專利名稱:含氧化鈦爐渣的制造方法
技術領域:
本發明涉及一種含氧化鈦爐渣的制造方法,具體涉及通過預先還原含在原料礦石等中的氧化鐵,有效地制造含氧化鈦爐渣的方法。
背景技術:
作為從鈦鐵礦等含有氧化鈦和氧化鐵的物質分離鐵分,制造含氧化鈦爐渣的方法,已知有圖4所示的方法,一邊用各個供給量調整機構3調整供給量,一邊分別與鈦鐵礦1一同,向電爐(Submerged Arc Furnace,以下有時也縮寫為SAF)9供給碳質還原劑(例如,焦炭或炭化的媒炭等)2,還原·熔化氧化鐵,在取出熔化鐵的同時,從爐壁的取出口取出含氧化鈦爐渣。
作為此項技術,已知有,與焦炭等的碳質還原劑或少量的氧化鈣一同混合鈦鐵礦,造粒,然后將顆粒物裝入電爐,通過加熱分離熔化鐵和熔化的含氧化鈦爐渣(例如,美國專利第3996332號)。
此外,已知有,在熔煉爐中貯留相當量的熔化鐵,向該熔化鐵液中,與氧一同吹入煤炭、焦炭、瀝青、重油等碳質物質,在氣化的同時,向鐵液中投入砂鐵、鈦鐵礦等鈦原料,通過有選擇地還原該碳原料中所含的Fe、Cr等金屬氧化物,提高爐渣中氧化鈦的含有率,濃縮氧化鈦的方法(例如,特開昭58-49622號公報)。
在利用電爐(SAF)等熔化爐,進行原料中的氧化鐵的還原·熔化,分離鐵分和含氧化鈦爐渣的以往的方法中,由于進行吸熱反應即氧化鐵的還原反應,降低爐內溫度,所以為維持爐內溫度,需使用大量的電力。而且,在處理工序,產生大量的熔化FeO,還存在該熔化FeO嚴重損傷爐內耐火物的問題,所以利用電爐,難于有效地制造含氧化鈦爐渣。此外,為了還原氧化鐵,必須使爐內維持高還原性的氣氛,由此出現該還原性氣氛也還原氧化鈦的問題。
發明內容
本發明是針對上述以往技術而提出的,目的是提供一種含氧化鈦爐渣的制造方法,在從含有氧化鈦和氧化鐵的物質制造含氧化鈦爐渣時,能夠抑制二氧化鈦的還原,同時將耗電量抑制在最小限度,并能夠有效地制造含氧化鈦爐渣。
所謂能夠解決上述問題的本發明,是一種含氧化鈦爐渣的制造方法,其特征在于,用還原爐加熱含有氧化鈦、氧化鐵、碳質還原劑的原料混合物或另外含有氧化鈣源的原料混合物,在將該混合物中的氧化鐵還原形成還原鐵后,供給加熱式熔化爐,由該熔化爐加熱,熔化該還原鐵,分離含氧化鈦爐渣,向爐外排出得到的含氧化鈦爐渣,回收。
在實施該方法時,在還原上述氧化鐵,從還原爐排出后,優選實質上不冷卻上述混合物,直接供給加熱式熔化爐。另外,所謂的實質上不冷卻,意思是主動冷卻混合物,但具體是,不使還原后的混合物的溫度低于350℃以下、優選650℃以下、更優選900℃以下。
此外,作為還原爐,如果采用環形轉底加熱爐,由于容易調節爐內溫度,能夠抑制二氧化鈦向低價的氧化物的還原,同時能夠有效地進行氧化鐵的還原,所以優選。
本發明是一種含氧化鈦爐渣的制造方法,在還原熔化爐加熱含有氧化鈦、氧化鐵、碳質還原劑的原料混合物,或進一步含有氧化鈣源的原料混合物,在將該混合物中的氧化鐵還原得到還原鐵后,對其進一步加熱,熔化該還原鐵,使其從含氧化鈦爐渣分離,向爐外排出得到的含氧化鈦爐渣,然后回收,其中,作為上述還原熔化爐,采用移動床式還原熔化爐。
在本發明中,作為移動床式還原熔化爐,推薦采用環形轉底加熱爐。
此外,在實施上述本發明時,優選上述爐在爐床的移動方向至少隔成2個以上,在隔分的該區段中,爐床移動方向上游側作為還原區,同時爐床移動方向下游側作為加熱熔化區,在每個區段調整溫度。
此外,此時的溫度,優選將還原區設定在1200~1500℃,加熱熔化區設定在1300~1500℃,并且與該還原區的溫度相比,使該加熱熔化區的溫度高即100~300℃。
在本發明中,從可操作性方面考慮,推薦采用將原料混合物成形成塊狀的成形體。此外,通過采用塊狀化的成形體,能夠提高還原熔化爐或還原爐內的導熱效率,能夠提高生產性。
圖1是表示一例本發明的實施方式的概略圖。
圖2是表示一例本發明的實施方式的概略圖。
圖3是表示一例本發明的實施方式的概略圖。
圖4是表示以往的實施方式的概略圖。
具體實施例方式
本發明者們發現,在從含有氧化鈦、氧化鐵及碳質還原劑的原料混合物或再含有氧化鈣源的原料混合物,制造含氧化鈦爐渣(以下,稱為鈦爐渣)時,如果使用移動床式還原熔化爐,或采用將該原料裝入還原爐,在加熱還原氧化鐵后,裝入加熱式熔化爐使其熔化的方式,能夠達到上述目的,如此完成本發明。
即,已知,本發明,如果不象以往那樣,在熔化爐內裝入原料混合物,大致同時進行氧化鐵的還原和熔化,而按如上所述,在預先充分還原含在原料混合物中的氧化鐵之后,加熱熔化,能夠大幅度削減維持爐內溫度所需的耗電量,另外還能夠削減電極的消耗量,并且也能夠降低熔融FeO的發生量,盡可能地抑制爐壁耐火物的燒損,此外還能夠解決在還原氧化鐵時還原二氧化鈦的問題。
所謂本發明所用的原料混合物,為混合有氧化鈦、氧化鐵及碳質還原劑的原料混合物或再含有氧化鈣源的原料混合物。關于氧化鈦和氧化鐵的種類,不特別限定,例如,除鈦鐵礦、鈦磁鐵礦、鐵板鈦礦石等天然礦石以外,還可以使用基于硫酸法的氧化鈦制造工序的離心機的殘渣或過濾后的殘渣,或者在采用基于氯法的氯化爐后分離的殘渣等氧化鈦或鈦制造時的副產物。此外,只要根據需要調合這些原料就可以,例如,可以通過添加鐵礦石或煉鐵粉塵等調整氧化鐵量,或通過添加金紅石、銳鈦礦、合成金紅石等,也可以調整氧化鈦量。另外,如果采用含有高爐濕粉塵等碳分和氧化鐵分的煉鐵粉塵,由于也能夠同時添加碳質還原劑,所以優選。以下,作為代表例,說明混合鈦鐵礦和碳質還原劑的原料混合物,但鈦鐵礦可以是天然存在的,鈦或鐵分等比例不特別限定。
另外,一般,鈦鐵礦含有40%~60質量%的氧化鈦、30%~50質量%的氧化鐵。要有效地制造鈦爐渣,優選原料混合物中的氧化鐵成分為氧化鈦成分的1/20以上,更優選3/20以上。由此,熔煉爐熔化氧化鈦所需的熔化能,能夠減少優選10%以上、更優選30%以上。
此外,在天然的鈦鐵礦中,作為矸石成分含有相當量的SiO2等,含有Al2O3、CaO、MgO等,由于矸石成分混入鈦爐渣,成為降低鈦純度的要因,所以優選減小原料混合物中的含量。
作為碳質還原劑,只要是含有碳的,不特別限定,可以舉例煤炭、炭化的煤炭、焦炭、油焦炭、木炭、有機物的碳化物、廢塑料等。此外,碳質還原劑的配合量也不特別限定,但優選以該碳質還原劑達到氧化鐵還原所需足夠量的方式,適宜變化配合量,例如,優選以原料混合物中的固定碳的摩爾數達到與氧化鐵結合的氧的摩爾數以上的方式,進行配合。碳的利用率,由于因原料或每種碳而異,所以優選適宜調整。還原反應中剩余的碳能夠滲碳在還原鐵中,成為生鐵中的碳,也能夠在熔化爐燃燒,用作熱源。當然,可以與該混合物一同,將碳質還原劑裝入爐中,也可以預先敷在爐床上,但是,如果與其他原料一同,將足夠量的碳質還原劑混和在混合物中,在還原時,由于能夠使氧化鐵附近維持在高還原性氣氛,能夠抑制還原鐵的再氧化,所以優選。
原料混合物,可以采用混合器等任意的混合機構混和形成粉狀的上述原料,關于混和方法,不特別限定。也可以以粉末狀原狀使用得到的混合物,但為提高可操作性,優選采用壓塊機、旋轉造粒或擠壓成形等任意成形法,形成塊狀、顆粒、板狀等塊狀的成形體。另外,在本發明中,作為代表例,說明顆粒狀的成形體(以下,稱為“原料成形體”)。
在制造原料成形體時,在該原料成形體中配合適量的氧化鈣源(例如,熟石灰、石灰石等),如果調整原料成形體中含有的鈦鐵礦形成成分(作為氧化鈦及用作原料的礦石中的矸石成分或碳材中的灰分等,含有的SiO2、Al2O3、CaO等的爐渣成分)的組成,由于在降低熔化還原鐵時生成的鈦爐渣的熔點的同時,也提高該鈦爐渣的流動性,提高鈦爐渣與熔化鐵的分離性,所以優選。只要在熔化處理時存在氧化鈣源就可以,例如配合氧化鈣,造粒原料成形體,也可以在原料成形體上外裝氧化鈣源,進行氧化處理,或者,也可以在熔化時另外裝入氧化鈣源。
此外,在熔化處理時,在不配合氧化鈣源的情況下,由于缺少矸石成分,能夠得到鈦純度高的鈦爐渣,但需要將爐內溫度提高到高溫的爐渣熔化溫度(例如1650~1750℃),在增大能源消耗量的同時,還增加耐火物的損傷及電極的消耗,從而增加制造成本。因此,氧化鈣源要考慮制品的質量和制造成本,可以根據需要使用。
在上述原料成形體的造粒中,根據需要,也可以采用膨潤土、淀粉、熟石灰、有機粘結劑等粘合劑。
作為本發明所使用的還原熔化爐或還原爐,推薦采用移動床式還原熔化爐(或移動床式還原爐)。作為移動爐床爐,只要是含有移動式的爐床的,不特別限定,例如能夠采用直線格子式或環形轉底加熱爐(RotaryHearth Furnace)等全搖動結構的移動床式還原熔化爐(或移動床式還原爐)。
移動爐床爐,由于容易進行溫度控制,與以往的熔化爐或還原爐相比,溫度低,即能夠維持在比開始還原氧化鈦的溫度低的溫度,能夠有選擇地在短時間內高效率還原處理氧化鐵,所以優選。特別是環形轉底加熱爐,由于設置所需的空間相對減小,此外也容易進行爐內的氣氛調整,能夠抑制還原二氧化鈦,同時提高氧化鐵的還原率,所以優選。
以下,作為代表例說明,在作為還原熔化爐或還原爐,采用環形轉底加熱爐時的情況,但本發明的方法不局限于環形轉底加熱爐。
在啟動環形轉底加熱爐時,按規定的速度轉動回轉爐床,在該回轉爐床上,只要以原料成形體達到適宜的厚度的方式,從裝入機構供給原料成形體就可以。裝入爐床上的原料成形體,在爐內移動的過程中,接受由設在爐體的壁面適宜位置上的燃燒嘴等燃燒機構提供的燃燒熱及輻射熱,被加熱還原,此外,由于通過燃燒熱及輻射熱燃燒原料成形體中的碳質還原劑,產生大量CO氣體,使爐內保持高度的還原性氣氛,還原氧化鐵,所以容易調整爐內的保護性氣體。而且,該碳質還原劑,由于在提高原料成形體附近的還原勢后,通過在爐內燃燒,也寄予作為燃料的功能,所以能夠降低天然氣體等燃燒嘴燃料消費量。
在將環形轉底加熱爐用作還原爐時,在原料成形體中的氧化鐵,在爐內的還原性氣氛下,大致完全還原之后,優選采用設在爐床移動方向下游側的刮板方式或螺旋桿方式等排出裝置,依次掏出。
另外,如上所述,在將原料成形體中的氧化鐵還原形成還原鐵后,再加熱熔化,但如果還原不充分,在該熔化時殘存大量氧化鐵,有時生產熔化FeO,或因伴隨該氧化鐵的還原(熔化還原或固體還原)的吸熱反應,降低爐內溫度。另外,如果在熔化處理時產生吸熱反應,為保持爐內溫度,要增加耗電量,隨之也增加電極的消耗量。此外,因生產熔化FeO,也嚴重損傷爐內的耐火物。因此,在熔化處理之前,優選盡量還原氧化鐵。特別是,如果在將氧化鐵的還原終止在30%以下的還原率之后,進行加熱熔化,有時產生吸熱反應造成的上述問題。但是,如果在確保60%以上、優選70%以上、更優選85%以上的還原率后,進行下面的加熱熔化,能夠抑制吸熱反應造成的溫度降低,能夠在不增加耗電量的情況下,穩定進行連續操作。當然,通過減少氧化鐵的總量,由于也能夠減少發生的熔化FeO量,所以,也能夠盡可能地抑制爐內耐火物的損傷。
如要使氧化鐵的還原進行到60%以上、優選70%以上、更優選85%以上,優選在爐內溫度確保在1200~1500℃、更優選1200~1400℃的范圍的條件下,進行還原。因為如果是1200~1500℃的范圍,不會還原氧化鈦,能夠有選擇地只高效率還原氧化鐵。
附帶說明,如果加熱溫度低于1200℃,由于氧化鐵的還原反應的進行緩慢,必須延長爐內滯留時間,所以降低生產性。另外,如果加熱溫度超過1500℃,進行二氧化鈦的還原反應,降低作為鈦爐渣的回收率。此外,如果超過1500℃,有時在還原工序,引起含有FeO的低熔點爐渣的滲出,嚴重熔損爐內耐火物,連續操作困難。另外,有時也有因原料成形體的組成或配合量在1400~1500℃的溫度區域,引起滲出現象。但其頻度和可能性相對較小。所以,作為還原期的適合溫度,優選采用1200~1500℃、更優選1200~1400℃的范圍。另外,在實際作業中,在還原期的初期,當然也可以將爐內溫度設定在1200℃以下,之后將溫度升高到1200~1500℃,進行還原。
構成原料成形體的氧化鐵或氧化鈦的比例,因碳材的種類等,有若干不同,但通常能夠以5分~20分程度,完成氧化鐵的還原。
如上所述,如果還原處理原料混合物,盡管還原了大部分氧化鐵,但能夠得到氧化鈦幾乎未被還原的混合物(稱為鈦爐渣制造用原料)。另外,鈦爐渣制造用原料的形狀不一定限定于保留裝入移動爐床爐前的形狀,爐渣等部分成分分離的形狀或部分還原鐵分離的形狀等,呈現各種形狀,這些因原料成形體的組成或還原條件等而異。
經過還原處理得到的本發明的鈦爐渣制造用原料,由于氧化鐵含量低,所以,在熔化處理時,能夠抑制起因于氧化鐵的上述問題,能夠削減耗電量、削減電極消耗量、降低爐內耐火物的損傷,能夠抑制二氧化鈦的還原。由于能夠在更短時間內進行還原鐵的熔化,所以不會產生因長時間滯留而還原二氧化鈦的問題,從而能夠有效地制造氧化鈦爐渣。
如前所述,在本發明中,由于原料中的氧化鐵,在加熱熔化處理之前,經過充分還原處理,其大部分被還原,在加熱熔化處理中,由于能夠在比較短的時間內熔化還原鐵,所以,能夠抑制二氧化鈦的還原。
另外,當配合在原料成形體中的碳質還原劑,在氧化鐵的還原處理時,在大部分被消耗的情況下,熔化處理時的CO氣體的釋放量減少,氧化鐵有被氧化性氣體引起再氧化的危險。因此,為避免此擔心,也可以在熔化處理時,追加裝入碳質還原劑,控制爐內氣氛。如果將爐內氣氛維持在還原性,在促進還原殘存的氧化鐵的同時,由于還原鐵的滲碳也而被摻加,降低熔點,所以能夠在比較低的溫度下熔化還原鐵。即,如果碳量不足,不能充分降低還原鐵的熔點,有時也必須將加熱熔化的溫度提高到1500℃以上,但在實用爐中,為減輕施加給爐床耐火物的熱負荷,優選盡量將操作溫度抑制在低溫,此外,如果考慮副生的爐渣的熔點,優選操作溫度抑制在1500℃左右以下。
因此,為能夠在1300~1500℃的溫度區,快速熔化還原鐵,優選在熔化處理時,進行適當的氣氛氣體組成的調整。
在進行上述的加熱熔化處理時,也可以將用還原爐制造的鈦爐渣制造原料,裝入電爐等以往已知的鈦爐渣制造所用的加熱式熔化爐,進行滲碳·熔化處理,也可以將原料成形體裝入移動床式還原熔化爐,在該爐內的還原處理中連續進行加熱熔化處理。
在用還原爐加熱處理原料混合物,將該混合物中的氧化鐵還原形成還原鐵后,在供給加熱式熔化爐時,在還原氧化鐵后,得到的鈦爐渣制造用原料,優選其后不連續進行實質上的冷卻而供給加熱式熔化爐。
從還原爐排出的鈦爐渣制造用原料,雖冷卻到其熔點以下的溫度,但仍然具有900~1300℃程度的熱,因此,如將其冷卻到常溫后再供給加熱式熔化爐,會浪費熱能。為此,如果以保持該高溫狀態的原樣供給加熱式熔化爐,在降低熱損耗方面也是非常實用的。由于該熱實質上直接用作該熔化爐的熱源,所以能夠寄予降低加熱熔化爐所消耗的熱能。此時,還原爐和加熱式熔化爐也可以由溜槽等直線連結,也可以在一旦轉送到附著耐火物的容器后,投入加熱式熔化爐。此時,所謂的實質上不冷卻,意思是不主動冷卻,例如通過冷卻溜槽等裝置構成部,進行次要的冷卻時除外。
作為加熱式熔化爐,例如,可舉例采用電爐或石油燃料的熔煉爐,但只要是能夠用于制造鈦爐渣,可采用任何方式。
作為加熱式熔化爐,例如,如果使用電弧加熱式熔化爐,能夠不強制攪拌鐵液地用電弧高效率加熱,優選盡可能地抑制內附耐火物的熔損,同時高效率進行還原和熔化。該電弧中,包含通過在浮在熔化爐內的鐵液上的鈦爐渣內裝入電極,通電產生的埋弧。此外,優選以裝入電弧加熱式熔化爐的鈦爐渣制造用原料接受電弧熱,被快速還原且熔化的方式,在電弧加熱部(即,電極的插入部)附近設置原料裝入部。此外,在追加裝入碳質還原劑時,只要朝鈦爐渣制造用原料的裝入位置設置裝入機構就可以。
在電弧加熱式熔化爐中,通過熔化裝入的鈦爐渣制造用原料,生成熔化鐵,將其逐次加進在其前面已經生成并滯留的熔化鐵中,共存在該成形體中的矸石成分或氧化鈦,形成熔化鈦爐渣,與浮游在液面上的熔化爐渣合流。因此,在該電弧加熱式熔化爐內,按規定量貯留熔化鐵或熔化鈦爐渣時,從該熔化鈦爐的側壁下方位置逐次取出熔化鐵,此外,只要從該熔化鈦爐渣和熔化鐵的界面位置的稍上方適宜取出熔化鈦爐渣就行。也可以傾斜爐體,排出熔化鈦爐渣和/或熔化鐵。
得到的熔化鈦爐渣,在冷卻后可直接使用,或也可以在破碎后,通過篩選等與其他爐渣成分分離。此外,得到的熔化金屬鐵也可以用作煉鐵原料。
另外,在移動爐床爐(例如,環形轉底加熱爐)內,在作為一系列的處理工序進行上述還原處理和熔化處理時,熔化處理,在環形轉底加熱爐中的還原處理后,繼續將該爐內溫度升高到1300~1500℃,如果采用還原部分殘留的氧化鐵,同時熔化生成的還原鐵的2段加熱方式,能夠與還原鐵一同穩定、高效率制造氧化鈦。因此,在采用如此的2段加熱方式時,例如通過隔壁,在爐床的移動方向,至少將環形轉底加熱爐內隔成2個以上,隔開的區段中的上游側作為還原區,下游側作為加熱熔化區,優選能夠在各自的區段分別控制溫度及氣氛氣體組成的構成。此外,也可以通過3個以上的隔壁,將爐內隔成4個區段以上,如此能夠更嚴格地控制溫度和氣氛氣體組成,如此的分割區段數,能夠根據移動床式還原熔化爐的規模或結構等,任意增減。此外,如果在該爐內設置具有任意冷卻機構的冷卻部,冷卻·固化熔化鐵,能夠容易利用設在其下游側的排出裝置掏出。此時,副生的爐渣也作為鈦爐渣排出,只要用任意的分離機構(破碎或篩選等)將其分離就可以。
此時,為使爐內的溫度能夠更順利且有效地進行還原和熔化,優選將上述熔化時的溫度設定在比還原時的溫度高100~300℃、更優選高120~250℃左右的高溫。
另外,在采用還原熔化爐時,也可以不熔化鈦爐渣。在作為顆粒鐵和爐渣粒的混合物回收排出物的情況下,在排出爐外后,進行破碎,然后通過用磁選等任意的機構進行選擇,能夠得到高鈦含量的爐渣。
此外,本發明的上述含氧化鈦爐渣的制造方法,也可以用于含氧化釩的爐渣或含氧化鈮的爐渣的制造方法。作為含氧化釩的爐渣,舉例有含鈦釩的磁鐵礦或鍋爐等的煙灰、廢催化劑。例如,向還原爐內裝入在含氧化釩及氧化鐵的原料中添加有碳質還原劑的原料,進行氧化鐵的還原,然后,通過用熔化爐將其熔化,能夠得到含氧化釩的爐渣。此外,作為含氧化鈮的物質,舉例有pyrochlore或columbite等鈮礦石。例如,向還原爐內裝入在含氧化鈮及氧化鐵的原料中添加有碳質還原劑的原料,進行氧化鐵的還原,然后,通過用熔化爐將其熔化,能夠得到含氧化鈮的爐渣。當然,在該還原和熔化中,也能夠采用還原熔化爐。
實施例實施例1如圖1所示,將預先粉碎的碳質還原劑(煤炭、固定碳分74.0%、揮發分15.5%、灰分10.5%)和鈦鐵礦(TiO244.4%、總Fe31.3(FeO36.7%)、SiO2等其他成分余份),分別通過管線1、管線2,供給各供給量調整機構3,然后,利用混合機構4(混合器)混合(混合比為煤炭10.2質量份鈦鐵礦89.8質量份),此外,作為粘合劑,外裝添加大約3%的糖蜜,同時再外裝添加大約1%的熟石灰,用造粒機5(壓粒機)形成顆粒狀(尺寸5.5cm3)的成形體。將該成形體裝入環形轉底加熱爐6,用設在爐壁上的燃燒嘴加熱,使爐內達到1200~1500℃,同時用在爐內平均滯留5~12分鐘的時間,進行氧化鐵的加熱還原,以氧化鐵的金屬化率大致達到85%的方式,調整加熱還原條件。分析了得到的鈦爐渣制造用原料的組成,為TiO246.03%、FeO6.34%、總Fe32.45%、其他余份。此外,排出的鈦爐渣制造用原料的形狀為顆粒狀。
實施例2以盡可能不與大氣接觸的方式,且在確保高溫的狀態(900℃)下,如圖1所示,在接近環形轉底加熱爐設置的加熱式熔化爐9(電弧加熱式熔化爐)中,連續裝入從上述實施例1的環形轉底加熱爐排出的鈦爐渣制造用原料,進行加熱熔化。此時,以在熔化爐內,保持一定量的熔化鐵,同時,以將進行電弧加熱的電極突出到該熔化爐渣層內的狀態通電,采用埋弧加熱方式。然后,朝該電弧加熱部附近,投入鈦爐渣制造用原料,利用電弧加熱進行熔化。在本實施方式中,由于在從還原爐排出的鈦爐渣制造用原料中內裝必要的碳分及氧化鈣分,所以,不需要碳質還原劑或追加熔劑。當在該爐內貯留規定量的熔化鐵時,從出液口向鐵液包倒入鐵液(Molten Iron),同時從設在爐側壁上的爐渣排出口適宜排出熔化爐渣(Slag),調整殘留在爐內的熔化鈦爐渣量。得到的熔化鐵的組成為C4.0%的鐵液。此外,鈦爐渣的組成為TiO270.0%。本實施例中的電弧加熱電極上的單位耗電量為大約1340KWh/tmi(mi制造的熔化鐵)。
實施例3除用如圖2所示的冷卻設備7將在上述實施例1得到的鈦爐渣制造用原料放冷到常溫以外,與實施例2同樣,用電弧加熱式熔化爐9進行熔化,制造熔化鈦爐渣和熔化鐵。
得到的熔化鐵的組成和鈦爐渣的組成,與實施例2相同,但本實施例中的電弧加熱電極上的單位耗電量為大約2020KWh/tmi(mi制造的熔化鐵)。
比較例1不將實施例1中所用的顆粒狀的成形體裝入環形轉底加熱爐(不預先進行氧化鐵的還原),裝入實施例2中采用的加熱式電爐9中,按與實施例2相同的條件,由該成形體制造熔融的鈦爐渣和熔化鐵。得到的熔化鐵的組成為C4.0%的鐵液。此外,鈦爐渣的組成為TiO269.0%。此外,在調查爐內時,發現部分爐壁耐火物損傷。本比較例中的電弧加熱電極上的單位耗電量為大約3430KWh/tmi(mi制造的熔化鐵)。
實施例4如圖3所示,對實施例1所用的顆粒狀形成體,在用環形轉底加熱爐8內進行了還原處理后,進行的熔化處理。另外,利用間隔板將該環形轉底加熱爐8的爐內隔成2個(還原區·熔化區)。在還原區,在按與上述實施例1相同的條件還原氧化鐵后,在熔化區(氣氛溫度為1300~1500℃)進行熔化,將生成的熔化鐵和鈦爐渣冷卻到大致1000℃,在凝固后,利用排出裝置排出爐外(從原料裝入到排出,大約8~15分鐘。)。得到的還原鐵具有高的鐵成色(鐵粉大約96%)。此外,鈦爐渣也具有高的鈦含有率(TiO270%)。
實施例5作為氧化鈦和氧化鐵的原料,采用在利用硫酸法制造氧化鈦時的離心工序得到的分離殘渣。另外,該殘渣的主組成為,總Fe15%~20%、H2SO410%~15%、Mg1%~2%、TiO24%~7%、其他為余份。在焙燒該殘渣去除水分或揮發成分后的殘渣中,鐵分、鎂分被氧化。相對于該焙燒后的殘渣80質量份,在作為碳質還原劑,混合20質量份的煤炭,用造粒機形成顆粒狀,在其中添加熟石灰0.6重量份,以使堿度達到CaO/SiO=1.1,形成100.6質量份的原料成形體。厚度均勻地將該原料成形體裝入以一定速度移動爐床的環形轉底加熱爐內,爐內維持1200~1500℃,在進行了原料成形體中的氧化鐵的還原后,排除爐外,得到65質量份的鈦爐渣制造用原料。分析了得到的鈦爐渣制造用原料的組成,為總Fe70%、C6%、TiO210%、MgO4%、CaO1%、SiO21%、Al2O31%。與實施例2同樣,用電弧加熱式熔化爐9,熔化處理該鈦爐渣制造用原料65質量份。
熔化后,從熔化爐得到鐵液45質量份和鈦爐渣13質量份。另外,該鐵液中鐵分為96%。此外,該爐渣中的氧化鈦為51%。
如上所述,如果采用本發明,由于能夠在短時間內進行氧化鐵的還原處理,所以,能夠在抑制二氧化鈦的還原的同時,提高氧化鐵的還原率。如此得到的本發明的鈦爐渣制造用原料,由于氧化鐵的含量少,能夠利用氧化鐵的還原反應抑制爐內溫度的降低,所以也能夠削減維持爐內溫度所需的耗電量。此外,也能夠降低熔融FeO發生量,結果,也能夠抑制爐內耐火物的損傷。并且,由于不需要像以往那樣,使爐內維持高還原性氣氛,所以能夠抑制氧化鈦還原。另外,如果加熱本發明的鈦爐渣制造用原料,由于在短時間內開始熔化,所以不產生因長時間滯留所造成的氧化鈦的還原的問題,能夠有效制造氧化鈦爐渣。
所以,如果采用本發明的方法,能夠從如鈦鐵礦等含有氧化鈦和氧化鐵的物質有效地制造鈦爐渣。
權利要求
1.一種含氧化鈦爐渣的制造方法,包含如下步驟(A)在還原熔化爐內加熱含有氧化鈦、氧化鐵、碳質還原劑的原料混合物,其中爐溫在1200~1400℃范圍內;(B)將該混合物中的氧化鐵還原形成還原鐵;(C)進一步對得到的混合物進行加熱使該還原鐵熔融而使從含氧化鈦爐渣中分離出還原鐵;和(D)向爐外排出并回收所得的含氧化鈦爐渣,其中,作為上述還原爐熔化爐,采用移動床式還原熔化爐。
2.如權利要求1所述的方法,其中,上述移動床式還原熔化爐為環形轉底加熱爐。
3.如權利要求1所述的方法,其中,上述爐在爐床的移動方向至少隔分成2個以上,在隔分的該區段中,爐床移動方向上游側作為還原區,同時爐床移動方向下游側作為加熱熔化區,在每個區段調整溫度。
4.如權利要求3所述的方法,其中,上述還原區的溫度設定在1200~1400℃,上述加熱熔化區的溫度設定在1300~1500℃,并且與該還原區的溫度相比,使該加熱熔化區的溫度高100~300℃。
5.如權利要求1所述的方法,其中,作為上述原料混合物,使用塊狀的成形體。
6.如權利要求1所述的方法,其中,上述原料混合物還含有氧化鈣源。
全文摘要
本發明的目的是提供一種含氧化鈦爐渣的制造方法,在從含有氧化鈦和氧化鐵的物質制造含氧化鈦爐渣時,能夠抑制二氧化鈦的還原,同時將耗電量抑制在最小限度,并能夠有效地制造含氧化鈦爐渣,其特征在于,用還原爐加熱含有氧化鈦、氧化鐵、碳質還原劑的原料混合物或另外含有氧化鈣源的原料混合物,在將該混合物中的氧化鐵還原形成還原鐵后,供給加熱式熔化爐,由該熔化爐加熱,熔化該還原鐵,使其與含氧化鈦爐渣分離,向爐外排出并回收得到的含氧化鈦爐渣。
文檔編號C21B13/14GK1936027SQ20061014323
公開日2007年3月28日 申請日期2003年8月29日 優先權日2002年10月8日
發明者田中英年, 宮原逸雄, 上村宏, 原田孝夫, 杉立宏志, 小林勛 申請人:株式會社神戶制鋼所