一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法技术

本发明专利技术提供一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法，属于冶金工艺技术领域。包括：混料：将10～15重量份的烟煤粉、80～85重量份的铁钒钛磁铁矿精粉、5～10重量份的高温促进剂、及8～12重量份的热水混合均匀后，得到混合物料；压球：将所述混合物料进行压球，得到压团，无需加热烘干、焙烧球团；还原：将所述球团放入气基竖炉中，直接进行还原，得到成品钒钛DRI。本发明专利技术100％使用钒钛矿，采用非高炉技术，气基竖炉直接还原工艺，所配烟煤中的碳与热水在高温下发生气化反应，产生还原铁所需要的CO和H2，减少还原气体使用量，从根本上解决了现有技术中深度还原钒钛磁铁矿中，还原焦炭供应不稳定的技术问题。不稳定的技术问题。不稳定的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法


[0001]本专利技术属于冶金工艺
，尤其涉及一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法。

技术介绍

[0002]钒钛磁铁矿是以铁、钒、钛元素为主，并含有其他如钴、镍、铬、钪、镓等有用元素的多元共生铁矿，其综合利用价值很高。钒钛磁铁矿矿物组成方面，是由磁铁矿(Fe3O4)
‑
钛铁晶石(2FeO
·
TiO2)
‑
镁铝尖晶石(MgO
·
Al2O3)
‑
钛铁矿(FeO
·
TiO2)密切共生的复合体。铁分别赋存于较易还原的磁铁矿(Fe3O4)和较难还原的钛铁晶石(2FeO
·
TiO2)及钛铁矿(FeO
·
TiO2)中，难还原铁矿物中的铁约占全铁的1/3。钒钛磁铁矿难还原，钛在强还原气氛下易形成氮化钛、碳化钛，造成铁水粘度大，渣铁分离困难，在冶炼技术上与普通铁矿有很大的区别，曾被一些国外专家认为是“呆矿”，其铁、钒、钛资源综合利用属于世界难题。
[0003]钒钛磁铁矿利用主要分为高炉法和非高炉法。
[0004]钒钛矿高炉冶炼时，通过配加30％左右的普通矿，入炉铁品位52％，铁水中Ti含量0.2％，渣比550
‑
600kg，渣中TiO2约22％，80％的钒进铁水，并在炼钢过程中，吹氧得到钒渣并进行综合利用。钛约25％以氮化钛或碳化钛方式进入铁水，剩余大部分进入高炉渣，因渣中TiO2含量低、以难利用的钙钛矿形态存在，一直没有较好的利用技术，钛、的回收利用率分别为0％。因此高炉冶炼钒钛矿资源存在：流程长、系统庞大、工艺复杂、必须使用焦炭；工序能耗高，生产成本昂贵，大气污染物排放量大、环境污染严重；在高炉冶炼条件下，炉渣、铁液粘稠度大，流动性差，冶炼难度加大；钒钛矿冷态强度和低温还原粉化性能差，无法满足冶炼要求；钛资源无法进行回收，导致大量丢弃或填埋，对周边环境(特别是地下水系统)造成严重污染等严重不足。
[0005]在钒钛矿非高炉冶金方面，国内外的企业和研究机构也开展了诸多研究和实践。采用精矿、煤、石灰石混合后进多膛炉加热，再进回转窑还原，然后进入矩形电炉深还原熔分，其铁和钒都得到了较好的利用，渣中含二氧化钛30％，依然未回收利用。并且该工艺生产过程中，存在回转窑易结圈的技术难题。部分研究结构开始尝试采用氢气竖炉直接还原工艺，其工艺流程为：原料处理
→
氧化球团
→
氢气竖炉直接还原
→
熔分提钛
→
转炉提钒。该工艺存在制球团时容易粉化，强度不足的问题。现有非高炉冶炼钒钛矿资源存在单机生产规模小，还原剂中的灰分进入钛渣中导致钛渣品位降低；钛资源仍未得到有效利用，竖炉工艺需要强化球团等。可见，结合钒钛磁铁矿的资源利用，及钒、钛战略资源在新能源领域的前景，探究钒钛矿非高炉利用工艺，确保工艺的顺行，使铁、钒、钛得到高效的利用，降低战略资源的对外依存度具有现实经济价值和社会价值。
[0006]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术传统高炉还原剂焦炭需求量大，焦炭供应不足的技术问题，及非焦炭法中球团强度不足、钛渣品位低的技术问题，提供一种铁碳复合炉料的制备方法及铁碳复合炉料。
[0008]本专利技术提供一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法，包括：
[0009]混料：将10～15重量份的烟煤粉、80～85重量份的铁钒钛磁铁矿精粉、5～10重量份的高温促进剂、及8～12重量份的热水混合均匀后，得到混合物料；
[0010]造球：将所述混合物料进行造球，得到球团，无需加热烘干、焙烧球团；
[0011]还原：将所述球团放入气基竖炉中，直接进行还原，得到成品钒钛直接还原铁(DRI)。
[0012]在一些实施方式中，所述混料步骤中不额外添加其他辅助矿料。
[0013]在一些实施方式中，所述混料步骤包括：将10重量份的烟煤粉、85重量份的铁钒钛磁铁矿精粉、5重量份的高温促进剂、及10重量份的热水混合均匀后，得到混合物料。
[0014]在一些实施方式中，所述高温促进剂为沥青粉和/或焦油。添加的沥青粉或焦油起到冷态粘结剂的作用，热态分解气体逸出促进还原反应由里到外均可进行，烟煤粉分解逸出留下的空隙由沥青、焦油促进剂溢流填充，补位空缺，避免球料疏松，烟煤在还原气氛下发生碳化反应，增强球料的力学性能。
[0015]在一些实施方式中，所述烟煤粉的灰分≤12％。具体是将灰分≤12％的烟煤通过磨粉机研磨至粒度
‑
200目占比80％以上的细粉，水分以研磨生产顺畅为基准(一般H20＜8％)，钒钛磁铁矿精粉粒度达到
‑
300目即可(选矿后的自然粒度)，
‑
200目的沥青粉。通过控制颗粒粒度、水分含量，有助于成团。
[0016]在一些实施方式中，所述热水的温度≥80℃。80℃以上温度的水有利于促进混料的韧性，达到困料的效果，提高压球时的成型率和强度。
[0017]在一些实施方式中，所述造球步骤中，压球强度≥500N，压球成型率≥90％。。合理的原料粒度分布结合80℃以上温度的热水，保证压球的强度和成型率，无需进行烘干、焙烧球团即可达到使用要求。
[0018]在一些实施方式中，所述还原步骤包括低温还原段和高温还原段，所述还原的时间为5～7小时，优选的，还原时间为6小时。
[0019]在一些实施方式中，所述低温还原段的温度为400℃～500℃，所述高温还原段的温度为650℃～1050℃。
[0020]在一些实施方式中，所述低温还原段的温度为450℃，所述高温还原段的温度为800℃～900℃。
[0021]本专利技术的作用原理在于：
[0022]本专利技术100％使用钒钛矿，无需添加其他辅助矿料，采用非高炉技术，气基竖炉直接还原工艺，采用高还原势煤气的还原气作为还原剂，无需另外添加还原剂，该还原气来自于80℃以上温度的热水在高温下与所配的烟煤中的碳发生气化反应，产生还原铁所需要的还原气CO和H2，反应式为H20+C
→
CO+H2，达到节约能耗的目的；另外，使用80℃以上温度的水有利于促进混料的韧性，达到困料的效果，保证压球时的成型率90％以上和强度≥500N，
‑
200目的煤粉和
‑
300目的铁粉在强力混料机内充分混匀保证煤粉有机挥发分快速分解，产
生的还原性气与FeOx、V2O5反应，FeOx+H2→
[Fe]+H2O、V2O5+H2→
[V]+H2O或FeOx+CO
→
[Fe]+CO2、V2O5+CO
→
[V]+CO2，等一系列反应，水和二氧化碳随气流与物料逆向而行向上经冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，包括：混料：将10～15重量份的烟煤粉、80～85重量份的铁钒钛磁铁矿精粉、5～10重量份的高温促进剂、及8～12重量份的热水混合均匀后，得到混合物料；造球：将所述混合物料进行造球，得到球团，无需加热烘干、焙烧球团；还原：将所述球团放入气基竖炉中，直接进行还原，得到成品钒钛直接还原铁。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混料步骤中不额外添加其他辅助矿料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混料步骤包括：将10重量份的烟煤粉、85重量份的铁钒钛磁铁矿精粉、5重量份的高温促进剂、及10重量份的热水混合均匀后，得到混合物料。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：程立，金锋，翟勇，付艳鹏，
申请(专利权)人：中钢设备有限公司，
类型：发明
国别省市：