[发明专利]一种冶炼钛渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛冶金领域，特别涉及一种冶炼钛渣的方法。

背景技术

钛渣是富钛料的一种，根据其用途不同可分为酸溶渣和氯化渣两种，酸溶渣适合做硫酸法生产钛白的原料，氯化渣适合做氯化法生产钛白和海绵钛的原料。与人造金红石、天然金红石两种富钛料相比，钛渣生产工艺简单，设备易于大型化，副产品生铁可回收加工利用，“三废”少且易于治理(例如，用钛渣制钛白可降低酸耗且不产生副产品硫酸亚铁)。随着环保法规的要求日益严格及钛渣生产能力的提高，钛渣作为钛白生产原料的比重也在不断上升，钛渣的生产前景越来越广阔，在富钛料的生产中占主导地位。

钛渣冶炼是这样的工艺，即，在高温强还原性条件下使钛铁氧化物与还原剂反应，使铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，而钛的氧化物被富集在炉渣(可称作钛渣)中，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离获得钛渣和副产品半钢。

钛渣冶炼可采用粉矿直接入炉的方式，将钛精矿和焦煤还原剂混合加入电炉，通过送电升温熔化炉料并发生还原反应最终制得半钢和钛渣成品。电炉冶炼钛渣从原料入炉至出渣阶段均采用送电加热的方式，靠电极电弧热和电阻热将物料加热到1600℃～1750℃。钛精矿多为共生矿，主要矿物是钛铁矿、磁铁矿等。钛铁矿的主要成分偏钛酸铁FeO·TiO₂在较高的还原温度下，除了产生铁之外，还产生低价氧化钛Ti₃O₅、Ti₂O₃，钛的低氧化物的出现促使氧化亚铁在Ti₃O₅内的固溶体和偏钛酸铁在Ti₂O₃内的固溶体的生成，从而使铁的氧化物的还原过程变得困难，延长了熔体在炉内的停留时间。

此外，采用粉矿直接冶炼钛渣，炉料的熔化比还原进行得更快，在形成熔渣后，铁和钛的氧化物同时还原，容易消耗过多的还原剂。其次，钛的低价氧化物过早出现，会提高钛渣的熔化温度和导电性，造成炉况不稳，发生翻渣沸腾现象，电炉受电不均匀，传热效率降低，电能消耗将增加。再次，炉渣中氧化钛含量的增加，会增加炉渣的粘度，破坏炉料的透气性，出炉时需要更长的加热时间，加之铁氧化物的还原受阻，整个钛渣的冶炼周期延长，降低了生产产能且增加了电能消耗。

因此，正确组织还原过程，强化铁氧化物的还原，使铁氧化物的还原过程在成渣之前优先进行，即保证铁氧化物的还原主要在固体炉料中进行，将能有效地缩短熔炼时间，降低电能消耗，提高钛渣生产的各项技术经济指标。

为改善当前的钛渣冶炼工艺，稳定电炉操作，提高生产效率，降低电耗，寻求廉价而有效的技术来处理低品位钛物料以降低生产成本等，国内外对钛渣冶炼方式进行了广泛的研究。在强化铁氧化物还原方面，最主要的是将钛精矿制团或造球后直接入炉冶炼，或者经预氧化/预还原后再入电炉冶炼。

在钛精矿预还原冶炼钛渣的工艺中，先将钛精矿中的铁氧化物在相对低温的情况下在固态阶段转化为金属铁，得到金属化球团，再经过电炉熔分的方式来实现渣铁分离，从而得到钛渣和半钢。

传统的预还原冶炼钛渣工艺采用回转窑、竖炉等进行预还原工艺处理。这些设备所能达到的还原温度低(最高仅1000℃～1200℃左右)，还原时间需4～6个小时，金属化率仅45％～60％，且在还原过程中容易出现反应器结疤等现象。整个工艺还原时间长，生产效率低，金属化率低，技术经济指标落后，一直未能得到有效的工业化利用。

近年来，转底炉直接还原工艺得到飞速的发展，其具有还原温度高、还原速度快等优点，但是该工艺的烟气余热未能得到回收利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够回收利用烟气余热的冶炼钛渣的方法。

根据本发明的冶炼钛渣的方法包括下述步骤：将钛精矿、粘结剂和碳质还原剂的混合物制成球团矿或压团矿；将球团矿或压团矿烘干；使用环形炉或转底炉预还原球团矿或压团矿，从而制得金属化球团或金属化压团；将金属化球团或金属化压团装入电炉进行熔化分离，得到半钢和钛渣，其中，使用球团矿或压团矿的预还原产生的烟气为球团矿或压团矿的烘干提供热量，并使用熔化分离过程中产生的烟气为球团矿或压团矿的预还原提供热量。

根据本发明的一方面，钛精矿按质量百分数计包含34％～55％的TiO₂、总量为35％～55％的FeO和Fe₂O₃，以及不可避免的杂质。