本发明专利技术涉及一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置及方法，该装置包括结晶设备和分离设备，结晶设备为恒温结晶设备，用于对其中的炉渣进行处理，使含钛高炉渣中钙钛矿充分结晶；分离设备利用液体的流动性和压差，将结晶的钙钛矿拦截，将熔化状态的尾渣收集入渣罐。该装置结构简单，使用方便，使用该装置从含钛高炉渣中分离钛资源的方法操作简单，对技术人员的要求低，而且可以更快更多的收集钛资源。
【技术实现步骤摘要】
一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置及方法
本专利技术涉及冶金领域，具体涉及一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置及方法。
技术介绍
四川攀西地区是我国钛资源最丰富、最集中的地区，已探明储量9.65亿吨（以TiO2计），占全国钛资源储量的90%以上，占世界钛资源储量的38.85%。攀西地区的钛资源以钒钛磁铁矿为主，伴随着高钙镁含量的特点。钒钛磁铁矿经两次选矿后得到铁精矿和钛精矿，钒钛磁铁矿中50%的TiO2都进入铁精矿中，铁精矿经高炉冶炼后得到铁水和含TiO225%左右的含钛高炉渣。由于含钛高炉渣中TiO2的含量过高导致无法直接用作水泥原料，并且渣中含钛物相的离散分布及晶粒细小导致传统矿物分选工艺无法进行直接分选。中国的含钛高炉渣都以堆积的方式堆放于渣场中，到目前为止，中国已经积累了超过1亿吨的高钛矿渣，其中二氧化钛含量超过2500万吨，并以每年300多万吨含钛高炉渣生产量增长，含钛高炉渣的有效综合利用是个亟待解决的问题。国内外的科研工作者对含钛高炉渣的综合利用进行了大量的研究，最终提出了“选择性析出—选择性长大—选择性分离”的思路，即通过调整炉渣化学成分、温度、气氛等，并对炉渣进行热处理，促使含钛物相的析出与长大，再通过选矿的方法选择性分离富钛相。在含钛高炉渣冷却过程中，可能生成钙钛矿、黑钛石、金红石、攀钛透辉石等多种含钛物相。理论计算和实验结果均表明以最先析出的钙钛矿作为富钛相是最好的选择。炉渣冷却后，采用“破碎-磨细-选矿”的工艺进行钙钛矿的分选，选矿工艺主要有：磁选、重选和浮选三种。其中，磁选工艺由于钙钛矿和钛透辉石的比磁化率相差不大，且都介于磁性物质和非磁性物质之间，导致磁选工艺的效果不太理想；重选和浮选工艺的磨矿费用高，且重选工艺不能有效地分选粒度较细的颗粒，造成资源浪费，浮选工艺的药剂使用量大，还会对环境造成污染。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的一个目的是提供一种结构简单，使用方便，含钛高炉渣中钛资源分离效率高的装置。本专利技术的另一个目的是提供一种从钛高炉渣中高效钛资源的方法。为实现上述第一个目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，包括结晶设备和分离设备，其特征在于：结晶设备：该结晶设备为恒温结晶设备，包括电极、加热炉盖和炉体；所述加热炉盖和炉体可拆卸密封连接，电极设置在加热炉盖上，用于对炉体内的初始炉渣进行加热；具体实施时，可以直接打开加热炉盖，将初始炉渣倒入炉体内，也可以在加热炉盖上设置一个漏斗形的加入结构，初始炉渣通过该漏斗形的加入结构进入炉体内；分离设备：该分离设备为高温分离设备，包括渣罐、保温炉盖、渣包炉壳体、发热体、过滤网、尾渣罐和真空泵；所述渣罐用于将结晶设备处理后的钛高炉渣加入到渣包炉壳体内；所述渣包炉壳体的顶端与保温炉盖可拆卸密封连接，渣包炉壳体的底端与尾渣罐的顶端可拆卸密封连接，并且渣包炉壳体与尾渣罐之间设有过滤网；所述尾渣罐是现有工业成品，因此在本专利技术中不再赘述其结构；所述发热体设置在渣包炉壳体外周，用于对渣包炉壳体进行加热；发热体8可以选择任何现有的，且便于对整个渣包炉壳体进行加热的加热结构，比如可以选择发热线圈等；所述真空泵通过管道与尾渣罐侧壁的上部连接。真空泵用于将尾渣罐内抽真空，从而在渣包炉壳体与尾渣罐之间形成压差，便于渣包炉壳体的炉渣分离。作为改进，还包括空气压缩机，所述保温炉盖上具有压缩气体入口；所述空气压缩机气体出口通过气体管道与压缩气体入口连通。高温过滤分离时，压缩气体入口将压缩气体通入渣包炉壳体中，对渣包炉壳体内的钛高炉渣进行加压，从而有利于渣包炉壳体内钛高炉渣快速向下分离。作为改进，所述渣包炉壳体的内径自上而下减小。渣包炉壳体的外壁为直筒型，渣包炉壳体内径直径自上而下减小，即渣包炉壳体的纵截面，内壁为梯形，渣包炉壳体的这种结构，对靠近渣包炉壳体底部钛高炉渣起到一个加压的作用，原理是：当结晶后钛高炉渣在渣包炉壳体进行分离的过程中时，分离过程中钛高炉渣被熔化，处于液态，因此，靠近渣包炉壳体顶部的液面面积大，而靠近渣包炉壳体底部的液面面积小，从而越靠近渣包炉壳体底部的钛高炉渣液面的单位压强增大，更有利于分离。作为改进，所述过滤网为多孔陶瓷过滤网。陶瓷加热也不会参加反应，因此不会炉渣引入新物质，同时陶瓷也比较耐用，减少频繁更换过滤网的麻烦和成本。作为改进，所述过滤网的孔径为100μm-1㎜。由于钙钛矿充分结晶长大，因此过滤网的孔径交大，这样对陶瓷过滤网的制备的技术要求降低了，同时也降低了生产成本。为实现上述第二个目的，本专利技术采用如下技术方案：一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的方法，其特征在于：采用权利要求5所述的高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，步骤包括：S1：将含20%-32%TiO2的含钛高炉渣注入炉体内进行结晶：向含钛高炉渣中添加适量的CaO，调整炉渣碱度，为钙钛矿的析出提供良好的成分基础和热力学条件。选择合适的恒温温度，促使钙钛矿晶体的充分长大；1）向炉体内含20%-32%TiO2的含钛高炉渣中加入CaO或生石灰；通过向含钛高炉渣中添加CaO或生石灰调整酸碱度，提供合适的钙钛矿结晶条件，从而不再需要吹氧，简化了设备，降低成本；2）使用电极对炉体内的含钛高炉渣加热至1450℃以上熔化并保温20min，然后以小于3℃/min的冷却速率冷却至1400℃-1350℃，再保温20-100min；该步骤主要目的是为了让钙钛矿充分结晶长大，含钛高炉渣加热至1450℃以上熔化并保温20min的目的是确保含钛高炉渣完全熔化并且成分均匀。以小于3℃/min的冷却速率冷却至1400℃-1350℃，再保温20-100min，慢速冷却及恒温过程作用是为了让钙钛矿晶体析出并且充分长大，如果冷却速度过快，会导致钙钛矿晶体析出、长大不充分，专利技术人经过多次试验和数据分析，发现小于3℃/min的冷却速率冷却至1400℃-1350℃，再保温20-100min是让钙钛矿晶体析出并且充分长大最佳条件。3）在所述冷却过程中，向所述含钛高炉渣中添加占含钛高炉渣质量0.1%~0.25%的CaTiO3晶体；该步骤主要目的是为了添加晶种，使其作为钙钛矿结晶的晶核；添加CaTiO3晶体作为含钛高炉渣中钙钛矿结晶的晶种，抑制炉渣冷却过程中的均质形核，使其作为炉渣结晶的晶核，加快或促进炉渣中钙钛矿相的结晶和生长。S2：将经过S1处理后的含钛高炉渣进行高温分离；先启动真空泵，将尾渣罐内抽真空，然后通过渣罐将经过S1处理后的含钛高炉渣倒入渣包炉壳体内进行高温过滤分离，同时启动空气压缩机，向渣包炉壳体内通过压缩空气，高温过滤分离时温度为1300℃-1400℃。高温下分离，可降低熔渣的粘度和表面张力，有利于固液分离。作为改进，所述S1中加入CaO或生石灰，调整含钛高炉渣的碱度为1.2-1.4。添加CaO，提高炉渣碱度，有利于钙钛矿的结晶。以攀钢含钛高炉渣为例，其CaO、SiO2含量分别为26.5%和24.4%左右，即碱度为1.086左右，将炉渣碱度提高到1.2-1.4，即向炉渣中额外添加2.8%-7.7%的CaO，过低的碱度不利于钙钛矿的结晶生长，过高的碱度会导致CaO添加量增加，并导致炉渣粘度和熔化性温度升高，也不利于钙钛矿的结晶和长大。作为本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，包括结晶设备和分离设备，其特征在于：结晶设备：该结晶设备为恒温结晶设备，包括电极（1）、加热炉盖（2）和炉体；所述加热炉盖（2）和炉体可拆卸密封连接，电极（1）设置在加热炉盖（2）上，用于对炉体内的初始炉渣（3）进行加热；分离设备：该分离设备为高温分离设备，包括渣罐（4）、保温炉盖（6）、渣包炉壳体（7）、发热体（8）、过滤网（9）、尾渣罐（10）和真空泵（12）；所述渣罐（4）用于将结晶设备处理后的钛高炉渣加入到渣包炉壳体（7）内；所述渣包炉壳体（7）的顶端与保温炉盖（6）可拆卸密封连接，渣包炉壳体（7）的底端与尾渣罐（10）的顶端可拆卸密封连接，并且渣包炉壳体（7）与尾渣罐（10）之间设有过滤网（9）；所述发热体（8）设置在渣包炉壳体（7）外周，用于对渣包炉壳体（7）进行加热；所述真空泵（12）通过管道与尾渣罐（10）侧壁的上部连接。
【技术特征摘要】
1.一种高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，包括结晶设备和分离设备，其特征在于：结晶设备：该结晶设备为恒温结晶设备，包括电极（1）、加热炉盖（2）和炉体；所述加热炉盖（2）和炉体可拆卸密封连接，电极（1）设置在加热炉盖（2）上，用于对炉体内的初始炉渣（3）进行加热；分离设备：该分离设备为高温分离设备，包括渣罐（4）、保温炉盖（6）、渣包炉壳体（7）、发热体（8）、过滤网（9）、尾渣罐（10）和真空泵（12）；所述渣罐（4）用于将结晶设备处理后的钛高炉渣加入到渣包炉壳体（7）内；所述渣包炉壳体（7）的顶端与保温炉盖（6）可拆卸密封连接，渣包炉壳体（7）的底端与尾渣罐（10）的顶端可拆卸密封连接，并且渣包炉壳体（7）与尾渣罐（10）之间设有过滤网（9）；所述发热体（8）设置在渣包炉壳体（7）外周，用于对渣包炉壳体（7）进行加热；所述真空泵（12）通过管道与尾渣罐（10）侧壁的上部连接。2.如权利要求1所述的高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，其特征在于：还包括空气压缩机，所述保温炉盖（6）上具有压缩气体入口；所述空气压缩机气体出口通过气体管道与压缩气体入口连通。3.如权利要求1所述的高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，其特征在于：所述渣包炉壳体（7）的内径自上而下减小。4.如权利要求1-3任一项所述的高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，其特征在于：所述过滤网（9）为多孔陶瓷过滤网。5.如权利要求4所述的高温富集分离含钛高炉渣中钛资源的装置，...
【专利技术属性】
技术研发人员：党杰，范刚强，张润，吕学伟，张生富，扈玫珑，白晨光，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50
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