專利名稱：高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及高鈦型高爐渣的綜合利用領域，尤其是一種高鈦型高爐渣碳化的電爐 裝爐工藝。
背景技術：
在釩鈦磁鐵礦的高爐冶煉過程中，約80 90 %的Ti會進入高爐渣，這種高爐渣 通常被稱為高鈦型高爐渣。根據高爐冶煉時釩鈦磁鐵礦配比的不同，高鈦型高爐渣中TiO2 含量不同，但通常在20 29%之間。與普通的高爐渣基本為酸性的玻璃相不同，高鈦型高 爐渣是一種極為復雜且特殊的體系，主要成分為Ti、Ca、Si、Al、Mg，其次為Fe、V、Mn、P和S 等，是一種堿性渣，受渣中大量熔點高、結晶性能強的礦物組成影響，玻璃質極少，是一種熔 化性溫度高的短渣，根據成分和堿度的不同，其熔化性溫度約在1200 1400°C之間。從高鈦型高爐渣中進行鈦的分離是高鈦型高爐渣的一種重要的綜合利用途徑。而 作為一種重要的鈦分離技術，首先通過碳化高鈦型高爐渣制取TiC，再通過TiC低溫氯化制 備TiCl4，最終通過水化或鎂還原TiCl4獲得鈦白粉或海綿鈦。高鈦型高爐渣的碳化通過電爐進行，在電爐中用碳質還原劑對高爐渣進行還原碳 化處理，將鈦還原為碳化鈦，碳化處理后的高爐渣稱即為碳化渣。碳化電耗較高是碳化渣生 產成本過高的直接原因，其電費占該工序直接生產成本的85%以上。因此，冶煉電耗是高溫 碳化工序最為重要的技術指標和經濟指標。電爐還原碳化高爐渣過程中的能量消耗包括高爐冷渣的升溫、熔化及液態渣升 溫吸熱、還原劑煤的升溫及煤中灰分的熔化和升溫吸熱、TiO2與碳的還原碳化反應吸熱以 及部分還原劑碳的燃燒放熱等。從電爐還原碳化高爐渣的能量消耗看，提供裝爐高爐渣、還 原劑的溫度將有效降低碳化工序的能耗，因此為最大限度的利用高爐渣顯熱，采用熔融狀 態的高爐渣進行液態熱裝爐的設想很早就被提出。液態熱裝爐，為保證高爐渣運到碳化車間時還處于熔融狀態，且能夠順利裝入電 爐進行冶煉，要求高爐渣必須具有較好的流動性，但實際上高鈦型高爐渣是典型的短渣，其 熔化性溫度高，極易凝固結塊，因此電爐必須建在離高爐很近的地方，才有可能實現液態高 爐渣熱裝入爐，受客觀條件限制，很難實現。或者可將現有渣罐改為移動電爐，但相關設施 及實現所產生的費用難以估計，實施難度很大，很可能因此而增加成本將遠高于利用其熔 融顯熱所降低的成本，而且對其復雜附屬設施進行相關維護所產生的困難也不可小視。因 此目前，液態渣熱裝入爐的實施難度大。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能實現液態渣裝爐且容易實施、實現成本 低的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工 藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450°c以上；2)、液態高爐渣通過渣溝引入渣罐車；3)、通過高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車對液態高爐渣進行密閉保溫；4)、通過渣罐 車將渣運送至電爐，轉運時間< 2小時；5)、破開渣殼，通過導流板和導流槽將液態高爐渣 導入電爐。進一步的，在所述步驟5)之前對電爐進行預熱，預熱溫度在1200°C以上。進一步的，所述步驟2)中渣溝的敞口通過設置有耐火材料內襯的蓋子封閉。進一步的，所述步驟5)通過吊具和重錘破開渣殼。作為一種優選，所述高爐渣的堿度控制在1. 00 1. 20。進一步的，所述渣殼由渣罐車內的液態高爐渣表層凝固形成。進一步的，在步驟2)渣罐車接渣完成后，設置有向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒 堿性氧化物造渣料的步驟；該步驟通過向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣 料，提高渣罐車內高爐渣表層的局部堿度在1.2以上，在渣罐車內高爐渣表層形成初始渣
tJXi O作為一種優選，在向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中， 控制高爐渣表層的局部堿度在1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。作為一種優選，在向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的 堿性氧化物造渣料為MgO。作為一種優選，按重量百分比高爐渣的成分包括Al2O3 12 14%、MgO 8 10%、 TiO2 20 25%。本發明的有益效果是通過渣殼和渣罐車在高爐渣運送過程中形成密閉空間對高 爐渣進行保溫，渣殼和渣罐車隔絕了液態渣和外界接觸，降低了輻射熱、對流散熱，具有很 好的保溫性能，轉運時間在2小時內，按現有的渣罐車，運輸距離接近50公里，到達電爐的 渣溫在1300°C以上，在實現液態渣裝爐的同時，對現有設備改動小，容易實施、實現成本低 能。同時，渣殼在轉運過程中還能起到良好保護作用。本發明對高爐渣中賦有的熱量最大 程度的進行了保留，從而可以降低高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化 冶煉所需時間，同時避免了現有水淬渣對水資源的浪費。
具體實施例方式本發明的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫 度在1450°C以上；2)、液態高爐渣通過渣溝引入渣罐車；3)、通過高爐渣凝固形成的渣殼、 渣罐車對液態高爐渣進行密閉保溫；4)、通過渣罐車將渣運送至電爐，轉運時間< 2小時； 5)、破開渣殼，通過導流板和導流槽將液態高爐渣導入電爐。爐渣沒有確定的熔點，熔化性溫度指爐渣完全熔化為液相的溫度，或液態爐渣冷 卻時開始析出固相的溫度。因此，溫度是影響爐渣黏度的主要因素，一般黏度隨溫度升高而 降低，其中短渣在溫度超過熔化性溫度的拐點以后，黏度低但隨溫度的變化不大。通過渣殼 和渣罐車在高爐渣運送過程中形成密閉空間對高爐渣進行保溫，渣殼和渣罐車隔絕了液態 渣和外界接觸，降低輻射熱、對流散熱，具有很好的保溫性能，渣殼在轉運過程中還能起到 良好安全保障作用。本發明對高爐渣中賦有的熱量最大程度的進行了保留，從而可以降低 高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化冶煉所需時間，同時避免了現有水 淬渣對水資源的浪費。同時，本方法對現有設備改動小，容易實施、實現成本低能。
根據測算，接渣溫度在1450°C，轉運時間為2小時，到達電爐的渣溫在1300°C以 上，1300°C足以保證在各堿度、成分的條件下，將高爐渣導入電爐對渣流動性的要求；同時， 按現有渣罐車的性能，2個小時運輸距離接近50公里，足以在時間和空間上對高爐和電爐 碳化進行匹配，因此能夠實現液態渣裝爐。為了降低電爐和液態高爐渣之間的溫差，保證液態熱裝爐的順利進行，尤其是剛 開始導入液態高爐渣時可能存在的凝固現象對爐渣導入的影響，在所述步驟5)之前對電 爐進行預熱，預熱溫度在1200°C以上。為了降低將高爐渣引入渣罐車過程中的熱量損失，所述步驟2)中渣溝的敞口通 過設置有耐火材料內襯的蓋子封閉。破殼過程中，可能存在爐渣的外濺，因此為了保證操作人員的安全，所述步驟5) 通過吊具和重錘破開渣殼。高爐渣黏度和溫度的曲線，受堿度影響，因此，除溫度外，高爐渣的堿度對最終將 高爐渣導入電爐時的流動性也存在影響。另外，溫度過低、堿度過高同樣會導致渣殼增厚， 增加破殼的難度。因此，最好的，在高爐冶煉過程中，在根據高爐冶煉性能對堿度進行控制 的同時，盡量降低爐渣的堿度。針對高爐冶煉狀態的控制，爐渣黏度過高，則在滴落帶不能順利流動，降低焦炭骨 架的空隙度，增加煤氣阻力，影響高爐順行；黏度低、流動性好的爐渣有利于脫硫，黏度大、 流動性差的爐渣不利于脫硫；黏度過高的爐渣發生黏溝、渣口凝渣等現象，造成放渣困難； 黏度高的爐渣在爐內容易形成渣皮，起保護爐襯的作用，而黏度過低，流動性過好的爐渣沖 刷爐襯，縮短高爐壽命。因此，高爐冶煉堿度通常控制在1.0 1.3之間。另外，根據在不 同堿度條件下，爐渣黏度與溫度的關系曲線，當堿度小于1. 2時，爐渣的熔化性溫度較低， 相應其黏度也較低；隨著堿度的提高，熔化性溫度上升，黏度也升高。因此，為了進一步保證 熱裝爐的順利進行，避免熔化性溫帶過高，保證高爐渣的流動性，尤其是到達電爐時的流動 性，減小渣殼厚度，方便破殼，最好能控制爐渣堿度小于或等于1. 2。因此，綜合高爐和轉運 對高爐渣堿度的要求，最好的，所述高爐渣的堿度控制在1. 00 1. 20。具體運用中，堿度的 選擇根據高爐的冶煉狀態進行控制和優化。所述渣殼可以通過預制，并在接渣完成后吊裝密閉渣罐車，但操作困難，若操作時 間過長反而增加高爐渣的溫降。因此，最好的，所述渣殼由渣罐車內的液態高爐渣表層凝固 形成。所述渣殼可以在轉運過程中由渣罐車內的液態高爐渣表層凝固形成。為了實現快 速結殼，進一步減少熱量散失，在步驟2)渣罐車接渣完成后，設置有向渣罐車內高爐渣表 面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟；該步驟通過向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧 化物造渣料，提高渣罐車內高爐渣表層的局部堿度在1.2以上，在渣罐車內高爐渣表層形 成初始渣殼。通過均勻鋪撒能防止造渣料的擴散，避免對表層下方高爐渣堿度的影響，表層 高爐渣流動性的降低同樣降低了造渣料在爐渣中的擴散。堿性氧化物造渣料，可以是MgO、 Ba0、Mn0、Ca0等。熱量損失的減少，不僅有利于爐渣的液態熱裝爐，也避免了結殼過厚，方 便破殼。為了避免結殼過厚，降低造渣料的擴散深度，進一步避免對爐渣整體堿度的影響， 最好的，在向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中，控制高爐渣表層的局部堿度在1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。初始渣殼并不是撒下造渣料后立 即形成，其也由一個過程，上述初始渣殼厚度可以理解為撒下造渣料后對高爐渣表層的影 響深度。根據初始堿度、目標堿度、對應初始結殼厚度的爐渣體積，測算每平方所需要鋪撒 的造渣料的量。采用MgO時，能通過提高堿度提高爐渣的熔化性溫度，使得渣體表面結殼更迅速； MgO還能帶入較多的02_，減少Si-0、Al-0陰離子團的聚合度，降低粘度和結殼硬度，方便破 殼。因此，最好的，在向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的堿性氧 化物造渣料為MgO。在堿度相同的前提下，爐渣成分對溫度黏度曲線也有影響，就高鈦型高爐渣而言， 其主要成分包括Ca0、Si02、Mg0、Al203、Ti02，主要對溫度黏度曲線造成影響的成分包括MgO、 A1203、Ti02。堿度相同時，隨著TiO2含量的增加熔化性溫度升高；MgO對熔化性溫度的影響 和堿度有關，對于高鈦型高爐渣，隨著MgO含量的增加熔化性溫度升高，但6% 10%范圍 內，影響較小，且MgO含量在8 12%時有利于改善爐渣的穩定性和難熔性；Al2O3對熔化性 溫度的影響程度同樣和堿度有關，隨著Al2O3含量的增加熔化性溫度升高，堿度大于1. 3時 影響較小。因此，作為一種最優的方案，按重量百分比高爐渣的成分包括Al2O3 12 14%、 MgO 8 10%、TiO2 20 25%。實施例在某廠進行了工程試驗，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450°C以上，堿度為1.00 1.20，按重量百分比高爐渣 的成分包括 SiO2 20 25%、Al2O3 12 14%、CaO 26 28%、MgO 8 10%、TiO2 20 25%, V2O5 0. 3 0. 5%，渣的具體成分如表1所示；表1、高爐渣的成分列表
權利要求
高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)、控制高爐出渣溫度在1450℃以上；2)、液態高爐渣通過渣溝引入渣罐車；3)、通過高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車對液態高爐渣進行密閉保溫；4)、通過渣罐車將渣運送至電爐，轉運時間≤2小時；5)、破開渣殼，通過導流板和導流槽將液態高爐渣導入電爐。
2.如權利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在所述步驟 5)之前對電爐進行預熱，預熱溫度在1200°C以上。
3.如權利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述步驟2) 中渣溝的敞口通過設置有耐火材料內襯的蓋子封閉。
4.如權利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述步驟5) 通過吊具和重錘破開渣殼。
5.如權利要求1所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于所述高爐渣 的堿度控制在1.00 1.20。
6.如權利要求1、2、3、4或5所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于 所述渣殼由渣罐車內的液態高爐渣表層凝固形成。
7.如權利要求6所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在步驟2)渣 罐車接渣完成后，設置有向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟；該步 驟通過向渣罐車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料，提高渣罐車內高爐渣表層的局 部堿度在1. 2以上，在渣罐車內高爐渣表層形成初始渣殼。
8.如權利要求7所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在向渣罐 車內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中，控制高爐渣表層的局部堿度在 1. 20 1. 25，初始渣殼厚度在1 1. 5mm。
9.如權利要求8所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于在向渣罐車 內高爐渣表面均勻鋪撒堿性氧化物造渣料的步驟中的堿性氧化物造渣料為MgO。
10.如權利要求9所述的高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，其特征在于按重量百分 比高爐漁的成分包括Al2O3 12 14%、MgO 8 10%、TiO2 20 25%。
全文摘要
本發明涉及高鈦型高爐渣的綜合利用領域，提供了一種高鈦型高爐渣碳化的電爐裝爐工藝，包括如下步驟1)控制高爐出渣溫度在1450℃以上；2)液態高爐渣通過渣溝引入渣罐車；3)通過高爐渣凝固形成的渣殼、渣罐車對液態高爐渣進行密閉保溫；4)通過渣罐車將渣運送至電爐，轉運時間≤2小時；5)破開渣殼，通過導流板和導流槽將液態高爐渣導入電爐。通過液態渣裝爐，對高爐渣中賦有的熱量最大程度的進行了保留，從而可以降低高爐渣高溫碳化工藝的能量消耗，減少高爐渣高溫碳化冶煉所需時間，避免了現有水淬渣對水資源的浪費；同時，對現有設備改動小，容易實施、實現成本低能。適用于高鈦型高爐渣碳化的裝爐。
文檔編號C22B7/04GK101985697SQ20101053784
公開日2011年3月16日 申請日期2010年11月10日 優先權日2010年11月10日
發明者張繼東, 李良, 楊仰軍, 黃家旭 申請人:攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司