[发明专利]一种低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法

说明书

本发明提供了一种低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法，其利用预氧化含钛铁矿物粉末后进行气基还原，然后熔分得到生铁和高钛渣产品，与传统电炉冶炼钛渣工艺相比，能够在较低的900~1300℃的温度环境下还原1~5小时后在1500~1600℃的温度下熔分15~25分钟得到高钛渣产物，综合能耗更低，效率更高，降低了成本，达到了高效低耗低成本分离生铁和钛渣的目的，同时还提高了对铁元素的金属化回收率，也使得得到的高钛渣的品位更高；由此，本发明为生产高钛渣提供了一种新工艺，解决了现有技术中制备高钛渣工艺复杂、生产效率低、成本高昂、能耗大等问题。

技术领域

本发明涉及冶金化工技术领域，具体涉及一种低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法。

背景技术

钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。过去的几十年，世界各国致力于开发新的低成本钛冶炼工艺。储量丰富的钛铁矿是金属钛或钛白粉生产的主要原料，但其品位低，必须先经过富集处理为品位较高的富钛料。可见，富钛料的制备已成为钛工业生产过程的重要环节。

目前在工业生产中，对钛铁矿的利用主要是采用电炉熔炼法，该方法首先将钛铁矿与煤或焦炭在电炉中熔炼，电炉加热至1700℃以上，冶炼8个小时左右使钛铁矿中的铁氧化物还原为金属铁，在炉中实现渣铁分离，从而获得生铁和高钛渣，由于还原温度高、时间长，因此综合能耗较高。并且，由于在炉中实现渣铁分离，为了保证所得渣料的流动性，必须保持渣中含有持8~12%的FeO，一方面使得所得高炉渣的品位偏低，另一方面也导致了铁元素的金属化率不足，影响了对铁元素的回收率。可见，传统的电炉冶炼工艺制备高钛渣的方法存在着工艺复杂、成本高、能耗大等诸多问题，因此亟需一种新的低成本、低能耗、高效率的高钛渣制备工艺。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种低能耗、高效率的低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法，以解决现有电炉冶炼工艺制备高钛渣存在的工艺复杂、生产效率低、成本高昂、能耗大等问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法，包括如下步骤：

1）将含钛铁矿物原料进行破碎处理，得到含钛铁矿物粉末备用；

2）对含钛铁矿物粉末进行氧化处理，得到含钛铁矿物粉末氧化物；

3）将所得的含钛铁矿物粉末氧化物放入还原炉中，并向还原炉内持续通入还原性气体和惰性气体的混合气体，在900~1300℃的温度下进行还原，还原时间为1~5小时，并在还原处理过程中回收尾气；

4）还原完成后，将还原后所得的高钛渣粗品转入至熔分炉中，并向熔分炉内加入熔融催化剂后持续通入防氧化保护气体，在1500~1600℃的温度下进行熔分，熔分时间为15~25分钟，分离得到生铁和高钛渣产品。

上述低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法中，作为优选方案，所述含钛铁矿物原料为钛精矿、钛铁矿、钛铁精矿或钒钛磁铁矿，且其中TiO₂的质量百分含量大于30%。

上述低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法中，作为优选方案，所述步骤1）中，要求破碎所得钛铁矿物粉末中粒度在小于100目的颗粒占总重量的60%以上。

上述低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法中，作为优选方案，所述步骤2）中，对含钛铁矿物粉末在温度为600~1100℃的氧化气氛环境中进行氧化处理，氧化时间为20~80分钟，且氧化气氛环境中氧气的体积百分含量占20%以上。

上述低温气基还原含钛铁矿物粉末制备高钛渣的方法中，作为优选方案，所述步骤3）中采用的还原性气体为CO、H₂、CH₄中的一种或几种的混合气体，或者为页岩气、天然气、煤气、沼气中的一种。