一种制备碳化钛渣的方法技术

技术编号:14690861 阅读:118 留言:0更新日期:2017-02-23 13:27
本发明专利技术涉及冶金领域,公开了一种制备碳化钛渣的方法,其特征在于,该方法包括:在预热过的碳质还原剂的存在下,将热态的高钛型高炉渣在电弧炉中依次进行升温和碳化还原,其中,所述预热过的碳质还原剂分别在所述升温阶段和所述碳化还原阶段中分两批加入,所述预热过的碳质还原剂的温度为400‑1000℃,所述升温阶段升温至1400‑1700℃,所述碳化还原阶段的终点温度为1500‑1800℃。本发明专利技术提供的制备碳化钛渣的方法具有低能耗、热效率高、反应时间短、生产成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金领域,具体地,涉及一种制备碳化钛渣的方法
技术介绍
攀西地区矿产资源得天独厚,钒钛磁铁矿资源储量巨大,其钛储量占全国钛资源储量的90%以上。高炉冶炼钒钛磁铁矿会产生大量的炉渣,这些炉渣约含有15%~25%的二氧化钛,称之为高钛型高炉渣。高炉冶炼钒钛磁铁矿每生产1吨铁水,约产生0.65吨的炉渣。大量的含钛高炉渣堆存不但会污染环境,还会造成钛资源的严重浪费。因此,研究高钛型高炉渣的综合利用不但可提高攀西资源的综合利用率,还能解决企业的环保及生存压力问题,具有重要的意义。在对高钛型高炉渣的综合利用中,一种是直接将其用作建筑材料,但由于钛含量高,活性差,未能形成规模化利用局面。另一种是提取里面的钛资源,将其转化为附加值产品,再对提钛后的残渣进行综合利用。目前,对高钛型高炉渣的利用研究倾向于后一种方案,其中高炉渣高温碳化—低温氯化制备TiCl4工艺被认为是最具产业化前景的提钛路线之一。但该工艺目前还未真正的产业化,主要是提钛成本高,技术经济性不明显。高钛型高炉渣熔化温度高,二氧化钛存在于钙钛矿中,还原较困难,将高炉渣中二氧化钛转化为碳化钛需要消耗较高的能量,制约了提钛工艺的经济性。因此,降低高钛型高炉渣生产碳化钛渣的能耗,开发低成本的提钛路线,是实现高钛型高炉渣综合利用产业化的关键之处。在前期的提钛工艺中,热的高炉渣经过长距离转运后加入电炉,温降损失大,入炉后需重新加热待熔池温度上升后,再开始加入还原剂碳化,升温时间长,碳化反应速率慢,碳化钛渣生产电耗高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了降低高钛型高炉渣生产碳化钛渣的能耗,开发低成本的提钛路线,最大限度地实现高钛型高炉渣的综合利用率,降低二次资源综合利用成本,推进高钛型高炉渣综合利用的产业化进程,提供一种制备碳化钛渣的方法。为了实现上述目的,本专利技术提供了一种制备碳化钛渣的方法,其中,该方法包括:在预热过的碳质还原剂的存在下,将热态的高钛型高炉渣在电弧炉中依次进行升温和碳化还原,其中,所述预热过的碳质还原剂分别在所述升温阶段和所述碳化还原阶段中分两批加入,所述预热过的碳质还原剂的温度为400-1000℃,所述升温阶段升温至1400-1700℃,所述碳化还原阶段的终点温度为1500-1800℃。通过上述技术方案,本专利技术提供的制备碳化钛渣的方法直接热装热态的高钛型高炉渣,最大限度地利用了炉渣的显热,节约能源;在升温阶段及碳化还原阶段中,利用碳质还原剂的燃烧热及炉内炉气的燃烧热来补偿加热炉料及碳化还原炉料所需的热量,大大降低了升温及还原能耗;并且本专利技术提供的方法采用预热碳质还原剂,提高了入炉原料能量,加速了反应进程,电弧炉热效率高,反应时间缩短;此外,本专利技术提供的方法中还原剂利用效率高,通过利用还原剂燃烧热,能够快速、低成本地将高钛型高炉渣转化为碳化钛渣,吨渣还原电耗较其他热装工艺可降低100kWh~250kWh,碳化钛渣生产成本低,具有较强的竞争优势。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术所述的制备碳化钛渣的方法包括:在预热过的碳质还原剂的存在下,将热态的高钛型高炉渣在电弧炉中依次进行升温和碳化还原,其中,所述预热过的碳质还原剂分别在所述升温阶段和所述碳化还原阶段中分两批加入。根据本专利技术所述的方法,能够合理利用还原剂的燃烧热升温热态炉渣,降低升温阶段以及还原阶段能耗。在本专利技术所述的方法中,所述预热过的碳质还原剂的温度为400-1000℃,例如,400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、900℃和1000℃以及任意两个温度所构成的范围之间的任意温度。为了最大限度地利用还原剂的燃烧热升温热态炉渣,进一步降低升温阶段以及还原阶段能耗,优选地,所述预热过的碳质还原剂的温度为500-800℃。在本专利技术所述的方法中,所述升温阶段升温至1400-1700℃,例如1400℃、1450℃、1500℃、1530℃、1550℃、1580℃、1600℃、1650℃和1700℃以及任意两个温度所构成的范围之间的任意温度。为了进一步降低升温阶段以及还原阶段能耗,优选地,所述升温阶段升温至1500-1600℃。在本专利技术所述的方法中,所述碳化还原阶段的终点温度为1500-1800℃,例如1500℃、1550℃、1600℃、1630℃、1650℃、1680℃、1700℃、1750℃和1800℃以及任意两个温度所构成的范围之间的任意温度。为了在碳化还原反应到达终点时及时出渣,最大限度降低电弧炉加热能耗,优选地,所述碳化还原阶段的终点温度为1600-1700℃。根据本专利技术,为了获取原料方便,降低生产成本,所述高钛型高炉渣优选为冶炼钒钛磁铁矿得到的高钛型高炉渣。根据本专利技术,为了保障高炉渣的碳化还原反应活性,需要控制高炉渣中的钛含量,更优选地,所述高钛型高炉渣含有以TiO2计的15-25重量%的钛,进一步优选地,所述高钛型高炉渣含有以TiO2计的20-25重量%的钛,例如20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、25重量%以及任意两个重量百分含量所构成的范围之间的任意重量百分含量。根据本专利技术,为了尽量减小所述热态的高钛型高炉渣的热损失,降低升温阶段的能耗,采取渣罐加盖、溜槽预热和电炉预热等方式,使所述热态的高钛型高炉渣的温度保持在1350-1550℃,例如1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃以及任意两个温度所构成的范围之间的任意温度。根据本专利技术,根据高钛型高炉渣中的TiO2与碳质还原剂的反应机理,中间产物有TiO、CO等,因此还原剂中必须保证有足够的固定碳从而保证其还原能力,并且为了减少还原剂的用量节约成本,所述碳质还原剂需要含有高含量的固定碳,所述碳质还原剂的碳含量优选为75重量%以上,进一步优选为80重量%以上,例如80-90重量%。根据本专利技术,为了使所述碳质还原剂具有更高的孔隙率、比表面积以及抗爆震能力,即使所述碳质还原剂具有更强的反应活性以及热稳定性,优选地,所述碳质还原剂选自无烟煤、焦炭和石油焦中的至少一种。根据本专利技术,为了增大还原剂和高炉渣的接触面积,达到快速燃烧以及充分混匀到所述高钛型高炉渣中的目的,保证还原剂加入电弧炉内即可快速燃烧放热,并且更有利于电弧炉内所述碳质还原剂的燃烧热及电弧炉内产生的CO气体的燃烧热通过所述热态的高钛型高炉渣与所述碳质还原剂的充分接触传热,所述碳质还原剂可以通过磨煤机磨细,所述碳质还原剂的粒度优选为不超过3mm,进一步优选为不超过1mm,如0.05-1mm。根据本专利技术,为了提高入炉原料的能量,加速升温阶段进程,降低升温阶段以及还原阶段的能耗,优选地,所述方法还包括:利用所述电弧炉中产生的烟气或者引入外部气体热源对碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备碳化钛渣的方法,其特征在于,该方法包括:在预热过的碳质还原剂的存在下,将热态的高钛型高炉渣在电弧炉中依次进行升温和碳化还原,其中,所述预热过的碳质还原剂分别在所述升温阶段和所述碳化还原阶段中分两批加入,所述预热过的碳质还原剂的温度为400‑1000℃,所述升温阶段升温至1400‑1700℃,所述碳化还原阶段的终点温度为1500‑1800℃。

【技术特征摘要】
1.一种制备碳化钛渣的方法,其特征在于,该方法包括:在预热过的碳质还原剂的存在下,将热态的高钛型高炉渣在电弧炉中依次进行升温和碳化还原,其中,所述预热过的碳质还原剂分别在所述升温阶段和所述碳化还原阶段中分两批加入,所述预热过的碳质还原剂的温度为400-1000℃,所述升温阶段升温至1400-1700℃,所述碳化还原阶段的终点温度为1500-1800℃。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述预热过的碳质还原剂的温度为500-800℃,所述升温阶段升温至1500-1600℃,所述碳化还原阶段的终点温度为1600-1700℃。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述高钛型高炉渣为冶炼钒钛磁铁矿得到的高钛型高炉渣;优选地,所述高钛型高炉渣含有以TiO2计的15-25重量%的钛,进一步优选地,所述高钛型高炉渣含有以TiO2计的20-25重量%的钛。4.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述热态的高钛型高炉渣的温度为1350-1550℃。5.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述热态的高钛型高炉渣以刚出炉的状态直接加入所述电弧炉中;优选地,刚出炉的所述热态的高钛型高炉渣通过渣罐直接由电炉炉顶加入炉内,或通过...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵青娥程晓哲张兴勇王东生
申请(专利权)人:攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司
类型:发明
国别省市:四川;51

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