[发明专利]一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备及工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁水的处理系统，具体的说是一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备和工艺。

背景技术

高钛渣是通过电炉加热熔化的钛精矿，是钛精矿中的二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛的富集物。高钛渣既不是矿物废渣，也不是生产过程中形成的副产物，而是采用硫酸法、氯化法等生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。

国外钛白粉生产企业，硫酸法工艺和氯化法工艺并存。但国内的钛白粉生产企业，几乎全部采用硫酸法工艺。硫酸法钛白粉生产工艺主要发生的化学反应如式(1)-(2)所示。

FeTiO₃+3H₂SO₄→Ti(SO₄)₂+FeSO₄+3H₂O(1)

FeTiO₃+2H₂SO₄→TiSO₄+FeSO₄+2H₂O(2)

硫酸法钛白粉生产工艺存在酸耗量大、副产品硫酸亚铁多、不溶固体杂质量增加和废酸废液难治理等问题，但由于可以直接采用钛铁矿做原料，近20余年来在我国得到了迅猛发展，生产技术已十分成熟。虽然中国的钛资源比较丰富，但中国的钛矿90%以上是共生岩矿，TiO₂含量低，成分复杂。

目前，国内钛铁矿只有少量加工成富钛料，供氯化法钛白、四氯化钛、海绵钛和电焊条工业使用，其余大部分都作为硫酸法钛白生产的原料。随着海绵钛和氯化钛白工业的迅速发展，对钛渣等富钛料的需求越来越大，国内钛渣产量也逐年增加。

铁在钛铁矿中以二价和三价两种不同状态存在，因此在硫酸浸取的钛液中就存在硫酸亚铁FeSO₄和硫酸铁Fe₂(SO4)₃两种铁的矿物盐。在一定条件下，它们会水解生成Fe(OH)₂和Fe(OH)₃沉淀。硫酸亚铁只有在pH值大于6.5时才开始水解，因此可以在对偏钛酸进行清洗时除去。而硫酸铁在pH值为1.5的酸性溶液中即开始水解，生成的氢氧化铁沉淀会混杂在偏钛酸中，待到锻烧时即变成红棕色的Fe₂O₃，从而对钛白的白度造成影响。主要化学反应如式(3)-(4)所示。因此，钛液中就不允许存在三价铁，必须在酸解阶段把三价铁还原成二价铁。而铁屑或铁粉就是一种廉价的还原剂。作为还原剂的铁粉，主要要求是其中的全铁含量Mfe要大于88%。主要发生的还原化学反应见式(5)。

FeSO₄+2H₂O→Fe(OH)₂ +H₂SO₄(3)

Fe₂(SO₄)₃+6H₂O→2Fe(OH)₃ +3H₂SO₄(4)

Fe₂(SO₄)₃+Fe→3FeSO₄ (5)

国内用于硫酸法钛白的铁粉生产原料是含铁的粉尘或钢渣等，进行磨选处理后得到铁粉。由于这种方法生产的铁粉杂质含量高，在使用过程中容易引入其它有害元素影响钛白的质量。

钛精矿冶炼过程中形成的副产物是铁水。目前，国内的钛渣冶炼企业生产的铁水，主要用于生产各种铸钢、纯铁等产品。如果采用钛冶炼厂的铁水生产的铁粉，其杂质含量极低，不会引入其它有害元素，生产的铁粉品质上完全能满足硫酸法钛白粉生产的要求。

而国内用于硫酸法钛白生产的铁粉主要生产工艺是雾化法和还原法，雾化铁粉工艺主要针对熔融铁水液体，还原铁粉工艺是针对含铁的固体。无论是雾化铁粉还是还原铁粉的生产成本都比较高，用于处理钛冶炼厂的副产铁水经济性均较低。在钢铁行业产能过剩的形势下，钛渣冶炼副产品铁水产品的销售遇到诸多困难。

发明内容

本发明提供一种钛渣冶炼副产品铁水的处理设备和工艺，提升了钛渣冶炼副产品铁水的产品附加值。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：