铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置。上述熔炼方法采用的熔炼系统包括相连通的熔池熔炼装置和电热还原装置，熔池熔炼装置设置有第一加料口和第二加料口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上，电热还原装置设置有排渣口和金属排放口，熔炼方法包括：将铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至熔池熔炼装置中进行熔融及部分还原，得到熔融液；将熔融液和还原剂输送至电热还原装置进行还原熔炼，得到铁水和熔渣。采用高效的熔池熔炼与电热还原相结合的工艺能够有效提高钒元素的回收率，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。

Smelting method and equipment of iron-based polymetallic ore

【技术实现步骤摘要】
铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置
本专利技术涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置。
技术介绍
钒钛磁铁矿是一种较难冶炼的矿石。目前已成熟应用的钒钛磁铁矿冶炼工艺主要有两种：一是高炉法，其主要是先将钒钛磁铁矿经过烧结或造球后加入高炉中，回收铁和钒。目前应用该工艺进行冶炼的主要有中国的攀钢和承钢、俄罗斯的下塔吉尔钢厂等。二是回转窑-电炉法。其主要是采用回转窑预还原钒钛磁铁矿铁精矿，得到焙砂；然后将焙砂加入电炉中进行还原熔炼，以回收铁和钒。目前应用该工艺进行冶炼的主要有新西兰钢铁和南非海威尔德等。而其他钒钛磁铁矿冶炼工艺，大多处于研究或工业化试验阶段，并未实现规模化的工业生产。高炉法是最早开发用于处理钒钛磁铁矿铁精矿的方法，其能够回收约90％的铁、约50％的钒，但是钛元素未能回收。高炉法处理钒钛磁铁矿的主要优点是生产效率高、生产规模大，缺点是综合能耗高、流程长、渣铁难分、粘渣和脱硫能力低。此外高炉法对渣中TiO2的含量要求较高，一般要低于25％。回转窑-电炉法的特点是可将经选矿得到的钒钛磁铁矿精矿直接用于冶炼，流程短，铁、钒的回收率均高于高炉法，但目前也未能回收利用钛渣。现有技术(CN107858502A)提供了一种钒钛磁铁矿处理方法，该处理方法先对钒钛磁铁矿粗矿依次进行矿选、回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼，得到钒渣和半钢。相比于高炉法，回转窑-电炉法的综合能耗低，且无需炼焦、烧结，环境排放指标更优。回转窑-电炉法缺点是综合能耗仍然较高，且对电力能源的依赖性强，在电力资源匮乏或电力成本高的地区难以推广。鉴于上述问题的存在，有必要提供一种针对铁基多金属矿料的低能耗和高回收率的熔炼方法。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置，以解决现有的熔炼工艺存在的能耗高和原料适应性不强的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种铁基多金属矿料的熔炼方法，铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，上述熔炼方法采用的熔炼系统包括相连通的熔池熔炼装置和电热还原装置，熔池熔炼装置设置有第一加料口和第二加料口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上，电热还原装置设置有排渣口和金属排放口，熔炼方法包括：将铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至熔池熔炼装置中进行熔融及部分还原，得到熔融液；将熔融液和还原剂输送至电热还原装置进行还原熔炼，得到铁水和熔渣。进一步地，熔池熔炼装置为侧吹浸没式熔池熔炼装置，熔融步骤包括：将铁基多金属矿料和熔剂经熔池熔炼装置的第一加料口和/或第二加料口加入熔池熔炼装置的熔池中，并将至少一个第一侧吹喷枪浸没在熔池中，然后采用第一侧吹喷枪将燃料和富氧空气喷入熔池，以进行熔融及部分还原过程，得到熔融液；优选地，熔融步骤的温度为1450～1650℃，优选为1500～1600℃；优选地，燃料选自天然气、煤气和粉煤组成的组中的一种或多种；优选地，富氧空气为氧气的体积浓度大于50％的气体。进一步地，还原熔炼的步骤还包括：将熔融液输送至电热还原装置中，采用第二侧吹喷枪和/或顶吹喷枪将还原剂喷入电热还原装置的液面上方。进一步地，还原熔炼步骤的温度为1450～1650℃；优选地，还原熔炼步骤的温度为1500～1600℃。进一步地，在进行熔融及部分还原步骤之前，熔炼方法还包括：对铁基多金属矿料、燃料、熔剂和还原剂分别进行预处理，以铁基多金属矿料、燃料、熔剂和还原剂的粒度均≤-50mm，含水量均≤15wt％；优选地，熔池熔炼系统还包括与第一加料口和/或第二加料口相连通的圆筒混料装置，在进行熔融步骤中之前，熔炼方法还包括采用圆筒混料装置进行混料。进一步地，熔炼系统还包括余热回收装置，熔炼方法还包括余热回收的步骤，余热回收的步骤包括：采用余热回收装置回收熔融步骤和还原熔炼步骤中产生的烟气中的热量；优选地，余热回收装置为余热锅炉。进一步地，经余热回收处理后，烟气的温度降至100～200℃。进一步地，熔炼系统还包括收尘装置，熔炼方法还包括：将烟气进行余热回收处理后，采用收尘装置进行收尘处理。进一步地，以占铁基多金属矿料的重量百分含量计，熔剂的用量为0～20％。进一步地，铁基多金属矿料选自钒钛磁铁矿和/或海砂矿。本申请的另一方面还提供了一种处理铁基多金属矿料的熔炼装置，铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，熔炼装置包括熔池熔炼装置和电热还原装置，熔池熔炼装置设置有第一加料口和第二加料口及熔融液出口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上；及电热还原装置设置有排渣口和金属排放口及熔融液入口，熔融液入口与熔融液出口相连通。进一步地，熔池熔炼装置为侧吹浸没式熔池熔炼装置，熔池熔炼装置包括至少一个第一侧吹喷枪，第一侧吹喷枪的喷嘴经第二加料口浸没在熔池熔炼装置中的熔池的液面以下，以向熔池喷入燃料和富氧空气。进一步地，电热还原装置包括：至少一个电极、至少一个第二侧吹喷枪和至少一个顶吹喷枪，电极的末端位于电热还原装置中的液相物料下方，用于向电热还原过程供热；第二侧吹喷枪的喷嘴与顶吹喷枪的喷嘴均位于电热还原装置中的液面上方，用于将还原剂喷入电热还原装置；优选地，各第二侧吹喷枪分别设置在电热还原装置的相对的侧壁上。进一步地，熔池熔炼装置还设置有第一烟道，第一烟道与熔池熔炼装置的熔池相连通。进一步地，电热还原装置还设置有第二烟道，第二烟道与电热还原装置的还原腔相连通。应用本专利技术的技术方案，针对现有高炉、回转窑-电炉技术存在能耗高、原料适应性不强等问题，本申请采用富氧熔池熔炼装置与电热还原装置的两联炉技术，将铁基多金属精矿和燃料直接入炉的短流程，从而省去回转窑冶炼或烧结等预处理工序。采用高效的熔池熔炼与电热还原相结合的工艺能够有效提高钒元素的回收率，同时还具有降低综合能耗、提升环境排放指标等优势。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的铁基多金属矿料的熔炼方法的工艺流程图；图2示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的铁基多金属矿料的熔炼方法中涉及的装置图；以及图3示出了根据本专利技术的一种典型的实施方式提供的铁基多金属矿料的熔炼装置的结构示意图；图4示出了图3所示的熔池熔炼装置在A-A方向上的结构示意图；图5示出了图3所示的电热还原装置在C-C方向上的结构示意图。其中，上述附图包括以下附图标记：10、熔池熔炼装置；11、第一侧吹喷枪；12、第一烟道；101、第一加料口；102、第二加料口；20、电热还原装置；21、电极；22、第二侧吹喷枪；23、顶吹喷枪；24、第二烟道；201、排渣口；202、金属排放口；30、圆筒混料装置；40、余热回收装置；50、收尘装置。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。正如
技术介绍
所描述的，现有的熔炼工艺存在能耗高和原料适应性不强的问题。为了解决上述技术问题，如图1至5所示，本申请提供了一种铁基多金属矿料的熔炼方法，铁基多金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁基多金属矿料的熔炼方法，所述铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，其特征在于，所述熔炼方法采用的熔炼系统包括相连通的熔池熔炼装置(10)和电热还原装置(20)，所述熔池熔炼装置(10)设置有第一加料口(101)和第二加料口(102)，且所述第一加料口(101)设置在所述熔池熔炼装置(10)的顶部，所述第二加料口(102)设置在所述熔池熔炼装置(10)的侧壁上，所述电热还原装置(20)设置有排渣口(201)和金属排放口(202)，所述熔炼方法包括：将所述铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至所述熔池熔炼装置(10)中进行熔融及部分还原，得到熔融液；将所述熔融液和还原剂输送至所述电热还原装置(20)进行还原熔炼，得到铁水和熔渣。

【技术特征摘要】
1.一种铁基多金属矿料的熔炼方法，所述铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，其特征在于，所述熔炼方法采用的熔炼系统包括相连通的熔池熔炼装置(10)和电热还原装置(20)，所述熔池熔炼装置(10)设置有第一加料口(101)和第二加料口(102)，且所述第一加料口(101)设置在所述熔池熔炼装置(10)的顶部，所述第二加料口(102)设置在所述熔池熔炼装置(10)的侧壁上，所述电热还原装置(20)设置有排渣口(201)和金属排放口(202)，所述熔炼方法包括：将所述铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至所述熔池熔炼装置(10)中进行熔融及部分还原，得到熔融液；将所述熔融液和还原剂输送至所述电热还原装置(20)进行还原熔炼，得到铁水和熔渣。2.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔池熔炼装置(10)为侧吹浸没式熔池熔炼装置，所述熔融步骤包括：将所述铁基多金属矿料和所述熔剂经所述熔池熔炼装置(10)的第一加料口(101)和/或所述第二加料口(102)加入所述熔池熔炼装置(10)的熔池中，并将至少一个第一侧吹喷枪(11)浸没在所述熔池中，然后采用所述第一侧吹喷枪(11)将所述燃料和所述富氧空气喷入所述熔池，以进行所述熔融及部分还原过程，得到所述熔融液；优选地，所述熔融步骤的温度为1450～1650℃，优选为1500～1600℃；优选地，所述燃料选自天然气、煤气和粉煤组成的组中的一种或多种；优选地，所述富氧空气为氧气的体积浓度大于50％的气体。3.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述还原熔炼的步骤还包括：将所述熔融液输送至所述电热还原装置(20)中，采用第二侧吹喷枪(22)和/或顶吹喷枪(23)将所述还原剂喷入所述电热还原装置(20)的液面上方。4.根据权利要求1至3中任一项所述的熔炼方法，其特征在于，所述还原熔炼步骤的温度为1450～1650℃；优选地，所述还原熔炼步骤的温度为1500～1600℃。5.根据权利要求2或3所述的熔炼方法，其特征在于，在进行所述熔融及部分还原步骤之前，所述熔炼方法还包括：对所述铁基多金属矿料、所述燃料、所述熔剂和所述还原剂分别进行预处理，以所述铁基多金属矿料、所述燃料、所述熔剂和所述还原剂的粒度均≤-50mm，含水量均≤15wt％；优选地，所述熔池熔炼系统还包括与所述第一加料口(101)和/或第二加料口(102)相连通的圆筒混料装置(30)，在进行所述熔融步骤中之前，所述熔炼方法还包括采用所述圆筒混料装置(30)进行混料。6.根据权利要求1所述的熔炼方法，其特征在于，所述熔炼系统还包括余热回收装置(40)，所述熔炼方法还包括余热回收的步骤，所述余热回...

【专利技术属性】
技术研发人员：李东波，黎敏，刘诚，尉克俭，茹洪顺，郭亚光，徐小锋，曹珂菲，李兵，陈学刚，
申请(专利权)人：中国恩菲工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11