[发明专利]含Ti高炉渣高温碳化冶炼终点的判定方法

说明书

本发明提供了一种含Ti高炉渣高温碳化冶炼终点的判定方法，包括以下步骤：A)将热态含Ti高炉渣置于碳化电炉中，升温的同时利用气体分析仪监测二次燃烧室后烟道中的气体含量变化；B)待碳化电炉内形成完全熔池时加入碳质还原剂，冶炼至监测到烟道气体中CO_x含量最低且恒定，冶炼结束。本发明利用气体分析仪监测烟道气体中CO_x含量的变化，进而通过烟道气体成分中CO_x含量的变化趋势来反映炉内的还原反应进程，最终指导含Ti高炉渣高温碳化冶炼终点的判定；该判定方法不仅可以兼顾冶炼周期、吨渣电耗与碳化率之间的矛盾，而且便于现场工人操作，有利于在高炉渣高温碳化冶炼现场进行推广使用。

技术领域

本发明涉及高温冶金技术领域，尤其涉及含Ti高炉渣高温碳化冶炼终点的判定方法。

背景技术

攀西地区钒钛磁铁矿经高炉冶炼后形成含20～25％TiO₂的含Ti高炉渣，年产量达300多万吨，过去多采用堆存的形式进行处理，造成每年从高炉渣中损失的TiO₂总量达60多万吨，这部分进入高炉渣中的钛是非常宝贵的战略资源，同时也是一笔巨大的财富。因此，从含Ti高炉渣中对钛进行分离提取是提高攀西地区钒钛磁铁矿资源综合利用率的重要途径。高温碳化-低温氯化工艺是含Ti高炉渣的主要提钛技术之一，由于该工艺流程具有处理量大、提钛率高等优点而得到了工业化推广和应用，该工艺首先通过碳质还原剂将高炉渣中的TiO₂还原成TiC，再通过低温沸腾氯化工艺生产TiCl₄，精制后成为钛白粉或海绵钛的生产原料。

目前，攀钢已建成具有规模化生产能力的高炉渣高温碳化示范线，年处理热态高炉渣能力达到10万吨以上，可有效回收攀西地区钒钛磁铁矿经高炉冶炼后遗留在高炉渣中的钛。含Ti高炉渣碳化还原是在1600℃以上的高温条件下，渣中TiO₂逐级还原生成TiC的过程，由于该过程在密闭(或半密闭)的碳化电炉内进行，因此炉内的碳化还原过程基本处于黑匣子状态，同时由于目前尚未开发出炉前对于碳化渣的快速分析方法，因此对于高炉渣高温碳化冶炼终点一般是通过冶炼工人的操作经验进行预判，比如冶炼送电时间、熔渣温度、炉内的泡沫渣涨落情况等进行估计，对于冶炼终点判定造成一定的影响。一方面，若要保证高炉渣的碳化率就会延长送电时间，导致冶炼周期过长，冶炼电耗过高；另一方面，若想降低吨渣电耗，缩短冶炼周期，又可能造成出渣过早，碳化率低等问题。因此，在高炉渣高温碳化的冶炼过程中，亟需开发一种可以较准确反映碳化电炉内反应进程的方法，以指导含Ti高炉渣高温碳化冶炼终点的判定。

申请号为201610565452.3的中国专利提供了一种高炉渣还原方法：包括热渣入炉、连续加料和断电出渣三个步骤，采用炼焦工艺除尘灰作为还原剂，不需要破碎处理，操作简单，综合冶炼成本较低，且断电出渣有利于现场冶炼环境的改善。但该方法在冶炼终点的判定上采用“加料完成后冶炼1～1.5h至终点”的经验判断方法，对于碳化冶炼终点的判定比较模糊，不能对冶炼终点进行精确地控制，将会导致电耗过高或者碳化不充分的问题。

申请号为200710202666.5的中国专利提供了一种含钛原料的还原碳化方法：通过对物料熔化、还原碳化、出炉阶段实施不同的配电制度，实现连续稳定的生产，可解决含钛原料还原碳化过程中的炉底上涨和产生泡沫渣等技术难题。但该方法在冶炼终点的判定上采用“至含钛原料中钛组分的还原碳化率满足需求碳化品位”来进行经验判断，将会由于分析滞后而导致冶炼周期过长和电耗过高等问题。

申请号为201811270459.8的中国专利提供了一种判断高炉渣碳化冶炼终点的方法：通过炉内熔渣经过上涨回落后，炉渣液面稳定且炉渣温度为1600±20℃，同时恒定电压时，电流在极大值±5％范围内维持10min或以上，以及吨渣电耗≥850kWh三个条件作为终点判断依据。该方法虽可间接判断冶炼是否已经到达终点，但操作工人对于渣面的稳定性判断因人而异，同时由于冶炼工况变化导致的吨渣电耗不一时，可能会给终点判定带来影响，因此其终点判定结果仍然会造成碳化率波动性较大。