本发明专利技术公开了一种生产、快速还原及非高炉冶炼高铁低钛钒钛矿的方法，其通过钒钛铁精矿的磨选提质、增强竖炉或回转窑内氧化气氛、提高还原气品质、增加竖炉还原段比例、分段通入还原气、改良电炉等措施，实现了高铁低钛钒钛球团矿的生产、快速还原及电炉深还原的非高炉短流程连续冶炼工艺技术。使用磨细及磁选工艺，能够生产TFe含量≥60％、TiO2含量≤10％的高铁低钛钒钛铁精矿；并在使用其生产氧化球团时，增加球团焙烧过程中气体含氧量，提高了球团矿抗压强度；同时还减少了钒钛球团矿在竖炉内的还原时间，提高了还原气的利用率，从而降低吨铁能耗和碳排放。低吨铁能耗和碳排放。
【技术实现步骤摘要】
一种生产、快速还原及非高炉冶炼高铁低钛钒钛矿的方法
[0001]本专利技术属于钢铁冶金领域，特别涉及非高炉炼铁技术，具体为一种生产、快速还原及非高炉冶炼高铁低钛钒钛矿的方法。
技术介绍
[0002]目前，非高炉短流程冶炼工艺主要是使用高品位铁矿石生产超纯铁，由于钒钛矿其品位低、难还原的特点，还未有钒钛矿非高炉冶炼工业应用范例。但我国钒钛磁铁矿储量巨大，部分企业生产原料主要为钒钛磁铁矿，这些企业急需开发适合于钒钛矿冶炼的非高炉短流程工艺技术。
技术实现思路
[0003]为了克服上述现有技术存在的缺陷，本专利技术开发了一种高铁低钛钒钛矿的生产方法、竖炉快速还原钒钛矿球团及电炉深还原钒钛金属化球团的技术方法，通过钒钛精矿提质、增强竖炉或回转窑内氧化气氛、提高还原气品质、增加竖炉还原段比例、分段通入还原气、改良电炉等措施，实现高铁低钛钒钛球团矿的生产、快速还原及电炉深还原的非高炉短流程连续冶炼工艺技术。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种生产、快速还原及非高炉冶炼高铁低钛钒钛矿的方法，包括如下步骤：
[0005]①
通过对普通钒钛铁精矿磨选，生产TFe质量含量≥60％、TiO2质量含量≤10％的高铁低钛钒钛铁精矿。
[0006]普通钒钛铁精矿特征为TFe含量55
‑
57％，TiO2含量9
‑
11％，200目通过率大于85％；
[0007]将上述普通钒钛铁精矿磨细至
‑
0.038mm占比≥90％后，先用0.2mT强度磁场粗选，将粗选出的铁矿粉再经过0.15mT强度磁场进行精选，将粗选后的尾矿使用0.2mT强度磁场进行扫选，精选与扫选后的矿粉即为高铁低钛钒钛铁精矿。
[0008]进一步的，所述步骤
①
生产的高铁低钛钒钛铁精矿特征为TFe质量含量60
‑
65％，TiO2质量含量6.5
‑
10％，800目通过率大于90％。
[0009]②
制备还原气、燃料气、保护气：使用变压吸附工艺，以焦炉煤气为原料制取H2，以转炉煤气为原料制取CO，以空气为原料制取O2和N2，制取的H2、CO、O2、N2纯度均≥99％；
[0010]收集高炉煤气，捕集高炉煤气中CO2，使捕集后煤气中CO2含量≤3％，CO含量≥30％；
[0011]将脱除CO2的高炉煤气与制取的CO混合制取燃料气，其中脱除CO2的高炉煤气用量为 10
‑
30％，所述燃料气特征为CO体积含量≥80％，N2体积含量≤20％。
[0012]将制取的H2和CO混合制作还原气，所述还原气的特征为H2/CO≥8，H2+CO≥90％， H2体积含量为大等于80％和小于100％。以空气为原料制取的N2作为保护气。
[0013]③
制备钒钛球团矿：以步骤
①
生产的高铁低钛钒钛铁精矿和膨润土为原料，使用
竖炉或回转窑制作钒钛球团矿，在竖炉或回转窑内通入步骤
②
通过空气变压吸附制取的O2，控制 O2体积含量为25
‑
30％，以加强氧化性气氛，改善球团矿质量。
[0014]使用竖炉或回转窑制造球团矿，使用膨润土与高铁低钛钒钛铁精矿作为球团生产原料，预热温度880
‑
930℃，预热时间13
‑
17min，焙烧温度1200
‑
1250℃，焙烧时间15
‑
20min。
[0015]所述步骤
③
制备的球团矿特征为TFe含量≥60％，碱度0.1
‑
0.2，还原膨胀率≤10％，球团平均抗压强度≥2500N。
[0016]④
还原气和燃料气采取双层输送管送入竖炉，内层通入燃料气和空气，外层通入还原气，内外层以高导热耐火材料隔离，其中燃料气和空气体积比≥2.3:1，以保证燃料气过量，使燃烧后尾气中O2含量≤3％；还原气温度为1050
‑
1080℃，还原气压力0.7
‑
0.8MPa，还原气流量 5
‑
10L/min。
[0017]⑤
竖炉炉料结构为100％步骤
③
制备的钒钛球团矿；所述还原气输送管布置在竖炉的还原段底部、还原段1/3处和还原段2/3处，还原段1/3处和还原段2/3处的还原气管道用于竖炉还原段中上部补热，占所有还原气管道的40
‑
70％，根据还原气中H2含量调整；取消竖炉冷却段，增加还原段长度比例，还原段占竖炉高度的60
‑
80％，控制还原时间为1
‑
1.5h；使用竖炉到电炉热装工艺；卸料段设置上下部均带有阀门的金属化球团料仓，料仓有进气和出气口，通入燃料气燃烧后的尾气(O2含量≤3％)，尾气中含有较多CO，且O2含量很低，总体气氛为还原性，可用于渗碳和提高金属化率，同时可给金属化球团补热，使料仓内球团温度可保持≥800℃，保证进入电炉的金属化球团金属化率≥92％。
[0018]⑥
使用生石灰和焦粉加水搅拌冷压成球，再通入步骤
②
空气变压吸附所制取的保护气 N2，在900
‑
1000℃高温下热压成型，以去除水分并提高强度，控制此热压球的密度大于炉渣密度；所述生石灰配加比例为5
‑
10％，所述焦粉的粒度为<0.1mm；制得热压球的强度≥1000N。
[0019]上述生石灰和焦粉的热压球在电炉明弧冶炼期间加入，由于其密度大于炉渣，处于炉渣之下，铁水之上，以使其可以与铁水更好接触，改善铁水渗碳条件，从而提高铁水含碳量，并有助于铁水脱硫，上述生石灰和焦粉的热压球添加量为电炉内金属化球团质量的1
‑
5％。
[0020]⑦
电炉为有四个进料口和两个铁口、两个渣口的结构，可实现连续装料技术。
[0021]设计了四个进料口，其中两个对向的为球团进料口，另外两个为溶剂和燃料进料口，所有进料口均设有通气口，可连接通气装置及加压装置，可通入N2对热装物料进行保护，同时可直接将N2通入电炉内，以控制电炉内氧气含量，球团进料口用溜槽连接至竖炉料仓，实现金属化球团热装，热装温度≥700℃。
[0022]设计了上下铁口和上下渣口，上铁口出铁，上渣口控制液相线和炉内压力，下渣口和上铁口平齐，用于出铁后的排渣，留铁冶炼，配碳15
‑
20％。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过对普通钒钛精矿磨细及磁选工艺，生产TFe含量≥60％、TiO2含量≤10％的高铁低钛钒钛铁精矿；并在使用其生产氧化球团时，增加球团焙烧过程中气体含氧量，提高了球团矿抗压强度；同时还通过提高还原气质量、延长还原段长度及还原气分段添加等技术手段，减少了钒钛球团矿在竖炉内的还原时间，提高了还原气的利用率；进而降低吨铁能耗和碳排放。...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种生产、快速还原及非高炉冶炼高铁低钛钒钛矿的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
①
通过对普通钒钛铁精矿磨选，生产TFe质量含量≥60％、TiO2质量含量≤10％的高铁低钛钒钛铁精矿；
②
制备还原气、燃料气、保护气：使用变压吸附工艺，以焦炉煤气为原料制取H2，以转炉煤气为原料制取CO，以空气为原料制取O2和N2；将制取的H2和CO混合制作还原气，所述还原气中H2/CO≥8，H2+CO≥90％；将脱除CO2的高炉煤气与制取的CO混合制取燃料气，所述燃料气特征为CO体积含量≥80％，N2体积含量≤20％；以空气为原料制取的N2作为保护气；
③
制备钒钛球团矿：以步骤
①
生产的高铁低钛钒钛铁精矿和膨润土为原料，使用竖炉或回转窑制作钒钛球团矿，在竖炉或回转窑内通入步骤
②
空气变压吸附制取的O2，控制O2体积含量为25
‑
30％；
④
还原气和燃料气采取双层输送管送入竖炉，内层通入燃料气和空气，外层通入还原气，内外层以高导热耐火材料隔离，其中燃料气和空气体积比≥2.3:1；还原气温度为1050
‑
1080℃，还原气压力0.7
‑
0.8MPa；
⑤
竖炉炉料结构为100％步骤
③
制备的钒钛球团矿；所述还原气输送管布置在竖炉的还原段底部、还原段1/3处和还原段2/3处；取消竖炉冷却段，增加还原段长度比例，还原段占竖炉高度的60
‑
80％；卸料段设置上下部均带有阀门的金属化球团料仓，所述料仓有进气和出气口，通入燃料气燃烧后的尾气，所述尾气中O2含量≤3％；
⑥
使用生石灰和焦粉加水搅拌冷压成球，再通入步骤
②
空气变压吸附所制取的保护气N2，在900
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐文博，陈茅，文盛艳，吴宁，
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：
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