一种以钛精矿为原料还原分离制取高品位金属铁和富钛渣的方法，此种方法以钛精矿为主要原料，以隧道窑、转底炉、BLT-还原窑等为生产设备，其特征是将TFe＝30-35％，TiO2＝45-50的钛精矿原矿同TFe≥71.5％的铁鳞混合使之品位达到TFe＝40-45％，然后按比例添加煤粉、水、粘结剂和由芒硝、纯碱和工业盐构成的助剂，经混合造粒、高温还原，制得金属铁和富钛渣。所得的金属铁中TFe≥88％，TiO2≤6％；所生成的富钛渣中TiO2≥72％，TFe≤6％。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以钛精矿粉或钒钛磁铁矿粉为原料还原分离制取高品位金属铁和富钛渣的方法。
技术介绍
包括钒钛磁铁矿或钛精矿在内的铁钛共生矿储量比较丰富，但其开采利用一直是冶金界的一大难题，经过科研人员的不懈努力，上世纪70年代以来，高炉冶炼钒钛磁铁矿技术有了明显的突破，使得此类矿藏得到了一定程度的利用，但是就资源节约而言，仍存在着一定的不足。这就是矿物中的TW2并未得到充分提取，特别提出的是在钒钛磁铁矿浮选后得到的含钛量较高的钛精矿，其TiA含量大约45%以上，TiO2含量如此高的矿物未能得到很好利用，这是因为高炉利用钒钛磁铁矿或钛精矿进行冶炼过程中，由于TW2的存在，高炉软熔滴落带的性能与炉料结构和炉料的冶金性能发生了很大变化，给高炉冶炼带来的很大难度，这是因为炉渣中的TiO2在软熔滴落带产生过还原，生成高熔点的TiC、TiN、Ti(C，N)固溶体溶解于炉渣中，使炉渣变粘并产生泡沫渣，恶化了炉缸工作条件，软熔带呈饼状结构，滴落性极差，渣铁分离不好。高炉各项经济指标均不理想。为了减少炉内的高熔点TiC、TiN、Ti(C， N)固溶体的生成量，抑制钛的过还原，防止泡沫渣的生成，在高炉炉料中不得不加入一定数量的白云石、氟石，它们都进入到炉渣之中，致使炉渣中的TiO2含有量最高只能达到沈％， 而且多以玻璃相形态结晶，缺乏足够的活性，因此几乎无法作为含钛矿物加以利用，资源浪费比较严重。另一方面，TiO2又是非常重要的战略性资源，这是因为TW2不仅是非常好的白色颜料，而且是钛合金的基本原料。纯钛抗拉强度最高可达180kg/mm2。虽然有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度(抗拉强度和密度之比)却超过优质钢。钛合金有好的耐热强度、低温韧性和断裂韧性，故多用作飞机发动机零件和火箭、导弹结构件。钛合金还可作燃料和氧化剂的储箱以及高压容器。现在已有用钛合金制造的自动步枪，迫击炮座板及无后座力炮的发射管等。在石油工业上主要作各种容器、反应器、热交换器、蒸馏塔、管道、泵和阀等。钛可用作电极和发电站的冷凝器以及环境污染控制装置。钛镍形状记忆合金在仪器仪表上已广泛应用。在医疗中，钛可作人造骨头和各种器具。钛还是炼钢的脱氧剂和不锈钢以及合金钢的组元。钛白粉是颜料和油漆的良好原料。碳化钛，碳(氢)化钛是新型硬质合金材料。氮化钛颜色近于黄金，在装饰方面应用广泛。因此，有效利用钒钛磁铁矿或钛精矿，不仅是要将1 元素提取出来，同时也应该将矿石中的含Ti元素矿物TW2得到充分提取。依靠高炉工艺已经无法完成上述设想，只能另避蹊径，采用新的设备与工艺，进行新探索。
技术实现思路
利用隧道窑、BLT-I还原窑等设备，通过直接还原方式制取金属铁是近些年来兴起的新技术，具体方法是用气体或固体还原剂在低于矿石软化温度下，在反应装置内将铁矿石还原成金属铁的方法。利用该种方法无需考虑热态下渣相组成，进而无需向铁钛矿原料中加入多余的非金属添加剂，只是考虑还原剂的数量和性能，其中对于我国目前天然气并不富裕的情况下，使用煤基还原剂，将氧化铁和煤粉及少量的添加剂混合造球或压块，经过高温还原制取金属铁，而氧化铁被还原后，余下矿物中钛氧化物(主要成分为TiO2)得到了充分的富集，这是一个十分可行的技术方案。专利技术者经过反复试验，形成了一种完整的以铁钛矿为原料还原分离制取高品位金属铁和富钛渣的技术方法。具体工艺过程如下所述(1)原料选择选择的钛精矿原矿中按质量百分数计IFe = 30-35%,TiO2 = 45-50粒度-200 目彡90%。选择的还原剂中按质量百分数计C = 80 85%，灰分=3 5%，挥发份=10 15%，粒度彡-160目。选择的铁鳞品位IFe彡71. 5%，粒度200目彡90%。(2)配料混合 将含铁钛原矿和铁鳞混合在一起制成含铁矿物，使之品位达到IFe = 45-50 %，然后向含铁矿物中加入还原煤粉，煤粉的加入量按质量百分比计为含铁矿物的3-8%，再向混合物中加入三种添加剂，加入的种类及数量分别为芒硝Na2SO4 = 1-3%，纯碱Na2CO3 = 0. 5-2%，工业盐NaCl = 1_2%，这里的加入数量是按含铁矿物质量百分数计，S卩加入的数量是含铁矿物质量的百分之几，然后充分混合，制成含铁矿物混合料。(3)造球压块向含铁矿物混合料中加入粘合剂，其加入量为混合料质量的0. 35-0. 40%，同时喷入含铁矿物混合料质量8% -9%水，然后混均造球或者压制成椭圆形料块，这里使用的黏合剂为市场出售的普通腐植酸纳或腐植酸钙。造球时球团直径Φ = 8-16mm，造块时所造料块的三维尺寸为= 18，Φ2 = 23，Φ3 = 25。也可以不进行造球或压块儿，直接装入料罐等容器中，进行直接还原。(4)装料还原将球团或者料块装入到直接还原反应器中，依据反应器的不同再向反应器内加入其他直接还原所必须的还原剂物料，如烟煤或无烟煤等，然后按照常规方式对球团或物料进行加热还原，其中反应器内的反应温度应该控制在1180-1320°C，球团或料块在反应器内停留的时间因反应器种类的不同而变化，这些直接还原反应器包括隧道窑、回转窑、竖炉、 转底炉、BLT-还原窑等，停留时间最短4小时，最长16小时。(5)破碎磁选将还原好的金属化球团或金属化料块自反应器中排出，经冷却、筛分、破碎到-200 至-325目，然后进行常温湿式磁选，获得高品位的金属铁粉和富钛渣产品；也可以不必破碎，直接进行电炉熔分，得到TFe彡88%, TiO2 ( 6%的金属铁产品；所生成的炉渣中 TiO2彡72%, TFe彡6%，即为富钛渣产品。采用本项专利技术生产直接还原铁和富钛渣，具有以下优点(1)投资小，见效快。使用本项技术和高炉工艺相比投资规模较小，建设周期段，通常在1年左右的时间即可建成投产，和一般以高炉为主体设备的炼铁工艺可以明显节省投资和建设周期。(2)可以实现资源的全面利用。高炉工艺为了顺行，必须加入一定的添加剂，控制高炉炉渣碱度，TiA最高含量只能达到26 %，采用此方法不仅可以实现狗和TiA的有效分离，而且实现了 TiA的有效富集，炉渣中TiA彡72%，可以实现资源的全面利用。(3)节能环保。相对而言，直接还原耗能比较少，生产出的产品与废钢相比成分单一，利用电炉或转炉实现快速炼钢，不仅可以生产出纯净度高的钢材，而且缩短了冶炼时间，节约能源。具体实施例方式本项专利技术针对铁钛矿综合利用制取直接还原铁和富钛渣而实现的一种行之有效的技术方法。具体地说，该方法包括下述步骤(1)原料选择。按质量百分数计，钛精矿原矿中！^品位不低于30%，优选地，Fe 品位为30%至50%，TiO2含量不低于45%，优选地，TiO2含量为45%至50%，且钛精矿原矿粉中粒度-200目以下的数量不能低于90%，最好能达到100% ；选择的铁鳞品位不低于 71. 5%，粒度和矿粉的要求相同；所选择的煤还原剂中含C = 80-85%，灰分=3-5%，挥发份=10-15%，粒度彡-160目。这里，铁的品位用总铁(TFe)来表示，即铁元素的质量占总质量的百分比。(2)配料混合。将原矿粉和铁鳞混合在一起制成含铁矿物，使之狗品位达到40% 至45%，优选地，使狗的品位达到45%以上，然后向含铁矿物中加入还原煤粉，煤粉的加入量本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陶立群，唐竹胜，
申请(专利权)人：沈阳博联特熔融还原科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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