[发明专利]一种利用隧道窑制备钛渣的方法

说明书

技术领域

本发明属于钛渣冶炼领域，具体涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法。

背景技术

高品位富钛料，即高钛渣，是氯化法生产高档金红石型钛白和海绵钛的重要原料。高档钛白粉需求量的增长速度与GDP增长速度相当。以高品位富钛料为原料生产钛白粉或海绵钛，具有单位产品原料消耗少、工艺流程简化、设备产能高、生产过程“三废”少等优点，所以如何获得二氧化钛含量高的富钛料，对钛工业的发展极其重要。

高钛渣冶炼生产行业是高耗能行业。高钛渣生产的传统方法，即热熔法，是将钛矿与辅料一起一次性投入电炉冶炼，直至炉料熔炼成渣和铁水，再将渣水分离，得到高钛渣和半钢。电炉生产高钛渣工艺路线如附图1所示，炉料为钛矿、焦粉、煤沥青的混合物。这种工艺的优点是操作方便，结壳牢固、粘结速度快；缺点是污染环境，料面下熔池形成慢，电耗高，钛矿损耗大。

电炉熔炼法是一种成熟的方法，工艺比较简单，副产品金属铁可以直接利用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可以回收利用，三废少，工厂占地面积小，是一种高效的冶炼方法。

但是电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产1t高钛渣，大约需要3000kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在500kWh左右，即能量的有效利用率仅在17％左右，非常低。另外，电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，也存在一定的环境污染。

发明内容

为了提高钛渣的生产效率，降低能耗，本发明对传统的电炉熔炼法进行了改进，利用隧道窑先将原料进行低温氧化还原，然后再进行电炉熔炼。本发明的利用隧道窑制备钛渣的方法相对于传统的电炉熔炼法，生产效率大幅提高，耗电量降低，并且有害气体的排放量降低，更为环保。由该方法生产的钛渣成本低、质量好。

本发明涉及一种利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括预还原的步骤，预还原步骤是将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖。

本发明所述的制备方法得到的还原钛砖，其中的大部分铁的氧化物被还原。该还原钛砖可以直接出售，也可以根据下游厂家的需求，直接将还原钛砖破碎、磁选分离铁后，得到酸溶渣。若下游厂家需要高钛渣，可趁热将还原钛砖投入电炉精练后得到高钛渣和半钢。

根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，该方法包括以下步骤：(1)将钛铁矿粉、煤粉和粘合剂按一定比例混匀制成钛砖后，放入隧道窑中低温焙烧，焙烧温度为1000～1500℃(优选1200～1400℃，例如1300℃)，焙烧时间为20～28小时，优选22～26小时(例如24小时)，得到还原钛砖；

(2)将步骤(1)中得到的还原钛砖直接放入电炉冶炼，得到高钛渣和半钢；或者将步骤(1)中得到的还原钛砖冷却至常温，然后破碎分离出其中的铁后，得到酸溶渣。

根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，其中所述的钛铁矿粉、煤粉和粘合剂的比例为7～10﹕0.8～1.2﹕0.3～0.7，优选为8～9﹕0.9～1.1﹕0.5～0.6，进一步优选为8.5﹕1﹕0.5。

根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(1)中所述的钛砖经过预热后再进行氧化焙烧。所述的预热过程优选在窑内完成，预热温度为250～350℃(优选为300℃左右)。

根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉为密闭式电炉。

根据本发明所述的利用隧道窑制备钛渣的方法，步骤(2)中电炉冶炼温度为1700～2000℃(例如1800℃)，冶炼时间为1～1.5小时。冶炼程度以铁转化为可流动的铁水来决定。得到的高钛渣自然冷却至常温，根据客户需要破碎至合适的粒度，打包出厂。也可以进一步对高钛渣进行精练，满足不同用户的需要。

本发明中，所述的钛铁矿粉的TiO₂含量大于40％，优选TiO₂含量大于50％。也可根据最终产品的要求选择合适的钛铁矿粉原料，例如最终产品为酸溶渣时，钛铁矿粉原料的TiO₂含量大于40％即可，若想得到高钛渣，钛铁矿粉原料的TiO₂含量应在50％以上。本发明的制备方法对于钛铁矿粉原料的粒度没有要求。

本发明中，所述的煤粉优选为高热值无烟煤，进一步优选热值在6000大卡以上的无烟煤。