专利名称：气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于冶金行业直接还原工程领域，涉及一种气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺。
背景技术：
钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿，其产品综合利用的关键在于冶炼环节对于铁、钒、钛等贵重金属的回收利用，我国一直高度重视钒钛磁铁矿综合利用的开发。目前较为成熟的钒钛磁铁矿冶炼的流程分两类:一种是利用高炉一转炉工艺，另一种是利用直接还原一电炉熔分工艺；其中高炉一转炉工艺由于高炉渣的流动性限制因素，使得高炉钛渣的TiO2含量必须控制在25%左右，但是钛含量过高的高炉渣无法成为水泥原料，而对于钛制品原料来说，炉渣中的钛含量又偏低，因此含钛高炉渣的利用成为了一个世界性难题，目前尚无有效的大规模利用途径，造成了资源的浪费；对于直接还原一电炉熔分工艺，关键点在于前端直接还原工序中海绵铁的金属化率和杂质含量的高低，目前我国仅有少量转底炉、隧道窑等煤基直接还原一电炉熔分装置投产，但由于煤基直接还原的局限性，使得投产后出现装置能耗高、运行稳定性差、产品质量不高等多方面缺陷。相比煤基直接还原一电炉熔分工艺，采用气基竖炉直接还原一电炉熔分工艺可避免此类缺陷，由于气基竖炉直接还原具有能耗低、环境友好、单机能力大及可实现规模化生产等优点，同时气基竖炉还可采用还原煤气作为还原剂，避免了煤中的杂质进入球团，从而降低钛渣中TiO2的含量，优势十分明显。目前我国气基竖炉直接还原一电炉熔分有两类相关工艺:一种是由重钢矿业提出的气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿，要求控制还原气温度为900°C 1100°C，压力为
0.35MPa 0.65MPa, H2和CO 的体积比为5.4 3.1 (摩尔比)，体积百分比彡85% ;由于该工艺路线竖炉压力较高，为了防止加热析碳，因此对H2/C0比要求极高，同时对有效气CCHH2的含量要求较高，整体工艺路线条件苛刻，因此能源消耗与设备投资均较高。另一种是由北京神雾提出的利用竖炉还原一电炉熔分工艺综合利用钒钛磁铁矿，其方法是将粒径小于0.074mm占60% 80%的钒钛矿精矿与粘结剂混合，制成8mm 20mm的氧化球团，并在通入还原气竖炉内还原4 6小时得到还原成品后送入电炉进行熔分，获得铁水和含有钒钛的熔渣，再从熔渣中提钒和提钛；其中竖炉温度900°C 1200°C，压力0.2MPa 0.3MPa，H2和CO的体积比为I 3 (摩尔比)，体积百分比彡90%,熔分温度1500°C 1700°C ;该工艺不但对竖炉的H2/C0比、CCHH2含量要求较高，其中的造球工艺亦需较高能耗及较高投资，因而整个工艺的投资和消耗较高；另外，该工艺电炉熔分温度为1500°C 1700°C，要在该温度下保证钒进入渣相，需要严格控制熔分电炉里的配碳量，难度极大，而且为了使钒进入熔渣，必须保证渣中有较高的氧化亚铁，如此将降低金属铁的回收率，同时由于熔渣中存在较高的氧化亚铁，将加剧矿热炉内衬侵蚀，影响电炉的寿命和产率。
综上所述，目前国内针对钒钛磁铁矿综合回收，尚没有较为合理、经济的工艺流程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，改进现有工艺不足，实现对钛、钒、铁的有效洁净分离，提高钒、钛金属元素的回收利用率，降低能耗与设备一次性投资，从而提高钒钛磁铁矿资源的综合利用附加值。为达到上述目的，本发明提供一种气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤:a.制成品球团:将100%钒钛铁精矿粉、粘结剂和水按比例混合均匀，进行造生球；并经过干燥与氧化焙烧制成粒度为8_ 16_的成品钥;钛矿球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；其中进入竖炉的还原气温度控制在900°C 1100°C，压力
0.1MPa(G) 0.4MPa(G)，还原气(CCHH2) / (C02+H20)彡 9，CCHH2 彡 80% ；c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水；d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢。进一步,步骤a中所述的f凡钛铁精矿粉粒度小于0.15mm。进一步，步骤a中所述的粘结剂为膨润土。
进一步，步骤a中生球进行氧化焙烧前依次经过预热、90(TC—次恒温、90(TC 1250°C升温与1250°C 二次恒温过程。进一步,步骤b中所述的热态直接还原铁的金属化率> 85%。进一步，步骤c中所述电炉温度应控制在1600°C 1650°C。本发明的有益效果在于:改进了现有工艺的不足，实现了对钛、钒、铁的有效洁净分离，提高了钒、钛金属元素的回收利用率，工艺流程衔接紧凑、简单易行，降低了对冶金焦煤的依赖，减低了能耗与设备一次性投资，对环境友好，可实现钒钛磁铁矿资源的综合利用，适于大规模化生产。
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例一如图1所示，本实施例的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤:a.制成品球团:将100%钒钛铁精矿粉、膨润土和水按比例混合均匀，进行造生球；并经过干燥与氧化焙烧制成粒度为8_的成品钒钛矿球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；其中进入竖炉的还原气温度为900°C，压力0.1MPa(G)，还原气(CCHH2)/(C02+H20) =9，C0+H2=80%,c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水；d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢。本实施例中，步骤a中所述的钒钛铁精矿粉按重量百分比包括下列成分:TFe:53.5%, TiO2:12.68%, V2O5:0.594%。本实施例中，步骤a中所述的钒钛铁精矿粉粒度为0.11mm。本实施例中，步骤a中生球进行氧化焙烧前依次经过预热、900°C—次恒温、900°C至1250°C升温与1250°C 二次恒温过程。本实施例中，步骤b中所述的热态直接还原铁的金属化率为87%。本实施例中，步骤c中所述电炉温度应控制在1600°C。实施例二如图1所示，本·实施例的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤:a.制成品球团:将100%钒钛铁精矿粉、膨润土和水按比例混合均匀，进行造生球；并经过干燥与氧化焙烧制成粒度为16_的成品钒钛矿球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；其中进入竖炉的还原气温度为1100°C，压力0.4MPa(G)，还原气(CCHH2) / (C02+H20) =9.5，C0+H2=83%,c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水；d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢。本实施例中，步骤a中所述的钒钛铁精矿粉按重量百分比包括下列成分:TFe:53.5%, TiO2:12.68%, V2O5:0.594%。本实施例中，步骤a中所述的钥;钛铁精矿粉粒度为0.14mm。本实施例中，步骤a中生球进行氧化焙烧前依次经过预热、900°C—次恒温、900°C至1250°C升温与1250°C 二次恒温过程。本实施例中，步骤b中所述的热态直接还原铁的金属化率为93%。本实施例中，步骤c中所述电炉温度应控制在1650°C。实施例三如图1所示，本实施例的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤:a.制成品球团:将100%钒钛铁精矿粉、膨润土和水按比例混合均匀，进行造生球；并经过干燥与氧化焙烧制成粒度为12.5mm的成品钒钛矿球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；其中进入竖炉的还原气温度为1000°C，压力0.25MPa(G)，还原气(CO+H2) / (C02+H20) =9.2，C0+H2=81%,c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水；d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢。本实施例中，步骤a中所述的钒钛铁精矿粉按重量百分比包括下列成分:TFe:53.5%, TiO2:12.68%, V2O5:0.594%。本实施例中，步骤a中所述的钥;钛铁精矿粉粒度为0.13mm。本实施例中，步骤a中生球进行氧化焙烧前依次经过预热、900°C—次恒温、900°C至1250°C升温与1250°C 二次恒温过程。本实施例中，步骤b中所述的热态直接还原铁的金属化率为91.5%。本实施例中，步骤c中所述电炉温度应控制在1625°C。本发明具有如下特点:降低电炉熔分的能耗，同时提高了电炉的熔分产率，钛渣中TiO2的含量为52%左右，钛渣中TiO2含量大于45%，可作为钒钛白生产用原料；含钒铁水中的主要成分为:[V]0.41%, [C] 3.5%, [Ti]0.19%, [Si]0.35%，将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，得到V2O5含量为15%的钒渣和半钢，初步现实钒、钛的洁净分离；半钢经另一转炉进行深度脱碳炼钢，可为后续工序提供合格 钢水；降低了对钒钛铁精矿粉的粒度要求，降低了造球工艺能耗，减小了投资。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于:包括以下步骤: a.制成品球团:将100%钒钛铁精矿粉、粘结剂和水按比例混合均匀，进行造生球；并经过干燥与氧化焙烧制成粒度为8mm 16mm的成品f凡钛矿球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；其中进入竖炉的还原气温度控制在900°C 1100°C，压力0.1MPa(G) 0.4MPa(G)，还原气(CCHH2) / (C02+H20)彡 9，CCHH2 彡 80% ； c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水； d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢。
2.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于: 步骤a中所述的钥;钛铁精矿粉粒度小于0.15mm。
3.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在`于: 步骤a中所述的粘结剂为膨润土。
4.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于: 步骤a中生球进行氧化焙烧前依次经过预热、900°C—次恒温、900°C 1250°C升温与1250°C 二次恒温过程。
5.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于: 步骤b中所述的热态直接还原铁的金属化率> 85%。
6.根据权利要求1所述的气基竖炉直接还原一电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于: 步骤c中所述电炉温度应控制在1600°C 1650°C。
全文摘要
本发明公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺，包括以下步骤a．制成品球团；b．将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内，并向竖炉内通入还原气，还原球团矿得到热态直接还原铁；c．将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分，分离出钛渣并得到含钒铁水；d．将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼，分离出钒渣和半钢；改进了现有工艺的不足，实现了对钛、钒、铁的有效洁净分离，提高了钒、钛金属元素的回收利用率，减低了能耗与设备一次性投资，适于大规模化生产。
文档编号C21B13/14GK103255255SQ201310216599
公开日2013年8月21日 申请日期2013年6月3日 优先权日2013年6月3日
发明者吴开基, 陈凌, 郭敏, 张涛, 鹿存房, 林亮成 申请人:中冶赛迪工程技术股份有限公司