內(nèi)的鈦白粉生產(chǎn)企業(yè)，幾乎全部采用硫酸法工藝。硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝主要發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如式(1)-(2)所示。

fetio3+3h2so4→ti(so4)2+feso4+3h2o(1)

fetio3+2h2so4→tiso4+feso4+2h2o(2)

硫酸法鈦白粉生產(chǎn)工藝存在酸耗量大、副產(chǎn)品硫酸亞鐵多、不溶固體雜質(zhì)量增加和廢酸廢液難治理等問題，但由于可以直接采用鈦鐵礦做原料，近20余年來在我國得到了迅猛發(fā)展，生產(chǎn)技術(shù)已十分成熟。雖然中國的鈦資源比較豐富，但中國的鈦礦90%以上是共生巖礦，tio2含量低，成分復(fù)雜。

目前，國內(nèi)鈦鐵礦只有少量加工成富鈦料，供氯化法鈦白、四氯化鈦、海綿鈦和電焊條工業(yè)使用，其余大部分都作為硫酸法鈦白生產(chǎn)的原料。隨著海綿鈦和氯化鈦白工業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)鈦渣等富鈦料的需求越來越大，國內(nèi)鈦渣產(chǎn)量也逐年增加。

鐵在鈦鐵礦中以二價(jià)和三價(jià)兩種不同狀態(tài)存在，因此在硫酸浸取的鈦液中就存在硫酸亞鐵feso4和硫酸鐵fe2(so4)3兩種鐵的礦物鹽。在一定條件下，它們會(huì)水解生成fe(oh)2和fe(oh)3沉淀。硫酸亞鐵只有在ph值大于6.5時(shí)才開始水解，因此可以在對(duì)偏鈦酸進(jìn)行清洗時(shí)除去。而硫酸鐵在ph值為1.5的酸性溶液中即開始水解，生成的氫氧化鐵沉淀會(huì)混雜在偏鈦酸中，待到鍛燒時(shí)即變成紅棕色的fe2o3，從而對(duì)鈦白的白度造成影響。主要化學(xué)反應(yīng)如式(3)-(4)所示。因此，鈦液中就不允許存在三價(jià)鐵，必須在酸解階段把三價(jià)鐵還原成二價(jià)鐵。而鐵屑或鐵粉就是一種廉價(jià)的還原劑。作為還原劑的鐵粉，主要要求是其中的全鐵含量mfe要大于88%。主要發(fā)生的還原化學(xué)反應(yīng)見式(5)。

feso4+2h2o→fe(oh)2+h2so4(3)

fe2(so4)3+6h2o→2fe(oh)3+3h2so4(4)

fe2(so4)3+fe→3feso4(5)

國內(nèi)用于硫酸法鈦白的鐵粉生產(chǎn)原料是含鐵的粉塵或鋼渣等，進(jìn)行磨選處理后得到鐵粉。由于這種方法生產(chǎn)的鐵粉雜質(zhì)含量高，在使用過程中容易引入其它有害元素影響鈦白的質(zhì)量。

鈦精礦冶煉過程中形成的副產(chǎn)物是鐵水。目前，國內(nèi)的鈦渣冶煉企業(yè)生產(chǎn)的鐵水，主要用于生產(chǎn)各種鑄鋼、純鐵等產(chǎn)品。如果采用鈦冶煉廠的鐵水生產(chǎn)的鐵粉，其雜質(zhì)含量極低，不會(huì)引入其它有害元素，生產(chǎn)的鐵粉品質(zhì)上完全能滿足硫酸法鈦白粉生產(chǎn)的要求。

而國內(nèi)用于硫酸法鈦白生產(chǎn)的鐵粉主要生產(chǎn)工藝是霧化法和還原法，霧化鐵粉工藝主要針對(duì)熔融鐵水液體，還原鐵粉工藝是針對(duì)含鐵的固體。無論是霧化鐵粉還是還原鐵粉的生產(chǎn)成本都比較高，用于處理鈦冶煉廠的副產(chǎn)鐵水經(jīng)濟(jì)性均較低。在鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩的形勢(shì)下，鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水產(chǎn)品的銷售遇到諸多困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝，提升了鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的產(chǎn)品附加值。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備，包括鐵水小車、?；到y(tǒng)、高溫收集塔、鐵粉冷卻器、控制系統(tǒng)和收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)；所述的鐵水小車布置于軌道之上，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可實(shí)現(xiàn)其在軌道上的直線運(yùn)動(dòng)，完成鐵水的承載和運(yùn)輸；粒化系統(tǒng)位于鐵水小車之下，在高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)熔融態(tài)鐵水的離心粒化；高溫收集塔位于?；到y(tǒng)出口處，用于將高溫固態(tài)鐵粉顆粒的收集；高溫收集塔連接有用于高溫固態(tài)鐵粉顆粒的冷卻的鐵粉冷卻器，鐵粉冷卻器連接有冷態(tài)收集系統(tǒng)，冷態(tài)收集系統(tǒng)完成冷態(tài)固體鐵粉顆粒的收集轉(zhuǎn)運(yùn)；所述控制系統(tǒng)用于控制鐵水小車的行走、檢測(cè)鐵水的流量、檢測(cè)固體鐵粉的排放溫度、控制鐵粉冷卻器冷卻水流量和溫度反饋情況。

所述的鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝，在收集塔和鐵粉冷卻器設(shè)有冷卻管，冷卻管內(nèi)設(shè)有循環(huán)水。

所述循環(huán)水可吸收鐵粉冷卻過程中的顯熱，為工廠、生活提供熱水資源。

采用所述處理設(shè)備進(jìn)行處理鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的工藝，包括以下步驟：

（1）控制系統(tǒng)發(fā)出指令，鐵水小車進(jìn)入工作預(yù)備位，鐵水由鐵水溝流入鐵水小車；

（2）鐵水小車裝滿后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，鐵水小車行進(jìn)至?；到y(tǒng)上方，同時(shí)控制系統(tǒng)并發(fā)出指令開啟粒化系統(tǒng)電源，粒化系統(tǒng)進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)；

（3）控制系統(tǒng)檢查鐵水小車的位置無誤后，發(fā)出指令打開鐵水小車下方塞棒，熔融鐵水流出進(jìn)入粒化系統(tǒng)；

（4）熔融鐵水粒化系統(tǒng)內(nèi)，在與?；P間摩擦力的作用下，熔融鐵水在?；P內(nèi)鋪展成膜，沿?；P內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)到?；P邊緣，然后沿切線方向被甩離粒化盤。在離心力的作用下，熔融鐵水往?；P邊緣運(yùn)動(dòng)的過程中，離心力和線速度快速增加，到達(dá)?；P邊緣的熔融鐵水，會(huì)呈片狀被拋射出去；片狀熔融鐵水在飛行過程中，在空氣阻力和表面張力的作用下，逐漸收縮成橢球狀或球狀顆粒，從而被破碎成細(xì)小的高溫固態(tài)鐵粉顆粒，并在高溫收集塔內(nèi)飛行過程中被冷卻；

（5）高溫固態(tài)鐵粉顆粒在高溫收集塔內(nèi)被完成收集，溫度約為900℃；

（6）900℃高溫固態(tài)鐵粉顆粒進(jìn)入鐵粉冷卻器，在其里面被冷卻為180℃下的固態(tài)鐵粉顆粒被排出，冷態(tài)鐵粉被收集；

（7）當(dāng)鐵水小車（1）內(nèi)全部鐵水流出后，控制系統(tǒng)（5）發(fā)出指令，令鐵水小車返回，然后再次裝滿鐵水，重復(fù)（2）-（6）工序；

所述處理鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的工藝，用于處理鈦粉、鎳粉、錫粉或銅粉制取。

有益效果是：

1、本發(fā)明由鐵水小車、?；到y(tǒng)、高溫收集塔、鐵粉冷卻器、控制系統(tǒng)收集系統(tǒng)組成的鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水經(jīng)過該系統(tǒng)處理后可得到高品質(zhì)的鐵粉顆粒，顆粒直徑約為0.5mm，且其形貌可控，能夠滿完全能滿足硫酸法鈦白粉生產(chǎn)中所需還原鐵粉的要求，可作為硫酸法生產(chǎn)鈦白下一步工序的還原鐵粉。

2、本發(fā)明鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水通過該工藝處理后，提高了鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的附加值，降低鈦渣行業(yè)的生產(chǎn)成本，進(jìn)一步提高鈦資源的利用率；現(xiàn)有工藝鐵的資源利用率和價(jià)格：現(xiàn)技術(shù)所制備的鐵塊的成本為500元/噸，而本發(fā)明所制成鐵粉成本為200元/噸。

3、鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水通過該工藝處理后，鐵粉冷卻過程中的熱量被收集塔、鐵粉冷卻器設(shè)置的冷卻管中的循環(huán)水吸收，可為工廠生活提供熱水資源。本發(fā)明系統(tǒng)同樣適用于其他金屬顆粒及金屬粉末的制?。ㄈ玮伔?、鎳粉、錫粉、銅粉等）。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的工藝流程圖；

圖中標(biāo)記是：1、鐵水小車；2、粒化系統(tǒng)，3、高溫收集塔，4、鐵粉冷卻器，5、控制系統(tǒng)，6、收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。

具體實(shí)施方式

一種鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備，包括鐵水小車1、?；到y(tǒng)2、高溫收集塔3、鐵粉冷卻器4、控制系統(tǒng)5和收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)6；所述的鐵水小車1布置于軌道之上，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下可實(shí)現(xiàn)其在軌道上的直線運(yùn)動(dòng)，完成鐵水的承載和運(yùn)輸；?；到y(tǒng)2位于鐵水小車之下，在高速旋轉(zhuǎn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)熔融態(tài)鐵水的離心?；?；高溫收集塔3位于粒化系統(tǒng)2出口處，用于將高溫固態(tài)鐵粉顆粒的收集；高溫收集塔3連接有用于高溫固態(tài)鐵粉顆粒的冷卻的鐵粉冷卻器4，鐵粉冷卻器4連接有冷態(tài)收集系統(tǒng)6，冷態(tài)收集系統(tǒng)6完成冷態(tài)固體鐵粉顆粒的收集轉(zhuǎn)運(yùn)；所述控制系統(tǒng)5用于控制鐵水小車1的行走、檢測(cè)鐵水的流量、檢測(cè)固體鐵粉的排放溫度、控制鐵粉冷卻器4冷卻水流量和溫度反饋情況。

所述的鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝，在收集塔3和鐵粉冷卻器4設(shè)有冷卻管，冷卻管內(nèi)設(shè)有循環(huán)水。

所述循環(huán)水可吸收鐵粉冷卻過程中的顯熱，為工廠、生活提供熱水資源。

采用所述鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備進(jìn)行處理鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的工藝，包括以下步驟：

（1）控制系統(tǒng)發(fā)出指令，鐵水小車進(jìn)入工作預(yù)備位，鐵水由鐵水溝流入鐵水小車；

（2）鐵水小車裝滿后，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，鐵水小車行進(jìn)至?；到y(tǒng)上方，同時(shí)控制系統(tǒng)并發(fā)出指令開啟?；到y(tǒng)電源，粒化系統(tǒng)進(jìn)入工作準(zhǔn)備狀態(tài)；

（3）控制系統(tǒng)檢查鐵水小車的位置無誤后，發(fā)出指令打開鐵水小車下方塞棒，熔融鐵水流出進(jìn)入?；到y(tǒng)；

（4）熔融鐵水?；到y(tǒng)內(nèi)，在與?；P間摩擦力的作用下，熔融鐵水在?；P內(nèi)鋪展成膜，沿?；P內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)到?；P邊緣，然后沿切線方向被甩離?；P。在離心力的作用下，熔融鐵水往?；P邊緣運(yùn)動(dòng)的過程中，離心力和線速度快速增加，到達(dá)?；P邊緣的熔融鐵水，會(huì)呈片狀被拋射出去；片狀熔融鐵水在飛行過程中，在空氣阻力和表面張力的作用下，逐漸收縮成橢球狀或球狀顆粒，從而被破碎成細(xì)小的高溫固態(tài)鐵粉顆粒，并在收集塔內(nèi)飛行過程中被冷卻；

（5）高溫固態(tài)鐵粉顆粒在收集塔內(nèi)被完成收集，溫度約為900℃；

（6）900℃高溫固態(tài)鐵粉顆粒進(jìn)入鐵粉冷卻器，在其里面被冷卻為180℃下的固態(tài)鐵粉顆粒被排出，冷態(tài)鐵粉被收集；

（7）當(dāng)鐵水小車（1）內(nèi)全部鐵水流出后，控制系統(tǒng)（5）發(fā)出指令，令鐵水小車返回，然后再次裝滿鐵水，重復(fù)（2）-（6）工序；

所述鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備進(jìn)行處理鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的工藝，用于處理鈦粉、鎳粉、錫粉或銅粉制取。

實(shí)施例

一種鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝，由鐵水小車1、?；到y(tǒng)2、收集塔3、鐵粉冷卻器4、控制系統(tǒng)5、收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)6組成的鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理系統(tǒng)。所述的所述的鐵水小車1布置于軌道之上，鐵水小車由主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、車體、塞棒機(jī)構(gòu)等組成，鐵水小車將熔融鐵水從鐵水溝運(yùn)抵?；到y(tǒng)2，并通過塞棒機(jī)構(gòu)控制熔融鐵水流速；所述的粒化系統(tǒng)2位于鐵水小車1下方，主要由變頻電機(jī)、軸承、?；P、旋轉(zhuǎn)軸等組成，熔融鐵水進(jìn)入粒化系統(tǒng)的?；P，在變頻電機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)下，被離化為0.5mm的高溫固體鐵粉顆粒；收集塔3為焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)有水冷壁，高溫固體鐵粉顆粒在其內(nèi)飛行過程中被冷卻，溫度約為900℃；900℃高溫固體鐵粉顆粒進(jìn)入鐵粉冷卻器4后，在其里面被冷卻，固體鐵粉顆粒冷卻為180℃下時(shí)被排出；控制系統(tǒng)5用于鐵水小車1在軌道上的位置檢測(cè)、熔融鐵水流動(dòng)速度控制以及?；到y(tǒng)2變頻電機(jī)速度的調(diào)節(jié)和和固體鐵粉顆粒溫度的測(cè)量；收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)6用于冷態(tài)鐵粉顆粒的轉(zhuǎn)運(yùn)收集。

該鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水的處理設(shè)備和工藝實(shí)現(xiàn)鈦渣冶煉副產(chǎn)品鐵水處理的工藝流程為：

（1）控制系統(tǒng)發(fā)出指令，鐵水小車進(jìn)入工位；

（2)1450℃的鐵水由鐵水溝流入鐵水小車，鐵水小車將其運(yùn)抵?；到y(tǒng)上方；

（3）通過塞棒機(jī)構(gòu)控制鐵水流入?；到y(tǒng)的速度，鐵水在?；到y(tǒng)內(nèi)最終被粒化為0.5mm的固體鐵粉；

（4）0.5mm的固體鐵粉在收集塔內(nèi)被冷卻收集，最終被冷卻為900℃的高溫固體鐵粉顆粒；

（5）900℃的高溫固體鐵粉顆粒進(jìn)入鐵粉冷卻器內(nèi)再次被冷卻，當(dāng)溫度達(dá)到180℃以下時(shí)，固體鐵粉顆粒被排放進(jìn)入收集轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。

本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式并非是限制，與本發(fā)明所列舉的技術(shù)方案和實(shí)施方式等同或者效果相同方案方法都在本發(fā)明所保護(hù)的范圍內(nèi)。