[发明专利]钛铁精矿直接还原-磁分离脱铁技术

权利要求书

1、选天然气作还原剂。还原炉用双层沸腾炉因炉温易精准控制，反应快、效率高、造 价低、节能，开炉后将矿粉(很细-200目的，多半可-350目)由炉顶输入，在顶层被预热 到750±50℃，同时晶粒转型利于还原反应，大约顶层预热40分钟，预热料下到底沸腾层， 在1050±50℃最佳温度下沸腾还原80～90分钟，炉温＜1000℃，反应太慢，炉温≥1100℃， 矿粉易粘炉壁，均不好；还原好料出沸腾炉入短型回转炉加热1200-1300℃下强搅拌2h，出 炉入水。

2、由水中捞起炉料，入球磨机，球磨40～60分钟，观察Fe-TiO₂基本解离，可放料入 磁选机，分离出铁砂和TiO₂渣，对Fe-TiO₂分离不好“生料”返回短回转炉加热搅拌处理。

3、得TiO₂渣，再以1～1.5mol/1FeCl₃水溶液洗去残铁，同时Ca、Mg、Al等的氧化物也 被溶解，洗净脱铁TiO₂渣，甩干，热风干燥为含TiO₂≥85～95％高钛渣产品，铁砂为附产品。 FeCl₃洗水、鼓风处理可回收些Fe(OH)₃，溶液循环用，循环中Mg、Ca、Al等盐类积累，应抽 取部分分离回收，老工艺，不赘述。

4、攀矿钛铁精粉矿，属原生岩矿，粒度-200、-350目者占多数，平均TiO₂47％、FeO33.5％、 Fe₂O₃8.2％、(CaO+MgO)≥6％及SiO₂、Al₂O₃等，

还原主反应：3FeO+CH₄＝3Fe+2H₂O+CO-67大卡/摩尔

Fe₂O₃+CH₄＝2Fe+2H₂O+CO-72.9大卡/摩尔

矿中TiO₂、SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO能被还原的可视为零，则每t矿中仅有～6.2千摩尔O 原子需要还原，则1t矿还原用天然气理论上54Nm³就够了(天然气含CH₄90％计)还原反应吸 热才＜14万大卡/t，20Nm³天然气够了，但炉气、炉料带走热、炉壁散热等等实际耗热是反 应理论需热的3-4倍以上，炉子大、先进实耗热少点，反之就高。今以3.5t/h产能双层沸腾 炉计，每吨矿需耗天然气220-240Nm³，其中参与还原反应得约1/4，燃烧者30％，不燃烧作 强化还原性的天然气占45％，炉尾气中可燃气成份：CO₂≥2∶1，才能有足够的还原性气氛，上 述每吨矿耗空气600Nm³。这种炉产尾气，除尘后，通入锅炉再燃烧，可产蒸汽，规模大，可 供发电，可回收一半多燃气热能。

5、攀矿钛铁精矿内含TiO₂与(FeO+Fe₂O₃)及Al、Mg、Ca氧化物，是分子级结核体，尤 其TiO₂与铁氧化物，摩尔比几乎为1，高度分散，还原后，只有加热到1200-1300℃，在快熔 又不熔下长时强搅拌，反复碰砸，才可使微Fe粒聚集长大，TiO₂也相对集中，激冷后，温度 巨变，Fe-TiO₂膨胀系数之差扩大，产生裂隙，经球磨使裂隙扩大，分成单体，才可磁分离， 故沸腾上层预热、晶型改变(砂矿无需晶型转变)、下层固态还原成铁、出沸腾炉入回转炉 1200-1300℃下强搅拌使Fe-TiO₂分别相对团聚长大、到水激冷、球磨、磁分离、步步有理， 一步不能少。

6、用氢气、天然气作还原剂，不带入杂质，比用焦、煤质量上有保证，价格上贵些，一 是热能多半可入锅炉再燃烧时收回，另外用尾气显热经换热器预热入炉空气，可减少能耗10～ 15％。因比煤焦少了煤灰对高钛渣的质量、铁砂质量的负面影响，钛渣、铁砂因而会多卖钱， 细算下来，每小时3.5t钛铁矿用本法脱铁，可附产1t铁砂，产1.6～1.7t含TiO₂≈90％高钛 渣，卖掉1t铁砂可收回天然气、用电、拆旧、人工等费用，尚有点盈余，而按市价90％出售 高钛渣，获利税近一半，用电仅电炉法1/14左右。