一种高钛渣冶炼工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高钛渣冶炼工艺，解决高钛渣冶炼工艺所采用的原料在生产高钛渣时存在能耗高、污染环境的问题。本发明包括以下步骤：（1）将含钛原料及辅助原料进行混合，得到混合原料；（2）将混合物料制成球团物料，并对其进行均匀布料和物料偏析；（3）利用烧结机将偏析后的球团物料进行烧结处理，得到熟料烧结块；（4）将熟料烧结块进行破碎；（5）对破碎后的熟料进行筛分，得到大小和粒度均匀的钛熟料；（6）将钛熟料加入煤炉进行冶炼，得到最终产物高钛渣。通过上述方案，采用本发明制得的钛熟料生产高钛渣，可以达到降低电能和煤炭量的消耗，节约运行成本的目的，并且还可以缩短整个高钛渣工艺的冶炼时长，因此，本发明适于推广应用。
【专利说明】一种高钛渣冶炼工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种矿物的冶炼工艺，具体地说，是涉及一种高钛渣冶炼工艺。
【背景技术】
[0002]高钛渣(High Titanium Slag)是通过电炉加热熔化钛精矿，使钛精矿中二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛高含量的富集物。随着国家对环保方面的要求不断提高，众多厂家已纷纷采用高钛渣作为原料生产钛产品，因而高钛渣的冶炼生产也就显得极为重要。
[0003]如图4所示，现有的高钛渣冶炼工艺，其均是将含钛原料直接加入电炉进行冶炼，没有对含钛原料进行任何的前序处理。由于含钛原料内含杂质较多，直接通过电炉冶炼十分困难，不仅耗时长，而且能源消耗极大，冶炼成本很高。据统计，现有高钛渣冶炼工艺生产一炉高钛渣平均需要冶炼38分钟，耗电3300度，消耗煤碳250kg/吨、浙青200kg/吨。并且，由于使用了浙青，因此，其还会对环境造成很大的污染。
[0004]综上所述，现有的高钛渣冶炼工艺显然不利于节能和环保，难以响应国家提出的节能、环保号召。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种高钛渣冶炼工艺，主要解决现有高钛渣冶炼工艺能耗大、时间长、成本高的问题。
[0006]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下:
一种高钛渣冶炼工艺，包括以下步骤:
(1)将含钛原料及辅助原料进行混合，得到混合原料；
(2)将混合物料制成球团物料，并对其进行均匀布料和物料偏析；
(3)利用烧结机将偏析后的球团物料进行烧结处理，得到熟料烧结块；
(4)将熟料烧结块进行破碎；
(5)对破碎后的熟料进行筛分，得到大小和粒度均匀的钛熟料；
(6)将钛熟料加入煤炉进行冶炼，得到最终产物高钛渣。
[0007]进一步地，所述步骤(1)中通过圆盘给料机同时将含钛原料及辅助原料加入圆筒混合机，完成原料混合。
[0008]再进一步地，所述步骤(2)包括以下步骤:
(2a)利用圆盘造球机将混合物料制造成球团；
(2b)利用梭式布料器对球团物料进行均匀布料；
(2c)球团物料均匀布料后，依次落入到多辊布料器中，由该多辊布料器对球团物料进行物料偏析，使球团物料按粒径大小分层，且从上到下按照粒径逐步增大的方式平整布置于烧结机内。
[0009]再进一步地，所述步骤(4)中，利用单辊破碎机对熟料烧结块进行破碎处理。[0010]更进一步地，所述步骤(5)中，利用电动振动筛对破碎后的熟料进行筛分。
[0011]更进一步地，所述步骤(1)中含钛原料为钛精矿，而辅助原料为焦粉和钠基膨润土，且钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比为:60%~80%: 10%~30%: 5%~15%。
[0012]优选地，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比为60%: 30%: 10%。
[0013]优选地，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为70%: 20%: 10%。
[0014]优选地，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为70%: 15%: 15%。
[0015]优选地，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为80%: 15%: 5%。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
(I)本发明通过原料混合、造球、偏析和均匀布料、烧结、破碎以及筛分后，可对含钛原料进行初步加工，将其制备成钛熟料，整个制备流程简洁明了，制备方便。
[0017](2)本发明采用钛精矿、焦粉和钠基膨润土的混合物作为原料，制备出了利于后续冶炼的中间产物——钛熟料，将其作为冶炼加工的原始物料，因其化学成本的性能，可以轻易地完成冶炼，不仅大大缩短冶炼时间，还可以大大降低能耗，减少成本。经测试，采用钛熟料进行冶炼加工，平均一炉高钛渣大约只需要耗费22分钟，耗电1550度，煤碳120kg/吨，与采用含钛原料进行冶炼加工相比，能耗和冶炼时长均减少了将近一半。由此可知，本发明与现有技术相比，具有十分显著的进步，技术优势十分明显，创造性显而易见。
[0018](3)本发明不需要浙青，可以完全避免因浙青而带来的环境污染，因此，本发明完全可以满足国家对环保的要求，解决了现有的高钛渣加工污染严重的问题。
[0019](4)本发明在制备钛 熟料的过程中加入了焦粉，由于焦粉在整个高钛渣冶炼工艺中可以起到还原剂、发热剂和料柱骨架的作用，因而其可以加快整个工艺的冶炼进程，缩短冶炼时长，并且冶炼效果更佳。
[0020](5)本发明还在制备钛熟料的过程中加入了钠基膨润土，其不仅具有良好的分散性、膨胀性和低滤失量，而且还具有稳定的悬浮性、增稠性、润滑性和强粘结性能，因而其能够形成稳定的胶层，并在将钛精矿和焦粉粘结起来构成钛熟料的同时还确保水量不快速流失，确保钛熟料的物理性能和化学性能稳定，透气性好；同时，钠基膨润土是一种天然环保无机材料，即便经过了很长的时间或者周围环境发生变化，也不会出现老化或腐蚀的现象，性能极佳，并且环保、无毒害，其加入高钛渣冶炼工艺中，不仅可以为高钛渣冶炼提供极大的助力,还没有任何负作用。
[0021](6)本发明改变了本行业传统高钛渣冶炼加工直接将含钛原料加入电炉进行冶炼的习惯做法，而将含钛原料先进行前期处理，加工成粒度小、强度适中、透气性高的钛熟料，然后再将钛熟料送入煤炉进行冶炼，如此使整个冶炼成本大大降低，效率大大提高，因此，本发明不仅取得了良好的技术效果，还为高钛渣冶炼提供了一条新思路，为高钛渣冶炼技术的发展带来了新契机。
[0022](7)本发明采用圆盘给料机为后续设备提供物料，使用圆盘给料机能够让物料均匀地进入下一个设备中，让下一道工序可以正常工作，从而节省劳动力，并且保护了设备的性能，延长了整个生产线设备的使用寿命。
[0023](8)本发明采用圆筒混合机对物料进行混合，其可以使混合的物料成份均匀，水分适中，透气性好，很好地满足了后续带式烧结机对原料的要求。
[0024](9)本发明采用圆盘造球机将混合料制造成球，由于其具有操作简单、动力小、产量大、球体自然成型的特点，因而其在将混合料制成球团物料方面具有很大的优势，非常适合用于制备钛熟料的中间体。
[0025](10)本发明将梭式布料器和多辊布料器相结合，利用多辊布料器工作时的牵引力和物料自身的重力，使球团物料在进入烧结机的过程中，自动进行分层，大粒径物料先进入烧结机，位于底层，而小粒径物料后进入烧结机，位于上层，如此既保证了物料在烧结机内分层均匀布料，又实现了不同粒径的物料均受到适当烧结，即能足够烧结又不过度烧结，从而使烧结之后的物料具有了良好的透气性和烧透性，为后续的冶炼打下了良好的基础。
[0026](11)本发明采用带式烧结机对混合料进行连续烧结，效率极高。
[0027]( 12)本发明采用单辊破碎机对熟料烧结块进行破碎，由于该种类型的破碎机具有结构简单、维修方便、转速低、噪音小、且能适应电机正反转而正常工作，因此，其可以进一步方便物料的破碎加工，并且降低制备成本。
[0028](13)本发明采用电动振动筛对熟料进行筛分，可以快速筛分出大小和粒度均一致的钛熟料颗粒，筛分效率高，并且筛分产量大，实验表明，其筛分产量可达到每小时15t。
[0029](14)本发明性价比高，成本低廉，可以批量制备出钛熟料，解决了高钛渣冶炼工艺的弊端，因此，其适于在高钛渣冶炼方面推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0030]图1为本发明的流程示意图。
[0031]图2为本发明中制备钛熟料所使用设备的系统框图。
[0032]图3为本发明中梭式布料器、多辊布料器和烧结机的位置关系示意图。
[0033]图4为现有技术的工艺流程图。
[0034]上述附图中，附图标记对应的部件名称如下:
1-梭式布料器，2-多棍布料器，3-烧结机。
【具体实施方式】
[0035]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0036]实施例1
本发明主要用于高钛渣冶炼，而主要创新点在于先对含钛原料的初步处理，将其加工成粒度小、强度适中、透气性高的钛熟料，之后再进行冶炼。
[0037]如图1所示，本发明包括以下步骤:
(1)将钛精矿、焦粉和钠基膨润土进行混合，得到混合原料，其中，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比为:60%~80%: 10%~30%: 5%~15%;
(2)将混合物料制成球团物料，并对其进行均匀布料和物料偏析；
(3)将偏析后的球团物料进行烧结处理，得到熟料烧结块；
(4)将熟料烧结块进行破碎；
(5)对破碎后的熟料进行筛分，得到大小和粒度均匀的钛熟料；
(6)将钛熟料送入煤炉中进行冶炼，得到高钛渣。
[0038]本发明按照上述工艺步骤可以利用多种硬件设备实现钛熟料的制备，而本实施例所采用的硬件设备则如图2和图3所示，其包括通过带式输送机依次连接的给料机组、圆筒混合机、圆盘造球机和梭式布料器，位于该梭式布料器下方的烧融装置，设置在梭式布料器与烧融装置之间且斜向设置的多辊布料器，与该烧融装置连接的破碎机，与该破碎机连接的振动筛，以及与该振动筛连接的熟料存储炉，其中，给料机组由六个依次连接的圆盘给料机构成，所述带式烧结分别连接有主抽风机和除尘器。多辊布料器斜向设置的目的在于利用物料的自身重力和多辊布料器的牵引力，使大粒径物料先进入烧结机，而小粒径物料则滞留在多棍布料器上一段时间，较大粒径物料落入烧结机中，使烧结机内的物料分层布料，大粒径物料位于下层，小粒径物料位于上层。由于大粒径物料先进入烧结机，因此其烧结时间比小粒径物料要略长一些，如此，便使得在物料出炉时，所有的物料都得到了适当的烧结，不会出现烧结不足，也不会出现烧结过度，烧结程度十分均匀，如此便有效确保了钛熟料的整体性能，为后续冶炼奠定了良好的基础。
[0039]根据上述硬件设备系统，本实施例的流程如下:
(1)利用圆盘给料机同时向圆筒混合机中加入钛精矿、焦粉和钠基膨润土，本实施例中，三者的配比分别为60%、30%和10% ;该步骤中使用的圆盘给料机直径规格为1560mm ；
(2)圆筒混合机将加入的物料进行混合，形成钛熟料原料；该步骤使用的圆筒混合机的直径规格为2.0X9.8m，转速为7.5~9r/min ；
(3)混合后，圆筒混合机通过带式输送机向圆盘造球机中传送混合料，由圆盘造球机将混合料制造成球团；该步骤中使用的圆盘造球机的直径规格为3.5m,转速为9~12r/min ；
(4)形成球团的物料在带式输送机传送下进入到梭式布料器中，由该梭式布料器将其进行均匀布料，以利于后续烧结步骤中提高熟料的透气性和烧透性；
(5)均匀布料后的球团物料落入到多辊布料器中，由该多辊布料器对其进行物料偏析，并使球团物料在自身重力和 多辊布料器提供的牵引力共同作用下按粒径大小分层，粒径大的球团物料先落入烧结机中，位于下层，而粒径小的球团物料后落入烧结机中，位于上层；
(6)球团物料在带式烧结机内点火、预热，并在主抽风机抽风的作用下进行烧结处理，形成熟料烧结块；该步骤中，烧结过程所产生的烟气通过除尘器除尘净化后排出；该步骤中使用的带式烧结机为18m2带式烧结机，点火温度为1300°C以下；
(7)球团物料形成熟料烧结块后，进入到单辊破碎机中进行破碎，得到硬度和粒度适中的熟料；该步骤中使用的单辊破碎机为1.1m单辊破碎机；
(8)破碎后的熟料进入到电动振动筛中，由该电动振动筛筛分出大小和粒度均匀的钛熟料。
[0040]将上述钛熟料，送入煤炉进行冶炼，再经过粗碎、一次磁选、中碎、筛分、二次磁选后，即可得到最终产物高钛渣，如图1所示。
[0041]为体现本发明制得的钛熟料相比现有高钛渣冶炼原料所具有的优势， 申请人:在四川省攀枝花大学钒钛研究基地做了对比实验，其对比的项目包括生产一炉高钛渣所需的耗电量、煤炭消耗量和冶炼时长。生产一炉高钛渣所得到的实验结果对比如表1:
实验项目I本发明I现有技术
【权利要求】
1.一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，包括以下步骤: (1)将含钛原料及辅助原料进行混合，得到混合原料； (2)将混合物料制成球团物料，并对其进行均匀布料和物料偏析； (3)利用烧结机将偏析后的球团物料进行烧结处理，得到熟料烧结块； (4)将熟料烧结块进行破碎； (5)对破碎后的熟料进行筛分，得到大小和粒度均匀的钛熟料； (6)将钛熟料加入煤炉进行冶炼，得到最终产物高钛渣。
2.根据权利要求1所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(1)中通过圆盘给料机同时将含钛原料及辅助原料加入圆筒混合机，完成原料混合。
3.根据权利要求2所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(2)包括以下步骤: (2a)利用圆盘造球机将混合物料制造成球团； (2b)利用梭式布料器对球团物料进行均匀布料； (2c)球团物料均匀布料后，依次落入到多辊布料器中，由该多辊布料器对球团物料进行物料偏析，使球团物料按粒径大小分层，且从上到下按照粒径逐步增大的方式平整布置于烧结机内。`
4.根据权利要求3所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(4)中，利用单辊破碎机对熟料烧结块进行破碎处理。
5.根据权利要求4所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(5)中，利用电动振动筛对破碎后的熟料进行筛分。
6.根据权利要求1~5任意一条所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述步骤(O中含钛原料为钛精矿，而辅助原料为焦粉和钠基膨润土，且钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比为:60%~80%: 10%~30%: 5%~15%。
7.根据权利要求6所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比为60%: 30%: 10%。
8.根据权利要求6所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为70%: 20%: 10%。
9.根据权利要求6所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为70%: 15%: 15%。
10.根据权利要求6所述的一种高钛渣冶炼工艺，其特征在于，所述钛精矿、焦粉和钠基膨润土的质量比分别为80%: 15%: 5%。
【文档编号】C22B1/16GK103484662SQ201310498549
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】熊圣和, 马文波 申请人:成都天禄源商贸有限公司, 成都益州钛制品有限责任公司, 攀枝花市圣玲工贸有限公司