[发明专利]采用直线移动床预还原－竖炉熔分工艺制备钒铁金属间化合物和钛渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对矿物进行分离的方法，更特别地说，是指一种对钒钛铁混合矿进行工业化生产钒铁金属间化合物和钛渣的分离方法。 

背景技术

不同产地的原矿(毛矿)选冶可行性不尽相同。一般对于原矿(毛矿)选冶大体分两种，一种是通过选矿分别得到工业上可进一步处理的合格铁精矿和钛精矿，铁精矿通过配备一定数量的富铁矿，可以通过高炉冶炼，得到生铁；钛精矿通过碳热还原熔炼得到高钛渣，还可以进一步深加工；另外一种对品位低并且难选难冶的原矿(毛矿)，很难通过选矿手段得到合格的铁精矿和钛精矿，至今没有很好的办法处理。 

钒钛铁混合矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、铂族和钪等多种组份，具有很高的综合利用价值。通过钒、钛、铁分离，得到钒铁金属间化合物和钛渣。钒铁金属间化合物，是钒微合金钢的重要原料，用来生产耐磨钢、高强度钢等。钛渣是生产钛白粉和金属钛和钛合金的重要原料。 

钒钛铁分离主要方法有回转窑-电炉法、转底炉-电炉法、隧道窑-电炉法。回转窑-电炉法由于回转窑易结圈，影响设备正常运转，难以大规模工业应用；转底炉-电炉法和隧道窑-电炉法生产效率低，造成生产成本高。 

发明内容

本发明的目的是采用直线移动床进行预还原，在预还原过程中通入煤气或天然气，然后在改进型竖炉中进行熔分制备钒铁金属间化合物和排出钛渣。 

本发明的一种采用直线移动床预还原-竖炉熔分工艺制备钒铁金属间化合物和钛渣的方法，其特征在于包括有下列步骤： 

步骤一：制混料 

将钒钛铁混合矿、粘结剂、还原剂和水采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟～60分钟，得到混合炉料； 

用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤～5公斤、还原剂100公斤～150公斤和水50公斤～100公斤； 

粘结剂为聚阴离子纤维素(PAC)、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、羧甲基纤维素； 

还原剂为无烟煤、石油焦、木炭； 

步骤二：制球 

将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa～60MPa； 

采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃～150℃，时间为1小时～3小时； 

步骤三：预还原金属化球团 

将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min～80min，制得还原后的球团； 

平面双向直线移动床上移动着多个盛装干燥球团的台车，台车四面有炉壁，有利于球团的装料和卸料，加热炉长度L＝4米，台车运行速度0.1m/min～0.2m/min；预热区的温度设置为600℃～1250℃，还原区的温度设置为1250℃～1450℃，冷却区的温度设置为600℃～1200℃； 

步骤四：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣 

还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入改进型竖炉中，在1500℃～1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣； 

改进型竖炉是在现有竖炉上增加了喷枪、引风机、篦子；篦子将竖炉的炉体分为熔分区域和盛铁炉缸两个部分，在煤气喷枪和煤粉喷枪提供的燃料条件上，使连续进入的还原后球团被熔炼分离；由于钛和钒是以氧化物的形式存在于熔化的铁水中，故经篦子流入盛铁炉缸中，最后经出料口排出竖炉个，而篦子之上剩下的主要成分为高钛渣的渣料将从渣口排出；其中一个喷枪喷入的煤粉在另一喷枪喷入的煤气在燃烧过程中，也对还原后球团进行了再次的还原；同时也在竖炉风口前形成熔分回旋区，炉内粉煤燃烧，为竖炉内金属化球团深度还原和熔分提供热量，篦子以下为液态钒铁水； 

喷枪用于实现向炉内连续供物料，该物料可以是燃料、辅料、助剂等； 

引风机用于实现将反应过程中产生的气体排出炉外； 

篦子用于实现将熔融状态下的熔分物漏入盛铁炉缸中，而未经熔化的钛渣将在篦子上方； 

还原后球团经进料口连续进入改进型竖炉中的熔分区，同时喷枪喷射出的煤气和煤矿粉在熔分区燃烧，燃烧产生的热量足够让还原后球团熔化，使单质的铁水、钒水和氧化物形式存在的钛、钒分离。 

本发明制备方法的优点： 

①在平面双向直线移动床上通过控制还原温度和催化剂用量，可以实现铁的氧化物最大限度还原，而钛和钒都以氧化物状态存在于渣中，为后步熔融还原作业降低能耗奠定基础，平面双向直线移动床特点是生产率高。