[发明专利]短流程处理铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置

说明书

本发明提供了一种短流程处理铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置。该熔炼方法中采用的熔炼系统包括熔池熔炼装置，熔池熔炼装置的熔池中设置有隔墙，以将熔池分为熔融区和电热还原区，且熔融区的底部和电热还原区连通，熔炼方法包括：将铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至熔融区中进行熔化及部分还原，得到熔融液；将熔融液和还原剂输送至电热还原区进行还原熔炼处理，得到含有钒元素的铁水和钛渣。这一方面使得熔炼过程所需的占地面积小，减少了熔池熔炼装置的配置高度差，还能够减少资金投入；另一方面还能够省去熔体排放和加入的操作步骤，提高生产作业效率。熔池兼顾熔融和还原贫化作业，有利于钛渣和含钒铁水的分离。

技术领域

本发明涉及金属冶炼领域，具体而言，涉及一种短流程处理铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种较难冶炼的矿石。目前已成熟应用的钒钛磁铁矿冶炼工艺主要有两种：一是高炉法，其主要是先将钒钛磁铁矿经过烧结或造球后加入高炉中，回收铁和钒。目前应用该工艺进行冶炼的主要有中国的攀钢和承钢、俄罗斯的下塔吉尔钢厂等。二是回转窑-电炉法。其主要是采用回转窑预还原钒钛磁铁矿铁精矿，得到焙砂；然后将焙砂加入电炉中进行还原熔炼，以回收铁和钒。目前应用该工艺进行冶炼的主要有新西兰钢铁和南非海威尔德等。而其他钒钛磁铁矿冶炼工艺，大多处于研究或工业化试验阶段，并未实现规模化的工业生产。

高炉法是最早开发用于处理钒钛磁铁矿铁精矿的方法，其能够回收约90％的铁、约50％的钒，但是钛元素未能回收。高炉法处理钒钛磁铁矿的主要优点是生产效率高、生产规模大，缺点是综合能耗高、流程长、渣铁难分、粘渣和脱硫能力低。此外高炉法对渣中TiO₂的含量要求较高，一般要低于25％。

回转窑-电炉法的特点是可将经选矿得到的钒钛磁铁矿精矿直接用于冶炼，流程短，铁、钒的回收率均高于高炉法，但目前也未能回收利用钛渣。现有技术(CN107858502A)提供了一种钒钛磁铁矿处理方法，该处理方法先对钒钛磁铁矿粗矿依次进行矿选、回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼，得到钒渣和半钢。相比于高炉法，回转窑-电炉法的综合能耗低，且无需炼焦、烧结，环境排放指标更优。回转窑-电炉法缺点是综合能耗仍然较高，且对电力能源的依赖性强，在电力资源匮乏或电力成本高的地区难以推广。

鉴于上述问题的存在，有必要提供一种针对铁基多金属矿料的短流程且低能耗的熔炼方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种短流程处理铁基多金属矿料的熔炼方法及熔炼装置，以解决现有的熔炼工艺存在的流程长且能耗高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种短流程处理铁基多金属矿料的熔炼方法，铁基多金属矿料包含铁元素、钛元素和钒元素，熔炼方法中采用的熔炼系统包括熔池熔炼装置，熔池熔炼装置的熔池中设置有隔墙，以将熔池分为熔融区和电热还原区，且熔融区的底部和电热还原区连通，熔池还设置有与熔融区连通的第一加料口和第二加料口以及与电热还原区相连通的排渣口和金属排放口，且第一加料口设置在熔池熔炼装置的顶部，第二加料口设置在熔池熔炼装置的侧壁上，熔炼方法包括：将铁基多金属矿料、燃料、熔剂及富氧空气输送至熔融区中进行熔化及部分还原，得到熔融液；将熔融液和还原剂输送至电热还原区进行还原熔炼处理，得到含有钒元素的铁水和钛渣。

进一步地，熔化及部分还原过程包括：将铁基多金属矿料和熔剂经熔池熔炼装置的第一加料口和/或第二加料口加入熔融区中，并将至少一个第一侧吹喷枪的喷嘴经第二加料口浸没在熔融区的固相物料下方，然后采用第一侧吹喷枪将燃料和富氧空气喷入熔融区，以进行熔融及部分还原的过程，得到熔融液；优选地，燃料选自天然气、煤气和粉煤组成的组中的一种或多种；优选地，富氧空气为氧气的体积浓度大于50％的气体。

进一步地，还原熔炼处理的步骤还包括：熔融液输送至电热还原区，然后采用第二侧吹喷枪和/或顶吹喷枪将还原剂喷入电热还原区的液面上方。