一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，本发明专利技术新工艺的技术核心是,不改变高炉系统设备配置，不变更钒钛磁铁矿常规冶炼炉料配比，通过对高炉热风“气氛”的改造，以工业废气CO

【技术实现步骤摘要】
一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺
本专利技术涉及冶炼铁矿领域，具体涉及一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺。
技术介绍
钒钛磁铁矿是一种铁,钒,钛,铬等多种有价元素共生的复合矿,具有极高的综合利用价值。上世纪七十年代初,我国成功地研制出了高炉冶炼钒钛磁铁矿的一系列工艺。CN103468844A公开了一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的方法，所述方法包括下述步骤：a.控制每批矿石的批重为50吨～55吨，以提高矿石和焦炭层的厚度，并减少矿石和焦炭的混合程度；b.首次布料时焦炭负荷为4.45t/t～4.70t/t，从入炉焦炭总量中抽出一部分焦炭，间隔一定料批后再将抽出的焦炭分批加入到高炉内，其中，根据焦炭负荷来调整每批加焦量和加焦间隔的料批数。本专利技术提供的方法可以确保高炉内煤气流分布均匀并且热量收支平衡，使高炉长时间维持稳定顺行，经济效益显著。CN103361453A提供了一种钒钛磁铁矿高炉冶炼方法，该方法包括：在焦炭的存在下，将钒钛磁铁矿原料加入高炉中进行冶炼，并通过高炉风口向所述高炉内喷吹燃料和鼓入含氧气体，其中，该方法还包括通过高炉风口向所述高炉内喷吹氧化性粉料。采用本专利技术的所述钒钛磁铁矿高炉冶炼方法能够显著降低渣铁中的铁含量。虽然现有技术中已有不少对高炉冶炼钒钛磁铁矿的研究，但是，由于原料中富含钒钛,又使用常规的“空气热风”，导致不少钢铁厂等在高炉冶炼钒钛磁铁矿的生产中出现炉渣熔化性温度居高、泡沫渣、渣变稠、渣铁难分、高铁损、粘铁罐、炉缸热结、脱硫效率降低、高炉操作复杂、冶炼利用系数低下等一系列的作业症结,困扰正常生产,从实践到理论亟待得到突破性的解困。因此，亟需开发一种冶金节能減排、绿色清洁、铁、钒、钛同步综合利用的冶炼新工艺，特别针对我国多金属共生矿的资源特点,申请人提出一种新型热风钒钛矿高效冶炼、CO2废气循环回用、钒钛铁资源全面综合利用的增值新技术与新工艺技术。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种新型热风钒钛矿高效冶炼、CO2废气循环利用、钒钛铁资源全面综合利用的绿色增值新技术与高炉清洁生产新工艺。本专利技术针对现有技术中存在的空气污染及资源浪费严重的问题，采用以下三方面的技术治理思路：一是‘以废治症’，用CO2废气取代传统空气热风的氮气，组合无氮富氧、富碳的新型热风用于钒钛磁铁矿的高炉冶炼,从源头杜绝碳氮化钛的生成，彻底根除由其造成的系列症结，提升高炉冶炼效率，可实现全钒钛矿高炉冶炼、使其技术经济指标达到普通铁矿高炉冶炼水平；二是将冶金企业排放的CO2废气循环利用，大幅实现冶金流程的炭减排，并提升高炉煤气品质及其作为燃料在冶金企业中的利用效益；三是实现钒钛磁铁矿高炉冶炼过程,渣中钛被“同步”综合利用，低硅钛的高钒铁水产出更高品位的优质钒渣。本专利技术提供的钒钛磁铁矿高炉冶炼新工艺,属于专利技术人首次提出的、具有原始创新性的冶炼工艺,是具有显著的创造性特点的绿色增值新技术,其技术特征包含以下六个方面：1.在钒钛磁铁矿高炉炼铁过程,渣/铁反应与渣/焦反应都可以生成碳氮化钛TiCN(TiC与TiN形成的国溶体),危害生产流程。渣/铁反应生成的碳氮化钛成分为TiC0.7N0.3。在软熔带渣/焦反应就能生成碳氮化钛,在渣/焦界面上,先生成TiC,之后氮原子渗入其中形成间隙固溶体TiCN,它是非化学计量化合物,化学组成随渣碱度和温度变而变,渣/焦界面的面积愈大,愈有利TiCN的生成。2.采用无氮富氧、富炭新型热风,从还原熔炼的体系中清除掉氮,即从源头根除TiCN生成的危害,同时也免除了氮气的热量消耗及氮气稀释还原性炉气的负面作用,炉气中CO含量及金属还原率将得以提升,焦比也就下降。为此,新工艺在钒钛磁铁矿高炉冶炼的炉料中,可少配加或不配加锰铁矿或萤石,降低作业成本及相应的能耗，提升高炉的利用系数。3.碳与氮是炉料中碱金属在炉内形成循环富集的必要条件。如钾蒸气与碳和氮反应生成KCN气：K(g)+C(s)+N2(g)→KCN(g),KCN气上升至炉内的低温处凝结,部分可被下降的炉料吸收进入熔渣排出,余下部分KCN气再上升-凝结。如此循环富集,严重恶化软熔帶料柱的透气性,加剧炉料的膨胀及粉化。同样,钠与锌蒸气循环富集的危害也因无氮而消除。4.有氮和炭存在时,渣中(TiO2)逐级还原-氮化成碳氮化钛:TiO2(s)→Ti3O5(s)→TiCXN(1-X)。采用新型热风中的O2(g)和CO2(g)提升炉气的氧位(pO2),可充分氧化除掉碳化钛:TiC(s)+CO2(g)+O2(g)→TiO2(s)+CO(g),从而避免铁水因过还原生成碳化钛的可能。5.热风中的CO2(g)借助与炭的气化反应CO2(g)+C(s)＝2CO(g),转化为双倍化学计量的CO(g),明显强化间接还原的效率,同时也提升高炉煤气的热值。6.CO2气为弱氧化剂,可选择性地氧化含钒铁水中的杂质元素[Si、Ti、S],但不氧化有价元素[V、Cr、Mn、Fe],这是CO2(g)独特‘脱硅钛保钒’的功能。具体地，本专利技术提供一种全钒钛高炉冶炼的新工艺，包括以下步骤：(1)高炉冶炼钒钛磁铁矿使用的热风为CO2(g)与O2(g)组合成无氮富氧、富炭的新型热风；(2)在高炉风口通入无氮富氧、富炭的新型热风与煤粉,其中的氧气作为氧化剂参与炭的燃烧反应,该反应所释放的热量形成冶炼高温又强化炭的气化反应,促使富CO2(g)炉气转化为高浓度的CO(g)去强化铁氧化物的间接还原，同时CO(g)气的上升又加速炉内料柱气/固相间逆向流动与传质,加快冶炼反应速率；(3)在高炉中，在新型热风条件下进行高配比或全钒钛矿冶炼，产出高钛型高炉渣和低硅钛的高钒铁水,前者可以制作钛精矿并进一步制成富钛料,使得钛被“同步”综利用；后者经炼钢转炉吹炼可得到V2O5含量上限≥30％的优质钒渣；(4)炉顶所排放出富含CO、无氮的高炉煤气,作为高热值燃料用于高炉热风炉的加热,热风炉排放出富含CO2、无氮的尾气,浄化后与氧气重新组合成无氮富氧、富炭的新型热风,至此完成一轮CO2废气的循环利用；余量高炉煤气可用于企业内发电或钢坯加热工序。以上的技术方案采用无氮富氧、富炭新型热风的高炉炉料可以实现高配比或全钒钛磁铁矿配比的高炉冶炼。在一些实施例中，所述步骤(1)其特征在于：用CO2废气替换热风炉的空气,组合成无氮富氧、富炭的新型热风；其中CO2(g)的含量(体积)范围0～78％,O2(g)含量范围100～22％,其余为CO(g)；优选的，CO2(g)的含量(体积)范围20～58％,O2(g)含量范围30～60％,其余为CO(g)。在一些实施例中，所述步骤(2)其特征在于：风口区温度1600～1800℃,新型无氮热风温度800～1200℃,压力2～3Kg,热风通入量为1400～2000m3/t.Fe,煤粉携带量0～200Kg/t.Fe；优选的，煤粉携带量50～150Kg/t.Fe。在一些实施例中，所述步骤(3)其特征在于：高钛型高炉渣中TiO2含量范围10～40％(质量),含钒铁水中钒含量范围0.20～0.60％；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，包含以下步骤：/n(1)高炉冶炼钒钛磁铁矿使用的热风为CO

【技术特征摘要】
1.一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，包含以下步骤：
(1)高炉冶炼钒钛磁铁矿使用的热风为CO2(g)与O2(g)组合成无氮富氧、富炭的新型热风；
(2)在高炉风口通入无氮富氧、富炭的新型热风及煤粉,其中的氧气作为氧化剂参与炭的燃烧反应,该反应所释放的热量形成高温又强化炭的气化反应,促使富CO2(g)炉气转化为高浓度的CO(g)去强化铁氧化物的间接还原，同时CO(g)气的上升又加速炉内料柱气/固相间逆向流动与传质,加快冶炼反应速率；
(3)在高炉中，在新型热风条件下进行高炉全钒钛冶炼，并由此产出高钛型高炉渣和低硅钛的高钒铁水,前者制作钛精矿并进一步制成富钛料“同步”利用,后者经炼钢转炉吹炼生成更高品位钒渣；
(4)炉顶排放出富含CO、无氮的高炉煤气,可作为高热值燃料主要用于高炉热风炉的加热,尾气再返回到高炉热风炉与氧气重新组合成无氮富氧、富炭的新型热风,至此完成一轮高炉冶炼CO2废气的循环增值利用；余量高炉煤气可用于企业内发电或钢坯加热工序。


2.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于：所述步骤(1)用CO2废气替换常规热风炉的空气,组合成无氮富氧、富炭的新型热风；其中CO2(g)的含量(体积)范围0～78％,O2(g)含量范围22～100％,其余为CO(g)。


3.根据权利要求1所述的一种高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺，其特征在于：所述步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋智通，陈东輝，娄太平，王明华，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21