一种钛精矿氢还原的方法技术

本公开提供一种钛精矿氢还原的方法，包含以下步骤：步骤一，将钛精矿置于流化床内，通入H2作为还原剂进行还原反应，其中，控制反应温度为800℃～1100℃，反应时间为20min～90min，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的105％～140％；步骤二，还原反应结束后，从流化床下部的排渣口排出还原产物。该方法以氢气为还原剂，在流化床内进行高效的气固反应，将钛精矿的铁的化合物还原为金属铁和二氧化钛，可以降低电炉一步还原过程中焦炭的消耗。中焦炭的消耗。中焦炭的消耗。

【技术实现步骤摘要】
一种钛精矿氢还原的方法


[0001]本公开属于冶金
，特别涉及到一种钛精矿氢还原的方法。

技术介绍

[0002]目前在工业上主要以钛铁矿、钒钛磁铁矿和金红石矿为原料来制备钛产品。攀枝花地区蕴含有丰富的钛资源，占我国钛资源总量的90％以上，且大部分为钒钛磁铁矿。基于钒钛磁铁矿有价元素的赋存状态，多年以来，攀钢的主流程一直采用先选铁获得铁精矿，铁精矿经过“高炉
‑
转炉”流程炼钢；选铁尾矿进一步选钛得到钛精矿，配加一定比例的焦炭后经电炉冶炼获得高品位的钛原料—高钛渣，高钛渣可作为氯化钛白的原料。采用电炉熔炼钛精矿是目前的主流工艺，但该法能耗高、采用焦炭做还原剂，CO2排放量大。
[0003]由此可见，开发一种经济、环保的钛精矿还原方法为冶金技术领亟待解决的问题。
[0004]公开内容
[0005]为了解决现有的技术问题，本公开提出了一种钛精矿氢还原的方法，该方法以氢气为还原剂，在流化床内进行高效的气固反应，将钛精矿的铁的化合物还原为金属铁和二氧化钛，可以降低电炉一步还原过程中焦炭的消耗。
[0006]依据本公开，提供一种钛精矿氢还原的方法，包含以下步骤：
[0007]步骤一，将钛精矿置于流化床内，通入H2作为还原剂进行还原反应，其中，控制反应温度为800℃～1100℃，反应时间为20min～90min，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的105％～140％；
[0008]步骤二，还原反应结束后，从流化床下部的排渣口排出还原产物。
[0009]依据本公开的一个实施例，钛精矿的主要的化学成分及各成分的重量百分比为：TiO
2 40％～55％，FeO 32％～38％，Fe2O
3 3％～8％，SiO
2 1％～4％，CaO 0％～2％，MgO 2％～6％，Al2O
3 0％～2％，余量为不可避免杂质。
[0010]依据本公开的一个实施例，钛精矿的主要的化学成分及各成分的重量百分比为：TiO
2 47.1％，FeO 34.5％，Fe2O
3 5.6％，SiO
2 3.4％，CaO 1.6％，MgO 5.0％，Al2O
3 1.2％，余量为不可避免杂质。
[0011]依据本公开的一个实施例，钛精矿的不同粒度的重量分布为：粒度小于0.044mm＜15％，粒度0.044～0.074mm为25％～30％，粒度0.074mm～0.15mm为35％～45％，粒度0.15mm～0.25mm为20％～25％和粒度大于0.25mm为＜5％。
[0012]依据本公开的一个实施例，H2与N2混合后通入流化床内进行还原反应，其中H2与N2流量比为2:1～1:2。
[0013]依据本公开的一个实施例，流化床下设气体分布板，经过气体分布板后的流化气速为0.1m/s～0.4m/s。
[0014]依据本公开的一个实施例，钛精矿经螺旋给料器送入流化床。
[0015]依据本公开的一个实施例，还原产物为金属铁和二氧化钛。
[0016]由于采用以上技术方案，本公开通过采用氢气为还原剂，在流化床内进行高效的
气固反应，将钛精矿中如钛酸铁等铁的化合物还原为金属铁和二氧化钛，可以降低电炉一步还原过程中焦炭的消耗，对工业生产中钛精矿冶炼过程降低CO2排放和提高能源利用效率具有重要的意义。
附图说明
[0017]图1为依据本公开的钛精矿氢还原的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]为了使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本公开进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本公开，并不用于限定本公开。
[0019]图1示出了依据本公开的钛精矿氢还原的方法的流程图。该方法可用于化学成分及各成分的重量百分比如下的钛精矿：TiO
2 40％～55％，FeO 32％～38％，Fe2O
3 3％～8％，SiO
2 1％～4％，CaO 0％～2％，MgO 2％～6％，Al2O
3 0％～2％，余量为不可避免杂质。其中，钛精矿粒度优选满足以下重量分布：粒度小于0.044mm＜15％，粒度0.044～0.074mm为25％～30％，粒度0.074mm～0.15mm为35％～45％，粒度0.15mm～0.25mm为20％～25％和粒度大于0.25mm为＜5％。具体地，依据本公开的钛精矿氢还原的方法总体包含以下步骤：
[0020]步骤一，将钛精矿置于流化床内，通入H2作为还原剂进行还原反应，其中，控制反应温度为800℃～1100℃，反应时间为20min～90min，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的105％～140％。其中，钛精矿可经螺旋给料器送入所述流化床。
[0021]步骤二，还原反应结束后，从流化床下部的排渣口排出还原产物。
[0022]其中，流化床利用气体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行充分的气固还原相反应，以将钛精矿中如钛酸铁等铁的化合物还原为金属铁和二氧化钛。还原反应过程中，H2可与N2以2:1～1:2的流量比为混合后通入流化床内进行还原反应。流化床内可设置有气体分布板，并通过气体分布板上开设的众多均匀分布的小孔提供气体。经过气体分布板后的流化气速优选为0.1m/s～0.4m/s。
[0023]以下为依据本公开的钛精矿氢还原的方法的具体实施例。
[0024]实施例1
[0025]本实施例中，使用化学成分及各成分重量比如下的钛精矿在流化床内进行氢还原：
[0026]成分重量比TiO247.1％FeO34.5％Fe2O35.6％SiO23.4％CaO1.6％MgO5.0％Al2O31.2％
[0027]其中，钛精矿粒度优选满足以下分布：
[0028]粒度重量比小于0.044mm10％0.044～0.074mm27％0.074mm～0.15mm41％0.15mm～0.25mm21％大于0.25mm1％
[0029]上述钛精矿经螺旋给料器送入流化床，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的105％，调节H2与N2流量比为1:1，保证流化床内流化气速为0.1m/s，两股气体均匀混合后经分布板送入反应器；控制流化床反应器内反应温度为800℃，反应时间为90min，反应结束后得到还原产物，铁化合物的还原率为81％，从流化床下部排渣口排出。
[0030]实施例2
[0031]采用实施例1中的钛精矿为原料，钛精矿经螺旋给料器送入流化床，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的120％，调节H2与N2流量比为1:1，保证流化床内流化气速为0.2m/s，两股气体均匀混合后经分布板送入反应器；控制流化床反应器内反应温度为900℃，反应时间为60min，反应结束后得到还原产物，铁化合物的还原率为83％，从流化床下部排渣口本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛精矿氢还原的方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一，将钛精矿置于流化床内，通入H2作为还原剂进行还原反应，其中，控制反应温度为800℃～1100℃，反应时间为20min～90min，H2用量为钛精矿中铁化合物完全反应为金属铁所需化学反应当量的105％～140％；步骤二，还原反应结束后，从所述流化床下部的排渣口排出还原产物。2.根据权利要求1所述的钛精矿氢还原的方法，其特征在于，所述钛精矿的主要的化学成分及各成分的重量百分比为：TiO
2 40％～55％，FeO 32％～38％，Fe2O
3 3％～8％，SiO
2 1％～4％，CaO 0％～2％，MgO 2％～6％，Al2O
3 0％～2％，余量为不可避免杂质。3.根据权利要求2所述的钛精矿氢还原的方法，其特征在于，所述钛精矿的主要的化学成分及各成分的重量百分比为：TiO
2 47.1％，FeO 34.5％，Fe2O35.6％，SiO
2 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：王东生，肖军，李凯茂，叶恩东，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：