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一种 真空减压 碳化还原含钛 高炉渣提钛的方法

阅读：1发布：2020-10-22

专利汇可以提供一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，属于含钛高炉渣综合利用与钛提取冶炼领域。本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率、低能耗、低成本的含钛高炉渣提钛的方法。将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，造球、烘干得物料a；将液态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，得物料b；将物料a、物料b放入真空还原反应装置中，进行真空减压碳化还原冶金反应；将反应产物冷却、破碎、球磨、磁选，得到碳化钛精矿产物。本发明方法采用真空减压碳化还原反应对含钛高炉渣进行提钛，显著降低了还原温度，从而极大降低能源消耗，可实现经济提钛，钛回收率达55～85％，极大地减少了含钛高炉渣钛资源的浪费。，下面是一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、当含钛高炉渣为固态时，将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，经造球、烘干，得物料a；当含钛高炉渣为液态时，将液态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，得物料b；
B、将步骤A所得物料a或物料b中的至少一种放入真空还原反应装置中，进行真空减压碳化还原冶金反应；
C、反应完毕，将反应产物冷却至室温后，经破碎、球磨、磁选，得到碳化钛精矿产物。
2.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤A中，所述含钛高炉渣、焦粉和煤粉的质量比为1：0.1～0.2：0.25～0.45；所述含钛高炉渣为固态或液态。
3.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤A中，所述固态含钛高炉渣的粒度≤0.5mm；所述焦粉的粒度≤0.5mm；所述煤粉的粒度≤
0.5mm。
4.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤A中，当含钛高炉渣为固态时，所述混合均匀的混匀度≥98.5％。
5.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤B中，所述真空减压碳化还原冶金反应的反应温度为1300～1400℃；所述真空减压碳化还原冶金反应的真空度为1～100Pa。
6.根据权利要求1～5任一项所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤B中，所述真空减压碳化还原冶金反应的反应时间为0.5～2h。
7.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤C中，所述破碎球磨为破碎球磨至粒度≤0.1mm。
8.根据权利要求1所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤C中，所述磁选的磁场强度为0.5～1.5T。
9.根据权利要求1～8任一项所述的真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，其特征在于：步骤C中，所述冷却为隔绝空气缓冷或水淬急冷。

说明书全文

一种真空减压 碳化还原含钛 高炉渣提钛的方法

技术领域

[0001] 本发明属于含钛高炉渣综合利用与钛提取冶炼领域，具体涉及一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法。

背景技术

[0002] 高钛型高炉渣中除富含大量的氧化钙、氧化镁、二氧化硅、氧化铝、氧化铁、金属铁、物理显热等资源外，还富含大量的二氧化钛资源，是宝贵的战略资源和二次资源。攀枝花钛资源占全国钛资源的90％，而攀枝花高钛高炉渣中的钛资源又占攀枝花钛资源的50％左右。因此，必须尽可能地综合利用攀枝花高钛型高炉渣。攀枝花高钛型高炉渣主要化学成分见表1。

[0003] 表1攀枝花高钛型高炉渣成分

[0004]

[0005] 现阶段，有50％左右的高钛高炉渣用作建筑陶瓷、地砖、水泥掺合料、制造铸石、矿棉、保温材料，建筑用轻型墙板、混泥土的沙子、碎石、铺路材料等；但其基本未利用高钛高炉渣中的钛资源。另外，还用作石油压裂支撑剂，但其用量非常有限。其余部分高钛高炉渣，要么为其修建专业的渣场进行堆放贮存，要么是随意丢弃、排入金沙江中，造成土地浪费、环境污染，造成宝贵的战略资源钛的大量流失浪费，以后无法富集再生。

[0006] 目前，研究利用含钛高炉渣中钛资源的方法有湿法冶金与火法冶金两大类。湿法冶金流程是采用酸、碱浸出提钛，但该方法钛的回收率低，成本高，产生的废液无法处理，环境污染大；火法提钛主要采用矿热炉在1600～1800℃、常压条件下进行高温碳化含钛高炉渣，然后等待冷却进行磁选提取碳化钛，但其能耗极大，操作危险。因此，无论是火法流程，还是湿法流程均未能实现经济、商业化的提取含钛高炉渣中的钛资源。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的技术问题是提供一种高效率、低能耗、低成本的含钛高炉渣提钛的方法。

[0008] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案是提供了一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，该方法包括以下步骤：

[0009] A、当含钛高炉渣为固态时，将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，经造球、烘干，得物料a；当含钛高炉渣为液态时，将液态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，得物料b；

[0010] B、将步骤A所得物料a或物料b中的至少一种放入真空还原反应装置中，进行真空减压碳化还原冶金反应；

[0011] C、反应完毕，将反应产物冷却至室温后，经破碎、球磨、磁选，得到碳化钛精矿产物。

[0012] 其中，上述方法中，步骤A中，所述含钛高炉渣、焦粉和煤粉的质量比为1：0.1～0.2：0.25～0.45；所述含钛高炉渣为固态或液态。

[0013] 其中，上述方法中，步骤A中，所述固态含钛高炉渣的粒度≤0.5mm。

[0014] 其中，上述方法中，步骤A中，所述焦粉的粒度≤0.5mm。

[0015] 其中，上述方法中，步骤A中，所述煤粉的粒度≤0.5mm。

[0016] 其中，上述方法中，步骤A中，当含钛高炉渣为固态时，所述混合均匀的混匀度≥98.5％。

[0017] 其中，上述方法中，步骤B中，所述真空减压碳化还原冶金反应的反应温度为1300～1400℃；所述真空减压碳化还原冶金反应的真空度为1～100Pa。

[0018] 其中，上述方法中，步骤B中，所述真空减压碳化还原冶金反应的反应时间为0.5～2h。

[0019] 其中，上述方法中，步骤C中，所述破碎球磨为破碎球磨至粒度≤0.1mm。

[0020] 其中，上述方法中，步骤C中，所述磁选的磁场强度为0.5～1.5T。

[0021] 其中，上述方法中，步骤C中，所述冷却为隔绝空气缓冷或水淬急冷。

[0022] 本发明的有益效果：

[0023] 本发明方法采用真空减压碳化还原反应对含钛高炉渣进行提钛，较现有技术降低还原反应温度300～400℃，显著降低了还原温度，从而极大降低能源消耗，可实现经济提钛；在真空减压与高温还原前提条件下，将高炉渣中的TiO2和CaTiO3等含钛物质还原成具有磁性的TiC和Ti(C，N)，从而采用强磁选的方法将具有磁性的TiC、Ti(C，N)与其它无磁性的物质有效分离；本发明方法无需引入其它相对较容易进行碳化反应的含钛物质，钛回收率即可达55～85％，不近降低了成本，还极大地减少了含钛高炉渣钛资源的浪费，经磁选的尾矿仍可以作为建筑材料等加以利用，提高了含钛高炉渣的利用价值；本发明方法的还原剂原料焦粉、煤粉廉价易得，操作简单、安全，易于实现工业化，进一步降低了提钛成本；本发明方法制备碳化钛精矿产物的品位高、成本低，因而可广泛用于如化学浸出、氯化处理等得到更高纯度钛产品TiC或钛其它产品TiCl4，以及钛中间产品等。附图说明

[0024] 图1是本发明实施例1所采用的真空还原反应装置示意图；

[0025] 图2是本发明实施例2所采用的真空还原反应装置示意图；

[0026] 其中，1为加料管，2为加热电极，3为反应器，4为可开启密闭空间，5为底座，6为液态高炉渣装灌。

具体实施方式

[0027] 具体的，一种真空减压碳化还原含钛高炉渣提钛的方法，该方法包括以下步骤：

[0028] A、当含钛高炉渣为固态时，将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，经造球、烘干，得物料a；当含钛高炉渣为液态时，将液态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，得物料b；

[0029] B、将步骤A所得物料a或物料b中的至少一种放入真空还原反应装置中，进行真空减压碳化还原冶金反应；

[0030] C、反应完毕，将反应产物冷却至室温后，经破碎、球磨、磁选，得到碳化钛精矿产物。

[0031] 含钛高炉渣是钒钛磁铁精矿经高炉冶炼分离出铁后得到的渣，从高炉出来是液态渣，但经过冷却后就为固态。因此，历史堆积的高炉渣为固态常温含钛高炉渣，此时则需要将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉混合均匀，经造球、烘干，得造球料(即物料a)；新出炉的是液态高温渣，液态高炉渣不需造球，只需将其与还原剂焦粉、煤粉进行均匀混合，节约能耗，具体可采用喷入或机械搅拌加入混合均匀，得物料b。

[0032] 本发明方法中，无论含钛高炉渣为固态还是液态，所述含钛高炉渣、焦粉和煤粉的质量比为1：0.1～0.2：0.25～0.45。

[0033] 为了增大含钛高炉渣与还原剂(焦粉、煤粉)接触面积，提高还原反应效率，当含钛高炉渣为固态时，含钛高炉渣的粒度≤0.5mm；无论含钛高炉渣为固态或液态，所采用的焦粉的粒度≤0.5mm，煤粉的粒度≤0.5mm。

[0034] 当含钛高炉渣为固态时，本发明方法控制步骤A中混合均匀的混匀度≥98.5％，从而使还原反应能够充分进行。

[0035] 还原冶金时，压力越低，反应所需温度越低；压力越高，所需的反应温度相应越高，发明人根据反应式C+TiO2＝CO+TiC，结合实际实验效果，从节能和反应效率出发，本发明方法控制真空减压碳化还原冶金反应的反应温度为1300～1400℃，真空度为1～100Pa，此时反应时间为0.5～2h。

[0036] 反应产物可在隔绝空气的情况下，采用自然缓慢冷却，也可采用水淬急速冷却；为了易于操作，同时提高后续磁选效率，可将冷却后的反应产物破碎球磨至粒度≤0.1mm。

[0037] 本发明方法步骤C中，得到的碳化钛精矿产物为碳化钛与碳氮化钛的混合物。在真空减压与高温还原前提条件下，将高炉渣中的TiO2和CaTiO3等含钛物质还原成具有磁性的TiC和Ti(C，N)，从而采用强磁选的方法将具有磁性的TiC、Ti(C，N)与其它无磁性的物质有效分离；所述磁选的磁场强度为0.5～1.5T；所述冷却为隔绝空气缓冷或水淬急冷。

[0038] 下面通过实施例对本发明作进一步详细说明，但并不因此将本发明保护范围限制在所述的实施例范围之中。

[0039] 实施例1

[0040] 本实施例含钛高炉渣提钛的方法包括以下步骤：

[0041] A、将固态含钛高炉渣、焦粉和煤粉分别粉碎至粒度为0.5mm；将固态含钛高炉渣50g、焦粉7.5g和煤粉17.5g混合均匀至混匀度≥98.5％，经造球、烘干，得球团料；将球团料放入真空还原反应装置(图1)中，在温度为1350℃、真空度为50Pa条件下，进行真空减压碳化还原冶金反应2h；

[0042] B、反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，将冷却后的反应产物进行破碎球磨至粒度≤0.1mm，放入磁场强度为0.8T的强磁选机中进行磁选，得到碳化钛精矿产物，其Ti(C、N)含量为34.32/％，钛回收率为65.3％。

[0043] 实施例2

[0044] 本实施例含钛高炉渣提钛的方法包括以下步骤：

[0045] A、将焦粉和煤粉分别粉碎至粒度为0.5mm；将液态含钛高炉渣50g、焦粉7.5g和煤粉17.5g混合均匀，放入真空还原反应装置(图1)中，在温度为1350℃、真空度为50Pa条件下，进行真空减压碳化还原冶金反应2h；

[0046] B、反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，将冷却后的反应产物进行破碎球磨至粒度≤0.1mm，放入磁场强度为1T的强磁选机中进行磁选，得到碳化钛精矿产物，其Ti(C、N)含量为38.36/％，钛回收率为70.7％。

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