专利名称：一种工业微波窑炉生产还原钛铁矿的工艺方法
技术领域：
本发明涉及矿石处理领域，特别涉及一种エ业微波窑炉生产还原钛铁矿的エ艺方法。
背景技术：
钛铁矿是铁和钛的氧化矿物，其是提炼钛的主要矿石。我国钛资源丰富，储量约达 100亿吨，占世界钛矿资源的80%，其中金红石和锐钛矿约占20%。我国钛矿的特点为高品位的天然金红石比较贫乏，低品位的复合共生矿储量比较大。近年来，随着钛エ业的发展，天然金红石资源日益枯竭，因此对储藏丰富的钛铁矿资源的开发利用越来越受到人们的重视。钛铁矿虽然储量丰富，但是钛品位较低，若直接使用其进行钛エ业生产存在效率低、流程长、“三废”量大和成本高等问题。因此，钛铁矿一般都需要预先进行富集。从冶金角度来看，富集钛铁矿的方法有很多，现有技术大多采用烧结合成法，通常采用碳热还原法富集钛铁矿，具体如采用隧道窑或馒头窑为主要还原设备，将钛铁矿与还原剂和脱硫剂进行加热还原，再经冷却粉碎、筛分、磁选而得。但是采用上述设备具有温度难于控制，生产效率等缺点。为了解决上述问题，现有技术还有采用回转窑炉进行还原钛铁矿的还原，该方法是其是以油气为热源，或者电阻加热烧结辊道窑，将钛铁矿与还原剂和脱硫剂进行加热还原，再经冷却粉碎、筛分、磁选、气流磨掺和而得。例如申请号为200410015172. 2的中国专利公开了ー种回转窑生产还原钛铁矿的方法，该方法是将原料送入回转窑炉内，在还原氛围下进行加热还原，高温带加热还原的温度为1050°C 1180°C，还原后经冷却、筛分、磁选、撞击风选、掺和而得。采用现有回转窑炉来还原钛铁矿虽可在一定程度上提高生产的连续性能，但是仍存以下两方面的问题第一，物料受热不均勻，产品质量不稳定，成品率较低；第二，窑炉エ 作功率较高，需达250KW · h，耗能较较高。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种钛铁矿的还原方法，该方法成品率高，耗能低。有鉴于此，本发明提供一种钛铁矿的还原方法，包括以下步骤以钛铁矿、还原剂和脱硫剂为原料，将所述原料送入微波高温窑炉内依次进行预热、烧结和冷却，然后依次进行粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和；烧结过程中向原料发射频率为M50MHZ的微波至所述微波高温窑炉内烧结带的还原温度为600°C 800°C。优选的，所述所述微波高温窑炉内烧结带的还原温度为700°C 800°C。优选的，所述烧结的时间为Ih 池。
优选的，所述烧结带微波的功率为9KW/h。优选的，所述钛铁矿和还原剂的重量比为1 (0.4 1)。优选的，所述脱硫剂和还原剂的重量比为(0.04 0. 1) 1。优选的，所述烧结具体为将预热后的原料送入烧结保温区，所述烧结保温区设有微波通道，所述微波通道与磁控管相连，烧结过程中，磁控管通过微波通道向烧结保温区的原料发射频率为M50MHz的微波至烧结保温区的还原温度为600°C 800°C。优选的，所述预热具体为将所述原料依次送入预热区和升温区，所述预热区的温度为200°C 400°C，升温区的温度为400°C 600°C。优选的，所述冷却的方式为水冷。本发明提供一种钛铁矿的还原方法，该方法采用微波高温窑炉，在烧结过程中向原料发射频率为M50MHZ的微波，由于钛铁矿原料是良好的吸波材料并且其能与频率为 2450MHz的微波发生耦合。因此在上述微波的作用下，原料能够迅速的由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了原料受热的均勻性，使钛铁矿充分參与还原反应， 有利于提高产品的品位；此外，此种加热方式能使原料在短时内达到还原反应所需温，进而縮短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法制备钛铁矿具有产品成品率高，能耗低的特点。实验证明，采用本发明提供的方法还原钛铁矿能够节省电能50% 70 %，产品成品率达到90 %以上。
图1为本发明实施例采用的微波高温窑炉结构示意图。
具体实施例方式为了进一歩理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进ー步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明实施例公开了ー种钛铁矿的还原方法，包括如下步骤以钛铁矿、还原剂和脱硫剂为原料，将所述原料送入微波高温窑炉内依次进行加热、烧结和冷却，然后依次进行粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和；烧结过程中向原料发射频率为M50MHZ的微波至所述微波高温窑炉内烧结带的还原温度为600°C 800°C。本发明为了提高物料受热的均勻性，考虑以微波高温窑炉作为钛铁矿的还原设备，采用微波加热的方式提供还原反应所需热能。本发明采用微波加热的原因具体在于首先，钛铁矿和炭都是良好的吸波物质，适于进行微波加热；其次，相对于现有的依靠发热体传递通过对流、传导或辐射传递热能的方式，微波加热是利用特定波段的微波与材料的基体结构的耦合，使被加热物体由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，有利于钛铁矿充分參与还原反应，提高产品品位；最后，微波加热速度快，可使原料在短时内达到还原反应所需温度，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。上述方法使用的原料包括钛铁矿、还原剂和脱硫剂。其中，钛铁矿和还原剂的重量比优选为1 (0.4 1)，更优选为1 (0.6 0.9)。还原剂可以采用本领域技术人员熟知的材料，具体如煤灰。脱硫剂与还原剂的用量比优选为(0.04 0.1) 1，更优选为 (0.07 0.8) 1。脱硫剂可以采用本领域技术人员熟知的材料，具体如石灰。上述方法首选将原料先进行预热，预热的目的在于去除原料中的水分，提高钛铁矿的孔隙率，并便于进行后续的还原步骤。加热的温度优选为200°C 600°C，时间优选为 0.紐 2h。作为优选方案，预热按照如下方式进行将所述原料依次送入预热区和升温区， 预热区的温度为200°C 400°C，升温区的温度为400°C 600°C。预热后的物料继续进行烧结的步骤，此步骤是钛铁矿发生还原反应的エ序。同时还需要向原料发射频率为M50MHZ的微波，该频率的微波能够与原料发生耦合，使原料从内至外迅速加热至还原反应所需温度600°C 800°C，优选加热至微波高温窑炉内烧结带的还原温度为700°C 800°C。由于上述方法加热速度快，能明显提高还原剂的还原能力， 并且原料受热均勻，因此本发明烧结时间较短，优选控制为Ih 池。烧结带微波的功率优选为9KW/h。本发明的烧结步骤优按照如下方式进行将预热后的原料送入烧结保温区，烧结保温区内设有微波通道，微波通道与磁控管相连，烧结过程中，磁控管通过微波通道向烧结保温区的原料发射频率为M50MHz的微波至烧结保温区的还原温度为600°C 800°C。烧结反应后将还原半成品进行冷却，优选采用水冷的冷却方式。作为本领域技术人员的公知内容，为了避免还原后的钛铁矿再次被氧化，上述预热、烧结和冷却均在还原保护气氛下进行，窑炉内气压优选设为0. 5atm 0. 5atm+300pao冷却后将物料依次进行粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和，便得到钛铁矿还原产品。 粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和可以按照本领域技术人员熟知的方式进行，本发明对此并无特別限制。本发明优选采用如图1所示的微波高温窑炉，包括炉体，炉体从入料ロ 11至出料ロ 12依次设有预热区101、升温区102、烧结保温区 103和冷却区104 ；升温区102内设有设有抽风机2 ；烧结保温区103设有微波波源通道131，通道ロ另一端与磁控管3相连；预热区101、升温区102、烧结保温区103内均设有热电偶5 ；
螺杆式推进器4，用于推动原料；电控系统(未在图中标出)，用于控制炉膛内部的温度和磁控管3。整条窑体为流线型，外加循环，降温水冷外套；磁控管总额定功率为75士 10KW，辊道与窑体之间用保温材料为硅酸铝玻璃纤维。工作时，炉内采用还原气氛。采用上述微波高温窑炉还原钛铁矿的エ艺具体为将钛铁矿、还原剂和脱硫剂按照比例混合得到原料。将原料放入匣钵内后放在承烧板上，在螺杆式推进器的推动下，原料随道进入预热区加热，控制预热区温度为200°C 400°C。原料随辊道进入升温区加热，控制升温区温度为400°C 600°C。原料随辊道进入烧结保温区加热，同控制磁控管向烧结保温区内发射频率为 2450MHz的微波，微波功率设为9KW/h，控制烧结保温区的温度为600°C 800°C，
原料随辊道进入冷却区冷却。原料由螺杆式推进器送出窑炉烧结线，进入外循环，然后取出经粉碎、筛分去除粗煤粒、磁选、气流磨去除游离的小煤粒和煤粉，掺和。由上述内容可知，现对于现有的钛铁矿还原方法，本发明的烧结エ序中向原料发射频率为M50MHZ的微波，原料由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了原料受热的均勻性，使钛铁矿充分參与还原反应，有利于提高产品的品位；此外，由于微波加热速度快，由此缩短了原料发生还原反应所需温度的时间，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法制备钛铁矿具有产品成品率高，能耗低的特点。为了进一歩理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的钛铁矿还原方法进行描述。本发明的保护范围不受以下实施例的限制。以下实施例均采用如图1所示的微波高温窑炉，辊道为莫来石矩形。还原剂均为煤粉，脱硫剂均为石灰。实施例1本实施使用的原料包括钛铁矿、还原剂和脱硫剂，钛铁矿和还原剂的重量比为 1 0.5，还原剂和脱硫剂的用量比为1 0.07。1、将原料放入匣钵内后放在承烧板，在螺杆式推进器的推动下，原料随道进入预热区加热1小时，控制预热区温度为300°C。2、原料随辊道进入升温区加热1小时，控制升温区温度为500°C，开启抽风机，抽
出有害气体和粉末杂质。3、原料随辊道进入烧结保温区加热1小吋，同控制磁控管向烧结保温区内发射频率为M50MHz的微波，微波功率设为9KW/h，控制烧结保温区的温度为750°C。4、原料随辊道进入冷却区冷却3小吋，至冷却至100°C。5、原料由螺杆式推进器送出窑炉烧结线，进入外循环，全过程采用还原性气氛流量计控制。掺和。 1800KW
0.4，还原剂和脱硫剂的用量比为1 0.05
6、将物料取出经粉碎、筛分去除粗煤粒、磁选、气流磨去除游离的小煤粒和煤粉，
该生产线的能力24hX10板X6KG = 1440kg/日，额定消耗电能75KWXMh = h，实际消耗总电能50KW · h，节约电耗50% 70%，成品率约为95%。 实施例2
本实施例与实施例1的区别在于 原料中铁矿和还原剂的重量比为1 预热区温度为250°C ； 升温区温度为400°C ； 烧结保温区温度为600°C。 本实施例制得的产品成品率为92%, 实施例3
本实施例与实施例1的区别在于 原料中铁矿和还原剂的重量比为1 预热区温度为40°C ；
0.8，还原剂和脱硫剂的用量比为1 0.06
升温区温度为600°C ；烧结保温区温度为800°C。本实施例制得的产品成品率为94%。由上述结果可知，相对于现有的钛铁矿生产エ艺，本发明提供的方法能耗较低节约电耗50 % 70 %，并且产品成品率较高，超过90 %。以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求
1.一种钛铁矿的还原方法，其特征在干，包括以下步骤以钛铁矿、还原剂和脱硫剂为原料，将所述原料送入微波高温窑炉内依次进行预热、烧结和冷却，然后依次进行粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和；烧结过程中向原料发射频率为M50MHZ的微波至所述微波高温窑炉内烧结带的还原温度为600°C 800°C。
2.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述所述微波高温窑炉内烧结带的还原温度为700°C 800°C。
3.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述烧结的时间为Ih 池。
4.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述烧结带内微波的功率为9KW/h。
5.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述钛铁矿和还原剂的重量比为 1 (0. 4 1)。
6.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述脱硫剂和还原剂的重量比为 (0. 04 0. 1) 1。
7.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述烧结具体为将预热后的原料送入烧结保温区，所述烧结保温区设有微波通道，所述微波通道与磁控管相连，烧结过程中， 磁控管通过微波通道向烧结保温区的原料发射频率为M50MHz的微波至烧结保温区的还原温度为600°C 800°C。
8.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述预热具体为将所述原料依次送入预热区和升温区，所述预热区的温度为200°C 400°C，升温区的温度为400°C 600°C。
9.根据权利要求1所述的还原方法，其特征在干，所述冷却的方式为水冷。
全文摘要
本发明提供一种钛铁矿的还原方法，包括以钛铁矿、还原剂和脱硫剂为原料，将原料送入微波高温窑炉内依次进行预热、烧结和冷却，然后依次进行粉碎、筛分、磁选和气流磨掺和；烧结过程中向原料发射频率为2450MHz的微波至炉内烧结带的还原温度为600℃～800℃。该方法烧结工序中向原料发射频率为2450MHz的微波，原料由内向外快速吸收微波能量，保证材料整体均一发热，提高了原料受热的均匀性，使钛铁矿充分参与还原反应，有利于提高产品的品位；由于微波微波加热速度快，由此缩短了原料发生还原反应所需温度的时间，进而缩短生产周期的同时降低了能耗。因此，采用本发明提供的方法制备钛铁矿具有产品成品率高，能耗低的特点。
文档编号C22B34/12GK102534264SQ201210044108
公开日2012年7月4日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者刘伏初, 李蔚霞, 陶立平 申请人:湖南阳东微波科技有限公司