[发明专利]熔炼含铁、钛和钒的矿物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于熔炼含铁和钛并也含氧化钒的矿物的方法。对于含氧化铁和氧化钛的大部分矿物来说，诸如例如但不限于钛磁铁矿或者钛赤铁矿。

特别地，本发明可用于优化铁和钢的生产领域，其矿物原料从所述的含有高钒含量的液态铸铁和具有高氧化钛含量的熔渣的铁、钛及氧化钒开始。

发明背景

例如，从US 3.929.461可知用于从含钛和钒的铁材料中回收钛和钒的工业过程。

实际上众所周知，钛和铁可以与钒一起以氧化物的形式在不同的矿物脉中存在。主要由氧化铁和氧化钛组成且还含有氧化钒的矿物可包括：如果铁以磁铁矿(FE₃O₄)的形式存在，例如钛磁铁矿，且如果铁以赤铁矿(FE₂O₃)的形式存在，如钛赤铁矿。

使用含铁、钛和钒的这些矿物作为原料，以获得含钒的铸铁和含氧化钛的熔渣的需求同样是众所周知的。

也众所周知，液态铸铁可用于提取钒，并且从熔炼所述矿物中得到的液态熔渣可用于提取氧化钛。

为了这一目的，用于熔炼所述矿物的技术也是众所周知的，该技术使用高炉、或埋弧电炉(SAF)或开放式熔池炉，使含铁和钛的矿物通过加入焦炭而在还原条件下熔化开放式浴池炉。

这些已知技术可以使矿物经过提取后或者通常借助于在回转炉中烧制进行预还原之后而馈送到熔炼炉中。

使用这些技术，可以获得含有可能存在于原生矿物中的钒的一部分的液态铸铁、和含有存在于原生矿物中的氧化钛的一部分的主要液态熔渣。后续工序可以提供来从铸铁获得钒，同时可以从熔渣中获得氧化钛。

例如，当原生矿物为钛铁矿(钛赤铁矿)时，使用已知技术可以获得具有高氧化钛含量即，大于80％的熔渣。

用于熔炼钛赤铁矿的已知技术具有以下缺点：它们在不能够最大程度地回收液态铸铁中的钒的过程条件下操作。实际上，在极高浓度的氧化钛下，当在只有温和的还原条件下操作时，必须限制熔渣的导电性，以便在熔渣中获得大于5重量％的氧化铁浓度。因此事实上，通过使用这些已知技术，钒的回收率即，熔渣中所含有的钒和初始存在于矿物中的钒之间的比率小于75％。

通常用于这种类型熔炼的熔炼炉可以为上述两种类型的电炉，即埋弧电炉和开放式浴池炉，通常为设有完全由耐火材料覆盖的墙壁的固定类型，即不可倾斜。

也众所周知钛磁铁矿的熔炼技术，其提供以使用具有埋弧电炉或开放式浴池炉的固定式(即不可倾斜)高炉或电炉来生产液态铸铁和熔渣，其中，液态铸铁随后被处理以从中回收钒，熔渣无需处理，在下游用于回收氧化钛。实际上，这些已知技术的目的不是使熔渣中氧化钛的含量最大化，其通常小于40重量％，而是为了减少氧化钒。

因此，根据如上述的已知技术，熔炼过程提供以使用稀释熔渣的材料(诸如石灰石和白云石)来降低氧化钛的浓度，且因此也降低了粘度。

以这种方式获得足够的液态熔渣以便在小于1,500℃的温度下操作，且由于用于这些过程的钛磁铁矿通常具有大于1重量％的氧化钒含量，故可获得高于75％的钒回收率。

这种根据开放式浴池炉过程提供在不可倾斜电炉中进行的熔炼过程的已知熔炼技术的一个缺点为：它们在调整熔炉中所含有的熔渣的量方面具有很小的灵活性。使熔渣(如同液态铸铁)通过在熔炉壳的壁上预先限定的高度上制得的通孔离开，这使得不可能最大限定地排空炉渣，而不冒使其与铸铁一起退出的情况，因为该出渣孔必然在由铸铁和熔渣之间的分离界面的一定高度下制得。

另一方面，从含有铁、钛和钒的矿物的熔炼过程中，为了同时获得具有高氧化钛含量的熔渣和具有高钒含量的液态铸铁，需要在熔炼结束时使尽可能多的熔渣被排出。这种必要性最主要是由于这一事实：熔渣本身构成了在下游可被处理的产物，且此外具有防止在以获得具有高钒含量的铸铁所需的还原条件(在浴炉中高温和高焦炭含量)下的熔炉内侧产生的氧化钛的过度持久性的目的，以防止碳化钛的过多形成，该碳化钛可导致熔渣的粘度过度升高。

也众所周知，在矿物中所含有的高百分比的氧化物(除了氧化铁之外)会产生大量的熔渣，也可指示性地处于每生产一吨液态铸铁而有约0.5吨的熔渣的量级。因此这使得必须控制熔渣及其排出的水平。

在固定式熔炉中使用侧向通道出渣的现有技术的另一缺点是它不允许有效地且易于控制熔炼炉内的熔渣的厚度。这与以下需求有冲突：在熔炼炉中，需要受控厚度的熔渣，以便既获得通过在液态铸铁中所含有的焦炭还原存在于熔渣中的氧化钒的适当速度，又利于在与矿物一起馈送的焦炭的液态铸铁中熔炼。