一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备及工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备及工艺；所述设备包括铁水小车、粒化系统、高温收集塔、铁粉冷却器、控制系统和收集转运系统；所述的铁水小车布置于轨道之上，在电机的驱动下可实现其在轨道上的直线运动，完成铁水的承载和运输；粒化系统位于铁水小车之下，在高速旋转电机的驱动下实现熔融态铁水的离心粒化；高温收集塔位于粒化系统出口处，用于将高温固态铁粉颗粒的收集；高温收集塔连接有用于高温固态铁粉颗粒的冷却的铁粉冷却器，铁粉冷却器连接有冷态收集系统；处理工艺为，铁水小车将熔融铁水流出进入粒化系统；粒成椭球状或球状颗粒，并在收集塔内飞行过程中被冷却，冷态铁粉被收集。本发明专利技术提升了钛渣冶炼副产品铁水的产品附加值。

【技术实现步骤摘要】
一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备及工艺
本专利技术涉及一种铁水的处理系统，具体的说是一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备和工艺。
技术介绍
高钛渣是通过电炉加热熔化的钛精矿，是钛精矿中的二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛的富集物。高钛渣既不是矿物废渣，也不是生产过程中形成的副产物，而是采用硫酸法、氯化法等生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。国外钛白粉生产企业，硫酸法工艺和氯化法工艺并存。但国内的钛白粉生产企业，几乎全部采用硫酸法工艺。硫酸法钛白粉生产工艺主要发生的化学反应如式(1)-(2)所示。FeTiO3+3H2SO4→Ti(SO4)2+FeSO4+3H2O(1)FeTiO3+2H2SO4→TiSO4+FeSO4+2H2O(2)硫酸法钛白粉生产工艺存在酸耗量大、副产品硫酸亚铁多、不溶固体杂质量增加和废酸废液难治理等问题，但由于可以直接采用钛铁矿做原料，近20余年来在我国得到了迅猛发展，生产技术已十分成熟。虽然中国的钛资源比较丰富，但中国的钛矿90%以上是共生岩矿，TiO2含量低，成分复杂。目前，国内钛铁矿只有少量加工成富钛料，供氯化法钛白、四氯化钛、海绵钛和电焊条工业使用，其余大部分都作为硫酸法钛白生产的原料。随着海绵钛和氯化钛白工业的迅速发展，对钛渣等富钛料的需求越来越大，国内钛渣产量也逐年增加。铁在钛铁矿中以二价和三价两种不同状态存在，因此在硫酸浸取的钛液中就存在硫酸亚铁FeSO4和硫酸铁Fe2(SO4)3两种铁的矿物盐。在一定条件下，它们会水解生成Fe(OH)2和Fe(OH)3沉淀。硫酸亚铁只有在pH值大于6.5时才开始水解，因此可以在对偏钛酸进行清洗时除去。而硫酸铁在pH值为1.5的酸性溶液中即开始水解，生成的氢氧化铁沉淀会混杂在偏钛酸中，待到锻烧时即变成红棕色的Fe2O3，从而对钛白的白度造成影响。主要化学反应如式(3)-(4)所示。因此，钛液中就不允许存在三价铁，必须在酸解阶段把三价铁还原成二价铁。而铁屑或铁粉就是一种廉价的还原剂。作为还原剂的铁粉，主要要求是其中的全铁含量Mfe要大于88%。主要发生的还原化学反应见式(5)。FeSO4+2H2O→Fe(OH)2+H2SO4(3)Fe2(SO4)3+6H2O→2Fe(OH)3+3H2SO4(4)Fe2(SO4)3+Fe→3FeSO4(5)国内用于硫酸法钛白的铁粉生产原料是含铁的粉尘或钢渣等，进行磨选处理后得到铁粉。由于这种方法生产的铁粉杂质含量高，在使用过程中容易引入其它有害元素影响钛白的质量。钛精矿冶炼过程中形成的副产物是铁水。目前，国内的钛渣冶炼企业生产的铁水，主要用于生产各种铸钢、纯铁等产品。如果采用钛冶炼厂的铁水生产的铁粉，其杂质含量极低，不会引入其它有害元素，生产的铁粉品质上完全能满足硫酸法钛白粉生产的要求。而国内用于硫酸法钛白生产的铁粉主要生产工艺是雾化法和还原法，雾化铁粉工艺主要针对熔融铁水液体，还原铁粉工艺是针对含铁的固体。无论是雾化铁粉还是还原铁粉的生产成本都比较高，用于处理钛冶炼厂的副产铁水经济性均较低。在钢铁行业产能过剩的形势下，钛渣冶炼副产品铁水产品的销售遇到诸多困难。
技术实现思路
本专利技术提供一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备和工艺，提升了钛渣冶炼副产品铁水的产品附加值。本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，包括铁水小车、粒化系统、高温收集塔、铁粉冷却器、控制系统和收集转运系统；所述的铁水小车布置于轨道之上，在电机的驱动下可实现其在轨道上的直线运动，完成铁水的承载和运输；粒化系统位于铁水小车之下，在高速旋转电机的驱动下实现熔融态铁水的离心粒化；高温收集塔位于粒化系统出口处，用于将高温固态铁粉颗粒的收集；高温收集塔连接有用于高温固态铁粉颗粒的冷却的铁粉冷却器，铁粉冷却器连接有冷态收集系统，冷态收集系统完成冷态固体铁粉颗粒的收集转运；所述控制系统用于控制铁水小车的行走、检测铁水的流量、检测固体铁粉的排放温度、控制铁粉冷却器冷却水流量和温度反馈情况。所述的钛渣冶炼副产品铁水的处理设备和工艺，在收集塔和铁粉冷却器设有冷却管，冷却管内设有循环水。所述循环水可吸收铁粉冷却过程中的显热，为工厂、生活提供热水资源。采用所述处理设备进行处理钛渣冶炼副产品铁水的工艺，包括以下步骤：（1）控制系统发出指令，铁水小车进入工作预备位，铁水由铁水沟流入铁水小车；（2）铁水小车装满后，控制系统发出指令，铁水小车行进至粒化系统上方，同时控制系统并发出指令开启粒化系统电源，粒化系统进入工作准备状态；（3）控制系统检查铁水小车的位置无误后，发出指令打开铁水小车下方塞棒，熔融铁水流出进入粒化系统；（4）熔融铁水粒化系统内，在与粒化盘间摩擦力的作用下，熔融铁水在粒化盘内铺展成膜，沿粒化盘内壁运动到粒化盘边缘，然后沿切线方向被甩离粒化盘。在离心力的作用下，熔融铁水往粒化盘边缘运动的过程中，离心力和线速度快速增加，到达粒化盘边缘的熔融铁水，会呈片状被抛射出去；片状熔融铁水在飞行过程中，在空气阻力和表面张力的作用下，逐渐收缩成椭球状或球状颗粒，从而被破碎成细小的高温固态铁粉颗粒，并在高温收集塔内飞行过程中被冷却；（5）高温固态铁粉颗粒在高温收集塔内被完成收集，温度约为900℃；（6）900℃高温固态铁粉颗粒进入铁粉冷却器，在其里面被冷却为180℃下的固态铁粉颗粒被排出，冷态铁粉被收集；（7）当铁水小车（1）内全部铁水流出后，控制系统（5）发出指令，令铁水小车返回，然后再次装满铁水，重复（2）-（6）工序；所述处理钛渣冶炼副产品铁水的工艺，用于处理钛粉、镍粉、锡粉或铜粉制取。有益效果是：1、本专利技术由铁水小车、粒化系统、高温收集塔、铁粉冷却器、控制系统收集系统组成的钛渣冶炼副产品铁水处理系统结构紧凑，钛渣冶炼副产品铁水经过该系统处理后可得到高品质的铁粉颗粒，颗粒直径约为0.5mm，且其形貌可控，能够满完全能满足硫酸法钛白粉生产中所需还原铁粉的要求，可作为硫酸法生产钛白下一步工序的还原铁粉。2、本专利技术钛渣冶炼副产品铁水通过该工艺处理后，提高了钛渣冶炼副产品铁水的附加值，降低钛渣行业的生产成本，进一步提高钛资源的利用率；现有工艺铁的资源利用率和价格：现技术所制备的铁块的成本为500元/吨，而本专利技术所制成铁粉成本为200元/吨。3、钛渣冶炼副产品铁水通过该工艺处理后，铁粉冷却过程中的热量被收集塔、铁粉冷却器设置的冷却管中的循环水吸收，可为工厂生活提供热水资源。本专利技术系统同样适用于其他金属颗粒及金属粉末的制取（如钛粉、镍粉、锡粉、铜粉等）。附图说明图1是本专利技术钛渣冶炼副产品铁水的处理设备的结构示意图；图2是本专利技术的工艺流程图；图中标记是：1、铁水小车；2、粒化系统，3、高温收集塔，4、铁粉冷却器，5、控制系统，6、收集转运系统。具体实施方式一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，包括铁水小车1、粒化系统2、高温收集塔3、铁粉冷却器4、控制系统5和收集转运系统6；所述的铁水小车1布置于轨道之上，在电机的驱动下可实现其在轨道上的直线运动，完成铁水的承载和运输；粒化系统2位于铁水小车之下，在高速旋转电机的驱动下实现熔融态铁水的离心粒化；高温收集塔3位于粒化系统2出口处，用于将高温固态铁粉颗粒的收集；高温收集塔3连接有用于高温固态铁粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，包括铁水小车（1）、粒化系统（2）、高温收集塔（3）、铁粉冷却器（4）、控制系统（5）和收集转运系统（6），其特征在于：所述的铁水小车（1）布置于轨道之上，在电机的驱动下可实现其在轨道上的直线运动，完成铁水的承载和运输；粒化系统（2）位于铁水小车之下，在高速旋转电机的驱动下实现熔融态铁水的离心粒化；高温收集塔（3）位于粒化系统（2）出口处，用于将高温固态铁粉颗粒的收集；高温收集塔（3）连接有用于高温固态铁粉颗粒的冷却的铁粉冷却器（4），铁粉冷却器（4）连接有冷态收集系统（6），冷态收集系统（6）完成冷态固体铁粉颗粒的收集转运；所述控制系统（5）用于控制铁水小车（1）的行走、检测铁水的流量、检测固体铁粉的排放温度、控制铁粉冷却器（4）冷却水流量和温度反馈情况。

【技术特征摘要】
1.一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，包括铁水小车（1）、粒化系统（2）、高温收集塔（3）、铁粉冷却器（4）、控制系统（5）和收集转运系统（6），其特征在于：所述的铁水小车（1）布置于轨道之上，在电机的驱动下可实现其在轨道上的直线运动，完成铁水的承载和运输；粒化系统（2）位于铁水小车之下，在高速旋转电机的驱动下实现熔融态铁水的离心粒化；高温收集塔（3）位于粒化系统（2）出口处，用于将高温固态铁粉颗粒的收集；高温收集塔（3）连接有用于高温固态铁粉颗粒的冷却的铁粉冷却器（4），铁粉冷却器（4）连接有冷态收集系统（6），冷态收集系统（6）完成冷态固体铁粉颗粒的收集转运；所述控制系统（5）用于控制铁水小车（1）的行走、检测铁水的流量、检测固体铁粉的排放温度、控制铁粉冷却器（4）冷却水流量和温度反馈情况。2.如权利要求1所述钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，其特征在于：在收集塔（3）和铁粉冷却器（4）设有冷却管，冷却管内设有循环水。3.如权利要求1所述钛渣冶炼副产品铁水的处理设备，其特征在于：所述循环水可吸收铁粉冷却过程中的显热，为工厂、生活提供热水资源。4.采用如权利要求1-3其中之一所述设备进行处理钛渣冶炼副产品铁水的工艺，其特征在于：包括以下步骤：（1）控制系统发出指令，铁水...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书磊，李建强，吴锦平，张侃仓，郭存红，沈明明，朱旭甫，刘志广，宋应刚，
申请(专利权)人：中信重工机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41