釩鈦磁鐵礦轉底爐煤基直接還原爐底的保護方法

專利名稱：釩鈦磁鐵礦轉底爐煤基直接還原爐底的保護方法
技術領域：
本發明涉及一種煤基直接還原用的轉底爐的護爐方法，尤其是涉及釩鈦磁 鐵礦采用通過電爐熔分所得到的鈦渣做的爐底的轉底爐爐底的保護方法。
背景技術：
轉底爐的壽命是直接還原綜合回收釩鈦磁鐵礦中多種金屬元素生產的一 個重要指標，根據我們的生產實踐表明，爐底的開裂和破損是影響轉底爐壽命 長短的決定因素。
轉底爐直接還原普通鐵礦時，由于只是回收利用鐵，其他元素不作為回收 的對象，轉底爐主要是將鐵氧化物還原成金屬鐵，這種還原出來的鐵也叫海綿 鐵，海綿鐵下一步可直接代替廢鋼，作為煉鋼的原料。對于其他鐵礦而言，因 為只回收鐵，即使雜質混入了海綿鐵中，也不會影響下一步煉鋼的要求。因此 在轉底爐還原普通鐵礦時，沒有必要用渣來保護轉底爐的爐底。
除轉底爐外，目前還沒有成功的用于釩鈦磁鐵礦的其他爐子，比如豎爐氣 體還原、沸騰爐(流態化床)氣體還原、回轉窯煤基直接還原等還原爐，爐料 在這些還原爐中是運動狀態的，主要是解決還原鐵礦的粉化、粘結等影響正常 操作的問題，不存在本發明要解決的爐底保護的問題。再比如，另外還有種還 原爐--隧道窯還原，將爐料放入坩堝內還原，爐料是不動的，隧道窯不僅爐料 有粘結蚶堝底部的問題，同時也存在粘結蚶堝壁的問題，如果要提高盛料坩堝 的使用壽命，使用鈦渣來保護坩堝也是沒有必要的。況且，采用傳統的爐、窯 還原時間長、污染嚴重、不利于大型化，因此對釩鈦》茲鐵礦，其他還原爐顯然 是不適用的。轉底爐還原爐料是不動的，要放置在爐底上，因此就出現了保護爐底的問 題。用轉底爐對一般鐵礦還原海綿鐵，目前一般提高轉底爐壽命的方法有兩個 途徑， 一種是依靠爐體結構、輕質粘土磚、粘土磚、石棉板等各種耐火材料的 配比的合理設計和合理使用，以及依靠嚴格施工及烘烤，規范爐子操作制度等。 另一種是采用沙盤爐底，即爐底工作層完全由耐火材料砂粒鋪成，兩端用澆鑄 耐火材料或預制耐火材料封檔，由于砂粒不易燒結，松散的爐底沙盤不會出現 膨脹與外移問題，從而達到保護爐底的作用。
上述已有的保護轉底爐爐底的方法的共同特點都是采用普通的耐火材料，
是不適用的，因為釩鈦磁鐵礦在將鐵氧化物在轉底爐還原為金屬鐵后，產品全 部進入電爐熔分，從而將還原出來的金屬鐵與鈦分離，得到含釩鐵水和熔分后 得到的液態鈦渣，鈦渣要破碎、包裝作為提鈦的原料使用，例如作為鈦白原料。 由于爐底的耐火材料或沙子都會嚴重污染鈦渣，會顯著降低最終通過電爐熔分 后得到的鈦渣的品位和質量。
中國專利CN1242074公開了一種延長高爐壽命的開爐方法，由'于高爐煉 鐵最終是在液態下進行渣鐵分離的，而高爐渣熔點較低，液態金屬及爐渣對高 爐爐襯耐火材料沖刷很容易損壞。為此，該專利提出的保護爐村爐底的方法是 在高爐還原條件下讓鈦生成高熔點的碳化物，在爐襯形成固態的高鈦的碳化 物，利用在高爐冶煉溫度下大量生成的碳化物與鐵水形成的固態的高鈦生鐵， 粘掛在爐襯上，防止鐵水和液態爐渣對爐襯的侵蝕，起到保護爐襯爐底的作用。 其中保護爐襯的材料，是在液態條件下使用的，高爐用鈦原料是各種含鈦原料 可用鈦鐵礦、鈦精礦等，含鈦量少的多用些，含鈦高的少用些。而且，保護層 只是僅僅在高爐開爐時、即在高爐正式投料生產之前用鈦渣或含鈦金屬料形 成，保護層形成以后再進行正常冶煉。
上述三種傳統的工藝都沒有涉及任何用鈦渣保護釩鈦磁鐵礦用轉底爐的 爐底的問題。在釩鈦磁鐵礦用轉底爐煤基直接還原的過程中，由于釩鈦礦具有 很容易粉化的特點，當釩鈦磁鐵礦在1300 140(TC的還原過程中，爐料易粘結 在爐底上，特別是含有FeO較高的爐料對爐底的侵蝕性較強，造成爐底破壞，甚至開裂。而且在轉底爐出口的出料螺旋排出還原爐料時，由于爐底粘結物的 存在，而磨損出料螺旋，需要經常修補轉底爐爐底和清理出料螺旋，給連續穩 定生產構成較大的影響和帶來了麻煩。另一方面，由于爐底耐火材料粘結物較 多被帶入熔分電爐，鈦渣被污染，影響了鈦渣品位及質量，使釩鈥磁鐵礦直接 還原最終通過電爐熔分后不能得到品位較高的鈦渣，對鈦渣的利用不利。因此， 針對上述工業生產上需要解決的問題，在釩鈦磁鐵礦直接還原過程中，如何能 保護好轉底爐的爐底是至關重要的問題。

發明內容
本發明的目的是提供一種釩鈦磁鐵礦轉底爐煤基直接還原爐底的保護方
法，采用還原工藝中產生的熔點1450。C以上的鈦渣作為軟爐底，使爐底在還原 溫度下始終保持固態下工作，避免了熔化粘結帶來的問題。而且軟爐底的損耗 可以通過定期補充一定量的鈦渣進行補充，鈦渣可以循環使用，大大降低了護 爐成本，延長了轉底爐的使用壽命。
為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案為以下的釩鈦磁鐵礦轉底爐 煤基直接還原爐底的保護方法。
將釩鈦磁鐵礦通過轉底爐還原后，被還原的爐料全部進入電爐熔分，用電 爐熔分后產出的液態鈦渣經破碎后鋪在由耐火材料砌筑的轉底爐爐底的表面 上，所述的鈦渣在轉底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個軟 爐底工作面，并且所述鈦渣的熔點在轉底爐還原過程中應能始終保持軟爐底在 固態下工作。在轉底爐連續運轉期間，通過補充前述步驟的鈦渣，保持所述軟 爐底1的工作面厚度在所述的預定的高度。
所述的用于形成軟爐底工作面的鈦渣的熔點等于或高于1450°C,其成分 (Ti02)含量〉50%。石皮碎的粒度為2~ 10mm。
所述的前面的步驟中鈦渣鋪設在轉底爐的耐火材料的爐底2表面上形成的 軟爐底1的工作面厚度的預定高度為100~200mm,當所述的軟爐底1厚度的
5預定高度因損耗而降低時，通過轉底爐的加料機可將所述的經破碎的鈦渣補充 裝入到轉底爐的爐底部，以便維持所述軟爐底1的工作面保持在所述的預定的 高度。
本發明具有如下積;f及效果
(1) 由于是用鈦渣碎塊做爐底，而鈦渣是本工藝的主要產品，來源方便， 可循環使用補充流程中的損耗，爐底制造和維護簡單、方便且經濟。
(2) 因為爐底保護材料是固態還原的條件下使用的軟爐底，可避免爐底 粘結、膨脹、侵蝕等原因而損壞爐底，維護方便。
(3) 因為是軟爐底，可避免由于爐底粘結而損壞出料螺旋，延長出料螺 旋的使用壽命；
(4) 因為是用鈦渣做爐底，即使少量被帶入電爐，也不會影響電爐熔分 得到鈦渣的成分和質量，避免了將耐火材料帶入電爐而污染鈦渣產品、影響到 鈦渣的質量的問題。


附圖l是轉底爐的爐底示意圖。
具體實施例方式
附圖是轉底爐的爐底示意圖。將釩鈦磁鐵礦通過轉底爐還原后，被還原的 爐料全部進入電爐熔分，熔分后用電爐出來的液態鈦渣1破碎到一定粒度，鋪 在由耐火材料砌筑的轉底爐爐底2的表面層上，它們上面直接接觸爐料。在鈦 渣的下面，爐底用普通耐火材料砌筑，釩鈦磁鐵礦塊料鋪放在鈦渣上面，形成 一種"軟爐底，，。因為爐底是"軟的，，就可以避免由于耐火材料爐底的膨脹、 粘結等使爐底上漲的現象發生，起到保護爐底的作用。如圖所示，由于爐底是 鈦渣碎塊形成的"軟爐底"，被還原的爐料不與鈦渣1下面的耐火材料2 (如 耐火磚或打結料)構成的爐底2直接接觸，可以達到保護鈦渣下面耐火材料的 作用和保護轉底爐爐底的目的。附圖中3是爐墻，4是水封槽。采用本發明的方法，將得到的熔點都〉1450'C的破碎到2~ 10mm碎塊的鈦 渣，鋪在轉底爐的耐火材料爐底表面上，厚度為100- 200mm。所述的鈦渣 (Ti02)含50%~85°/。均可，在鈦渣上面鋪放釩鈦磁鐵礦塊料，送入轉底爐內 進行直接還原。所述的鈦渣在轉底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間 形成一個軟爐底工作面，并且所述鈦渣的熔點在轉底爐還原過程中應能始終保 持軟爐底在固態下工作。由于轉底爐還原溫度一般在1200 ~ 1400。C范圍，最高 溫度為140(TC，如果鈦渣在還原溫度下熔化，就會與下面的耐火材料粘結，同 時也易與爐料粘結，這樣將會帶來損壞爐底及出料螺旋機的問題，因此本發明 采用大于1450。C熔點的鈦渣是必要條件。也就是說，這里讓鈦渣熔點1450°C 比最高還原溫度要高50°C,因此，在1200~ 140(TC還原溫度下，還原過程中 鈦渣不會熔化，即爐底能始終保持在固態下工作，避免產生熔化粘結帶來的問 題。而一般含50。/。TiO2以上的鈦渣熔點都在1450。C以上，是容易實現的。
轉底爐經過運行一段時間后， 一部分鈦渣可能隨金屬化球團排入了電爐 中，又通過電爐熔分循環到鈦渣中而逐漸損耗，于是轉底爐爐底的軟爐底部分 工作一段時間后，工作面將會降低，就要及時補充鈦渣，可以定期根據流失情 況補充一定量的鈦渣，即將破碎到一定粒度要求的鈦渣，通過轉底爐的加料機 裝入到轉底爐的爐底部，維持軟爐底工作面保持在預定的高度，這樣爐底可以 避免由于釩鈦磁鐵礦塊料粉化而粘結在爐底上，還可以達到循環使用的目的。 在還原爐排料時，由于是"軟爐底"，少量與鈦渣粘結一起的塊料一起排入電 爐熔分，即使爐料粘結在鈦渣表面，由于補充用來保護轉底爐的爐底的鈦渣原 料，就來自本發明工藝流程本身得到的鈦渣，成分相同，不會影響鈦渣的品位 及質量，從而大大降低了護爐成本。并且由于是"軟爐底"，即使膨脹也不會 影響爐底的壽命，對出料螺旋起到有效的保護作用。
根據本發明的另一實施方式，如圖所示，可以將轉底爐原來的耐火材料爐 底2的工作面降低100-200mm，將熔點為1450。C及以上的被破碎到2-10mm的 鈦渣1作為爐底鋪設在原來的耐火材料爐底2上，形成"軟爐底"的工作面。
本發明提出用鈦渣來形成軟爐底來保護轉底爐爐底，這種鈦渣軟爐底就是 下一步熔化分離的鈦渣，可以循環使用，這樣即使鈦渣爐底混入了金屬化球團中，進入了下一步熔分的電爐中，但是軟爐底的化學成分與熔分得到的鈦渣成 分相同，因此不會影響鈦渣產品的質量。很好地解決了 "要保證鈦渣的質量， 就不能允許雜質污染鈦渣"的技術難題。
已有的轉底爐的爐底一般都是由耐火材料砌筑的，耐火材料需要耐火度能 夠滿足轉底爐還原溫度的要求，但是由于長期使用存在急冷及急熱、熱脹冷縮 等問題，耐火材料很容易開裂，或爐底與爐料粘結而損壞。另一方面，由于膨 脹或粘結后使爐底平面上漲，當排料的出料螺旋排料時，爐底與螺旋摩擦，而 損壞出料螺旋機，造成不能連續穩定生產。本發明采用軟爐底護爐的技術原理， 可以顯著降低造成爐底耐火材料及出料螺旋損壞的幾率，避免影響穩定順利操 作的事故的發生，本發明的方法簡單、易行、維護方便，不消耗耐火材料的爐 底，是保證轉底爐設備能連續穩定生產的非常有效的措施，特別是有利于鈦渣 的下一步利用，不僅降低護爐的成本，而且經濟效果顯著。
權利要求
1.一種釩鈦磁鐵礦煤基直接還原轉底爐爐底的保護方法，該方法包括如下步驟a)將釩鈦磁鐵礦通過轉底爐還原后，被還原的爐料全部進入電爐熔分，b)用電爐熔分后產出的鈦渣經破碎后，鋪在由耐火材料砌筑的轉底爐爐底(2)的表面上，c)所述的鈦渣在轉底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個軟爐底(1)工作面，并且所述鈦渣的熔點在轉底爐還原過程中應能始終保持軟爐底(1)在固態下工作，d)在轉底爐連續運轉期間，通過補充步驟b)和c)的鈦渣，保持所述軟爐底(1)的工作面厚度在所述的預定的高度。
2. 根據權利要求1所述的轉底爐爐底的保護方法，其特征在于，所述的步 驟c)中用于形成軟爐底(1)工作面的鈦渣的熔點等于或高于1450°C。
3. 根據權利要求1所述的轉底爐爐底的保護方法，其特征在于，所述的步 驟b)中鈥渣破碎的粒度為2 ~ 10mm。
4. 根據權利要求1所述的轉底爐爐底的保護方法，其特征在于，所述的 步驟b)中鈦渣的成分TiO2含量〉50y。。
5. 根據權利要求1-4中任一個所述的轉底爐爐底的保護方法，其特征在 于，所述的步驟d)中鈦渣鋪設在轉底爐的耐火材料的爐底(2)表面上形成的 軟爐底(1)的工作面厚度的預定高度為100~ 200mm，當所述的軟爐底(1)厚 度的預定高度因損耗而降低時，通過轉底爐的加料機可將所述的經破碎的鈦渣 補充裝入到轉底爐的爐底部。
全文摘要
本發明公開了一種釩鈦磁鐵礦直接還原用的轉底爐爐底的保護方法，轉底爐爐底下部用普通耐火材料鋪設，將直接還原的金屬化球團通過電爐熔化分離后得到的鈦渣破碎到2～10mm，鋪在轉底爐的耐火材料爐底表面上。所述的鈦渣在轉底爐的耐火材料爐底表面和被還原的爐料之間形成一個軟爐底工作面，其厚度的預定高度因損耗而降低時，可將所述的經破碎的鈦渣補充裝入到轉底爐的爐底部。所述鈦渣由于熔點較高，在使用過程中可避免釩鈦磁鐵礦在1300～1400℃直接還原過程中粉化粘結爐底，因為爐底是疏松的“軟爐底”，即使膨脹也不會粘結爐底，對保護爐底和出料螺旋及保護鈦渣不受耐火材料污染，鈦渣可循環使用，降低護爐的成本，有明顯的經濟效益和社會效益。
文檔編號C21C5/48GK101514383SQ20081000818
公開日2009年8月26日 申請日期2008年2月18日 優先權日2008年2月18日
發明者李家權, 秦廷許, 范先國, 陳厚生 申請人:四川龍蟒集團有限責任公司