[发明专利]由钛铁矿生产二氧化钛熔渣的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及由钛铁矿生产二氧化钛熔渣的方法及相应的装置。

背景技术

钛铁矿是除金红石外回收金属钛和钛化合物如用于生产颜料的二 氧化钛的最重要的原料之一，所述钛铁矿除二氧化钛外还含有大量的 氧化铁(x·TiO₂+y·FeO+z·Fe₂O₃)。从矿石中分离铁通常在治金炉中通 过电熔钛铁矿进行，铁氧化物被还原为金属铁，该金属铁从含二氧化 钛的熔渣中沉淀出来。但这种方法的缺点在于其对电能的需求很大， 每吨二氧化钛熔渣需约2,200kWh，这构成了生产成本的主要部分。

由U.S.3,765,868可知一种由钛铁矿生产二氧化钛熔渣的方法， 其中原矿石首先在回转窑中部分还原，并随后冷却至至少150℃的温 度，然后通过磁分离器使含二氧化钛的磁性级分与非磁性灰分和木炭 分离，并最终在电炉中熔融。这种方法的特征也是有高的能量需求。 前述方法的另一缺点是所应用的钛铁矿在还原之前必须首先粒化。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种生产二氧化钛熔渣的方法，其所 生产的二氧化钛熔渣至少具有相同的质量，但对能量的要求相对较低。

相比于目前已知的方法，按照本发明，可能会令人惊奇地发现当 钛铁矿在电熔之前进行预还原，并且在热态下(即在部分还原后不冷却 或仅作少量的冷却)加入到电炉中而由钛铁矿生产二氧化钛熔渣时，其 对能量的需求可以降低40-50％。本过程的另一个优点是相对于在原料 矿石中包含的杂质如铬来说，其增加了钛铁矿的磁化系数，从而在磁 分离过程中使含二氧化钛的级分与不含钛的级分间实现可靠的分离。

具体地，本发明提供一种由钛铁矿生产二氧化钛熔渣的方法，包 括如下步骤：a)在包括流化床的还原反应器(13)中在至少900℃的温 度下用还原剂使颗粒状的钛铁矿部分还原，b)将在步骤a)中得到的部 分还原的热钛铁矿输送至电炉(22)中，其中进入电炉(22)的钛铁矿的 入口温度为至少550℃，c)在还原剂存在下在电炉中熔融钛铁矿，从 而形成液态生铁和二氧化钛熔渣，和d)从电炉(22)中抽出二氧化钛熔 渣。

从原理上讲，可以在本领域技术人员已知用于此目的的设备如回 转窑中实施部分还原a)。但当钛铁矿的部分还原a)在流化床中、特别 是循环流化床即在单段或多段操作中实施时，可以得到特别好的结果。 由于在流化床中高的质量和热量传递，因而最低的能量耗费就可以实 现所用物料的均匀还原。

所用颗粒状钛铁矿的粒度优选为小于1mm，并且特别优选为小于 400μm。

作为钛铁矿部分还原a)的还原剂，原则上可以应用对本领域技术 人员已知用于此目的的所有物质，特别是煤、木炭、分子氢、含分子 氢的气体混合物、一氧化碳和含一氧化碳的气体混合物如重整气均被 证实是有用的。作为还原剂，优选应用含一氧化碳和分子氢的气体混 合物，特别优选一氧化碳60-80vol％和分子氢为40-20vol％的气体混合 物，并且更优选为一氧化碳70vol％和氢30vol％且与木炭组合的气体混 合物。如果在循环流化床中实施部分还原，则其可能会很容易实现， 这是因为待部分还原的钛铁矿和木炭通过固体供应管道连续供应给流 化床反应器，而在反应器中固体被含一氧化碳和分子氢的气体混合物 流化。

对于部分还原a)，优选调节工艺条件，从而使由该工艺步骤得到 的产品的金属化程度为50-95％，并且特别优选为70-80％，以其铁含量 为基准。

为进一步降低该方法的能量需求，按照本发明的开发，提出在部 分还原a)之前，首先在一个或多个换热器中将钛铁矿预热至温度为 500-900℃，特别优选为600-850℃，并且更特别优选为约800℃，随 后在还原反应器上游的煅烧反应器中加热经过预热的物料至超过900 ℃的温度，并且特别优选为高于1,000℃，优选带有固定流化床的反 应器。