一种全钒钛球团矿还原方法技术

本发明专利技术提供了一种全钒钛球团矿还原方法，包括以下步骤：配制还原混合气体，将还原混合气体加热并控制其流量从竖炉的底部进入；对竖炉分段加热并分别达到预定温度，全钒钛球团矿从竖炉顶部进入并依次经历竖向设置的m个反应段，得到金属铁和含钛料，m为自然数且不小于2。本发明专利技术的方法对全钒钛球团矿进行分段还原，避免了全钒钛球团矿在还原过程中受热不均匀的问题，能够有效的提高金属还原率。

【技术实现步骤摘要】
一种全钒钛球团矿还原方法
本专利技术属于金属冶炼
，更具体地讲，涉及一种全钒钛球团矿还原方法。
技术介绍
我国攀西地区的钛铁矿属于典型的岩矿型矿物，风化程度低，结构致密，难于还原。目前在工业生产中，对钛铁矿的利用主要是采用电炉熔炼法，该方法首先将钛铁矿与煤或焦炭在电炉中熔炼，电炉加热至1700℃以上，冶炼8个小时左右使钛铁矿中的铁氧化物还原为金属铁，在炉中实现渣铁分离，从而获得生铁和高钛渣。但是，电炉熔炼法由于还原温度高、时间长，因此综合能耗较高。并且，由于在炉中实现渣铁分离，为了保证所得渣料的流动性，必须保持渣中含有持8～12％的FeO，一方面使得所得高炉渣的品位偏低，另一方面也导致了铁元素的金属化率不足，影响了对铁元素的回收率。可见，传统的电炉冶炼工艺制备高钛渣的方法存在着工艺复杂、成本高、能耗大等诸多问题，因此，研发符合矿物特点的新型钛铁矿还原技术就成为合理利用攀枝花钛资源的关键。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本专利技术的目的之一在于提供一种分段还原以提高金属还原率的全钒钛球团矿还原方法。本专利技术提供了一种全钒钛球团矿还原方法，可以包括以下步骤：配制还原混合气体，将还原混合气体加热并控制其流量从竖炉的底部进入；对竖炉分段加热并分别达到预定温度，全钒钛球团矿从竖炉顶部进入并依次经历竖向设置的m个反应段，得到金属铁和含钛料，其中，控制第i反应段的还原温度为Ti以及控制全钒钛球团矿在第i反应段的还原时间为ti，控制第m反应段的还原温度为Tm以及控制全钒钛球团矿在第m反应段的还原时间为tm，其中，Ti＝λT·i/m·Tm，ti＝λt·tm，其中，λT表示温度浮动系数，在0.85～1.10之间选择，λt表示时间浮动系数，在0.2～0.35之间选择，Tm在950℃～1150℃之间选择，tm在90min～150min之间选择，i取小于m的所有自然数，m为自然数且不小于2。本专利技术的方法涉及的化学反应包括：H2(g)+FeTiO3＝Fe+TiO2+H2O(g)(1)CO(g)+FeTiO3＝Fe+TiO2+CO2(g)(2)与现有技术相比，本专利技术的有益效果至少包含以下中的至少一项：(1)本专利技术的方法对全钒钛球团矿进行分段还原，避免了全钒钛球团矿在还原过程中受热不均匀的问题，能够有效的提高金属还原率；(2)本专利技术的方法能够利用现有的竖炉装置对全钒钛球团矿还原，设备要求低。具体实施方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本专利技术的全钒钛球团矿还原方法。本专利技术提供了一种全钒钛球团矿还原方法。在本专利技术全钒钛球团矿还原方法的一个示例性实施例中，可以包括：S01，配制还原混合气体，将还原混合气体加热并控制其流量从竖炉的底部进入。还原混合气体是指能够对全钒钛球团矿还原的混合气体。对于竖炉还原，可以首先将还原混合气体通过稳压罐后，送入气体加热炉。经过加热炉加热后通过保温管进入竖炉以还原全钒钛球团矿。还原混合气体从竖炉的底部进入，还原完成后，生成的气体以及未利用的还原混合气体从竖炉的顶部排出。排出后的气体可以进行点燃以处理排出的气体。S02，将全钒钛球团矿从竖炉的顶部加入，对竖炉进行分段加热以对全钒钛球团矿进行分段还原，得到金属铁和含钛料。首先，将竖炉分为竖向设置的m个反应段，可以利用一个或多个加热炉对每个反应段进行分别加热以使每个反应段对应不同的温度。全钒钛球团矿从顶部加入竖炉后依次经过m个反应段。控制全钒钛球团矿在每个反应段的还原温度和还原时间即可达到对全钒钛球团矿的分步还原。其中，控制第i反应段的还原温度为Ti以及控制全钒钛球团矿在第i反应段的还原时间为ti，控制第m反应段的还原温度为Tm以及控制全钒钛球团矿在第m反应段的还原时间为tm，其中，Ti＝λT·i/m·Tm，ti＝λt·tm，其中，λT表示温度浮动系数，在0.85～1.10之间选择，λt表示时间浮动系数，在0.12～0.35之间选择，Tm在950℃～1150℃之间选择，tm在90min～150min之间选择，i取小于m的所有自然数，m为自然数且不小于2。例如，λT可以取0.98或0.86。λt可以取0.15或0.25。Tm可以为1000℃。tm可以取120min。m的值可以取大于3的自然数，例如，m可以取6、7或10等。对全钒钛球团矿进行分段还原，能够在温度较低时对全钒钛球团矿进行初步预热，在达到能够还原的温度后能够使全钒钛球团矿的受热更加均匀，有利于提高还原效率以及金属还原率。设置上述每个反应段的还原温度和还原时间，能够在提升还原效率的同时确保能耗更低。在竖炉的底部可以依次设置有星型排料器以及储料箱。得到的金属铁和含钛料通过星型排料器进入储料箱而进行存储。进一步地，还原混合气体可以按体积比由45％～65％氢气、11％～31％一氧化碳以及14％～34％的保护气体组成。例如，可以为60％的氢气、25％的一氧化碳以及15％的保护气体组成。保护气体可以为氮气、二氧化碳或者惰性气体中的一种。为了进一步提高铁的金属还原率，优选地，氢气的体积占比不小于55％且氢气与一氧化碳总的体积占比不小于76％。确保上述氢气的占比量以及氢气与一氧化碳总的占比量能够确保金属还原率(金属化率)在95％以上。若氢气占比小于55％且氢气与一氧化碳总的体积占比小于76％，金属化率低于90％。若只确保氢气的体积占比不小于55％或氢气与一氧化碳总的体积占比不小于76％中的一个条件，则金属化率均在95％以下。进一步地，还原混合气体进入竖炉内的流量可以为6000m3/吨金属铁和含钛料～8000m3/吨金属铁和含钛料。还原混合气体的流量可以根据由金属铁和含钛料组成的产物来设置。即每吨产物设置需要6000m3～8000m3的还原混合气体。本专利技术的还原混合气体主要起两个方面的作用，其一是对全钒钛球团矿还原。其二是利用还原混合气体控制全钒钛球团矿的下降速度，以确保在不同的还原段下，全钒钛球团矿有足够的加热和/或还原时间。在竖炉内全钒钛球团矿会利用自身的重力下降，可以通过改变还原混合气体进入竖炉的流量大小以控制全钒钛球团矿下降速度，从而达到控制全钒钛球团矿在每个反应段所处时间。由于需要综合考虑全钒钛球团矿的下降速度以及还原效果，还可以在竖炉的底部通入另外的辅助气体。辅助气体可以为惰性气体。通过调节辅助气体的流量可以更好的控制全钒钛球团矿的下降速度。另外，全钒钛球团矿的下降速度还与自身的重力有关。因此，在实际操作过程中可以结合全钒钛球团矿自身的重力、还原混合气体的流量和/或辅助气体的流量进行综合考虑已确定气体的通入流量。进一步地，还原混合气体进入竖炉内的流量可以为86m3/h～200m3/h。例如，还原混合气体的流量可以为96m3/h。进一步地，为了更好地控制全钒钛球团矿在各个反应段的加热还原时间，可以在竖炉中设置多个可调节倾斜角度的倾斜板。每个反应段可以对应设置一个倾斜板。每个倾斜板的一端均设置在竖炉壁上，另一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，包括以下步骤：/n配制还原混合气体，将还原混合气体加热并控制其流量从竖炉的底部进入；/n对竖炉分段加热并分别达到预定温度，全钒钛球团矿从竖炉顶部进入并依次经历竖向设置的m个反应段，得到金属铁和含钛料，其中，控制第i反应段的还原温度为T

【技术特征摘要】
1.一种全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，包括以下步骤：
配制还原混合气体，将还原混合气体加热并控制其流量从竖炉的底部进入；
对竖炉分段加热并分别达到预定温度，全钒钛球团矿从竖炉顶部进入并依次经历竖向设置的m个反应段，得到金属铁和含钛料，其中，控制第i反应段的还原温度为Ti以及控制全钒钛球团矿在第i反应段的还原时间为ti，控制第m反应段的还原温度为Tm以及控制全钒钛球团矿在第m反应段的还原时间为tm，其中，
Ti＝λT·i/m·Tm，ti＝λt·tm，
其中，λT表示温度浮动系数，在0.85～1.10之间选择，λt表示时间浮动系数，在0.12～0.35之间选择，Tm在950℃～1150℃之间选择，tm在90min～150min之间选择，i取小于m的所有自然数，m为自然数且不小于2。


2.根据权利要求1所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，还原混合气体按体积比由45％～65％氢气、11％～31％一氧化碳以及14％～34％的保护气体组成。


3.根据权利要求2所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，氢气的体积占比不小于55％且氢气与一氧化碳总的体积占比不小于76％。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，还原混合气体进入竖炉内的流量为6000m3/吨金属铁和含钛料～8000m3/吨金属铁和含钛料。


5.根据权利要求1至3中任一项所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，将还原混合气体加热包括将还原混合气体加热到900℃～1000℃。


6.根据权利要求1至3中任一项所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，全钒钛球团矿的粒径为8mm～16mm。


7.根据权利要求1至3中任一项所述的全钒钛球团矿还原方法，其特征在于，全钒钛球团矿的成分含量以重量百分比计包括：TFe：51-55％，FeO：0.20-0.33％、TiO2：10-15％、SiO2：3.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞建明，胡广华，张群，张翊，
申请(专利权)人：重庆优钛实业有限公司，新冶高科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50