本發明屬于冶煉技術領域，尤其涉及一種轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統和方法。

背景技術：

鈦合金具有強度高而密度又小，機械性能好，韌性和抗蝕性能很好。鈦合金主要用于制作飛機發動機壓氣機部件，其次為火箭、導彈和高速飛機的結構件。鈦及其合金在一般工業應用中，用于制作電解工業的電極，發電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結構材料。此外還用于生產貯氫材料和形狀記憶合金等。

我國的鈦資源儲量非常豐富，但主要是鈦鐵礦，金紅石礦較少。國內鈦鐵礦的缺點是品位低，雜質含量高，直接用于制取金屬鈦和鈦白時，生產率低、“三廢”量大、生產成本高，不能直接滿足氯化法鈦白對原料的要求，因而常常需將其預先富集成高品位的富鈦料。

富鈦料的生產方法分為干法和濕法為主的兩大類，隨著環境問題日顯突出，不僅要提高鈦產品年產量，還必須能源消耗和環境污染問題。濕法生產因工藝復雜、生產成本高、環境污染嚴重已經基本淘汰，干法工藝生產高鈦渣，將鈦精礦直接還原，還原后進行磨選分離臺鐵、鈦，產品富鈦料酸溶性好，適于作為硫酸法鈦白的原料。但存在著還原溫度高，還原氣氛差，鈦、鐵回收率不高，富鈦料品味低的缺點。

技術實現要素：

為了解決上述問題，本發明提出一種轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統和方法，實現鈦精礦氧化焙燒與還原焙燒先后完成，氧化焙燒區氧化充分，還原焙燒區還原效果好，電爐熔化分離獲得鐵水和富鈦渣。

本發明的目的之一是提供一種轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統，包括：轉底爐和電爐，

所述轉底爐包括入料口、出料口和擋墻，

所述擋墻位于所述轉底爐的爐體內，將所述爐體內的環形空間分隔為氧化焙燒區和還原焙燒區，所述轉底爐入料口位于所述氧化焙燒區，所述轉底爐出料口位于所述還原焙燒區；

所述電爐包括入料口和出料口；

所述轉底爐出料口連接所述電爐入料口。

轉底爐爐內的環形空間被擋墻分隔為氧化焙燒區和還原焙燒區。轉底爐爐底的旋轉帶動物料運動。物料由轉底爐入料口進入氧化焙燒區，經氧化焙燒后進入還原焙燒區，還原焙燒后的物料經轉底爐出料口排出轉底爐。

本發明中，所述系統進一步包括細磨機、造球機、干燥裝置，

所述細磨機包括出料口；

所述造球機包括入料口和出料口；

所述干燥裝置包括入料口和出料口；

所述細磨機出料口連接所述造球機入料口，所述造球機出料口連接所述干燥裝置入料口，所述干燥裝置出料口連接所述轉底爐入料口。

細磨機用于將鈦精礦細磨至后續處理所需的粒度。造球機用于將混勻的鈦精礦顆粒造球。干燥裝置用于球團的干燥，為后續焙燒做準備。

本發明中，所述轉底爐進一步包括還原混合劑入口，所述還原混合劑入口位于所述還原焙燒區遠離轉底爐出料口端的爐頂。還原混合劑入口位于爐頂，便于還原混合劑進入轉底爐。還原混合劑入口設置在還原焙燒區遠離轉底爐出料口端，使得干球團進入還原被燒區時就可與還原混合劑接觸。

具體的，所述擋墻的數量為兩個，所述兩個擋墻之間環形空間的弧度為150°～180°構成所述氧化焙燒區，所述擋墻底部與所述轉底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

進一步的，所述轉底爐入料口與所述轉底爐出料口之間扇形區域的弧度為10°～20°。

本發明的另一目的是提供一種利用上述系統處理鈦精礦的方法，包括步驟：

A、將鈦精礦細磨造球，干燥后獲得干球團；

B、將所述干球團送入所述轉底爐，先進行氧化焙燒，后進行還原焙燒，獲得金屬化球團，還原混合劑由所述還原混合劑入口進入轉底爐，在所述干球團進入所述還原焙燒區時將所述干球團均勻覆蓋一層還原混合劑；

C、將所述金屬化球團送入所述電爐熔化，熔化后熔清20～40min，出鐵留渣獲得鐵水和富鈦渣。

具體的，所述氧化焙燒區溫度為800～1000℃，所述還原焙燒區溫度為1100～1300℃，所述轉底爐的爐底旋轉一周時間為2～5h。

本發明中，步驟A中將所述鈦精礦細磨至粒度≤200目的鈦精礦占的質量百分比在80％以上，所述干球團粒徑為10～20mm。

作為優選的實施方式，所述還原混合劑包含碳酸鈉和還原劑，所述碳酸鈉：還原劑的質量比＝1:4～10。

本發明中，所述還原劑中碳的質量成分不低于80％，所述還原劑粒度為2～5mm；所述碳酸鈉粒度為0.5～2.5mm。

氧化焙燒是在氧化氣氛中進行的，通過氧化焙燒使礦石中的某些成分發生氧化反應。氧化過程也是難選及復合氧化物充分分解及發生晶型轉變過程，晶型轉變時膨脹系數的變化使礦石爆裂粉化，從而改善了礦石的還原性能。鈦精礦經氧化焙燒后還原，鐵的氧化物被還原成金屬鐵而鈦的氧化物不被還原，通過電爐熔化分離，獲得鐵水和富鈦渣，碳酸鈉的加入為了增強鐵氧化物的還原。

本發明提供的轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統和方法，將轉底爐分隔為氧化焙燒區和還原焙燒區，實現了物料的氧化焙燒與還原焙燒一體完成；物料經氧化焙燒區氧化后還原，還原效果好；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區干球團的顯熱，熔化分離采用熱裝金屬化球團，能耗小、成本低。

附圖說明

圖1是本發明的轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統的示意圖；

圖2是本發明的轉底爐還原劑入口的局部示意圖；

圖3是本發明系統處理鈦精礦的方法流程示意圖。

圖中：

1-細磨機；2-造球機；3-干燥裝置；4-轉底爐；

401-轉底爐入料口；402-轉底爐出料口；403-擋墻；404-氧化焙燒區；405-還原焙燒區；406-還原混合劑入口；

5-電爐。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發明的方案及其各個方面的優點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發明的限制。

如圖1所示，本發明實施例提供一種轉底爐聯合電爐處理鈦精礦的系統，包括：細磨機1、造球機2、干燥裝置3、轉底爐4和電爐5。

細磨機1包括入料口和出料口。細磨機1用于將鈦精礦細磨至后續處理所需的粒度。

造球機2包括入料口和出料口。造球機2用于將混勻的鈦精礦顆粒造球。球狀的物料更利于在轉底爐中均勻受熱。合適的球團粒度使球團傳熱良好，達到良好的還原效果。

干燥裝置3包括入料口和出料口。干燥裝置3用于球團的干燥，為后續焙燒做準備。

轉底爐4用于干球團的氧化焙燒和還原焙燒。

如圖1和圖2所示，轉底爐4包括入料口401、出料口402、擋墻403和還原劑混合入口406。擋墻403位于轉底爐的爐體內，將爐體內的環形空間分隔為氧化焙燒區404和還原焙燒區405。轉底爐入料口401位于氧化焙燒區404，轉底爐出料口402位于還原焙燒區405，還原混合劑入口406位于還原焙燒區405。

圖1和圖2中的虛線箭頭表示轉底爐中物料的運動方向。轉底爐4的爐體和爐底限定出環形空間。轉底爐4爐底的旋轉帶動物料運動。物料由轉底爐入料口401進入氧化焙燒區404，經氧化焙燒后進入還原焙燒區405，還原焙燒后的物料經轉底爐出料口402排出轉底爐。經轉底爐4處理的物料進入電爐5，經處理后獲得產品。

如圖2所示，還原混合劑入口406位于爐頂，便于還原混合劑進入轉底爐4。還原混合劑入口406設置在還原焙燒區405遠離轉底爐出料口端，與擋墻403有一定距離，使得干球團進入還原被燒區405時就可與還原混合劑接觸。

電爐5包括入料口和出料口。電爐5用于熔化金屬化球團，獲得鐵水和富鈦渣。

細磨機1出料口連接造球機2入料口，造球機2出料口連接干燥裝置3入料口，干燥裝置3出料口連接轉底爐4入料口，轉底爐4出料口連接電爐5入料口。

具體的，擋墻403的數量為兩個，兩個擋墻之間環形空間的弧度為150°～180°構成氧化焙燒區404，擋墻403底部與轉底爐的爐底上表面的距離為10～20cm。擋墻403底部到轉底爐的爐底上表面的距離既要保證物料的順利通過，又要保證氧化焙燒區氣氛和還原焙燒區氣氛不互相干擾。

進一步的，本發明實施例中轉底爐入料口401與轉底爐出料口402之間扇形區域的弧度為10°～20°。

本發明實施例中，氧化焙燒是在氧化氣氛中進行的，通過氧化焙燒使礦石中的某些成分發生氧化反應。氧化過程也是難選及復合氧化物充分分解及發生晶型轉變過程，晶型轉變時膨脹系數的變化使鐵礦石爆裂粉化，從而改善了鐵礦石的還原性能。鈦精礦經氧化焙燒后還原，鐵的氧化物被還原成金屬鐵而鈦的氧化物不被還原，通過電爐熔化分離，獲得鐵水和富鈦渣。

另一方面，如圖3所示，本發明的實施例提供一種利用上述系統處理鈦精礦的方法，包括如下步驟：

A、將鈦精礦細磨造球，干燥后獲得干球團；

B、將干球團送入轉底爐，先進行氧化焙燒，后進行還原焙燒，獲得金屬化球團，還原混合劑由還原混合劑入口進入轉底爐，在干球團進入還原焙燒區時將干球團均勻覆蓋一層還原混合劑；

C、將金屬化球團送入電爐熔化，熔化后熔清20～40min，出鐵留渣獲得鐵水和富鈦渣。

具體的，氧化焙燒區溫度為800～1000℃，物料氧化焙燒時鼓入氧氣，氧氣體積為燃料體積的10～15％，還原焙燒區溫度為1100～1300℃，轉底爐的爐底旋轉一周時間為2～5h。

本發明中，步驟A中將鈦精礦細磨至粒度≤200目的鈦精礦占的質量百分比在80％以上，干球團粒徑為10～20mm。

作為優選的實施方式，還原混合劑包含碳酸鈉和還原劑，碳酸鈉：還原劑的質量比＝1:4～10。碳酸鈉的加入為了增強鐵氧化物的還原。

本發明中，還原劑中碳的質量成分不低于80％，還原劑粒度為2～5mm；碳酸鈉粒度為0.5～2.5mm。

本發明的實施例提供的系統和方法，擋墻將轉底爐分隔為氧化焙燒區和還原焙燒區，物料的氧化焙燒與還原焙燒實現了一體完成；物料經氧化焙燒區氧化后更有利于還原；還原焙燒區充分利用氧化焙燒區干球團的顯熱，能耗小、成本低；金屬化球團熱裝進入電爐，降低了電爐的能耗。

實施例1

將某鈦精礦磨至粒度≤200目的質量占比為82.23％，造球(球團粒徑15mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，轉底爐氧化焙燒區弧度為150°，溫度控制820℃，鼓入燃料體積的12％的氧氣，還原焙燒區溫度控制1230℃，爐底旋轉一周時間為2.5h，氧化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，還原混合劑(碳酸鈉：還原煤＝1:5，其中，還原煤中C的質量成分：83.23％，粒度2～4mm，碳酸鈉粒度1～2mm)從還原混合劑入料口進入，鋪滿干球團，鋪滿還原混合劑的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出，將所述金屬化球團熱裝進入電爐熔化分離獲得鐵水和富鈦渣。

實施例2

將某鈦精礦磨至粒度≤200目的質量占比為84.87％，造球(球團粒徑10mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，轉底爐氧化焙燒區弧度為160°，溫度控制900℃，鼓入燃料體積的10％的氧氣，還原焙燒區溫度控制1150℃，爐底旋轉一周時間為4h，氧化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，還原混合劑(碳酸鈉：還原煤＝1:6，其中，還原煤中C的質量成分：81.26％，粒度2～3mm，碳酸鈉粒度0.5～1.5mm)從還原混合劑入料口進入，鋪滿干球團，鋪滿還原混合劑的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出，將所述金屬化球團熱裝進入電爐熔化分離獲得鐵水和富鈦渣。實施例3

將某鈦精礦磨至粒度≤200目的質量占比為83.26％，造球(球團粒徑16mm)，干燥后從轉底爐入料口進入，轉底爐氧化焙燒區弧度為170°，溫度控制950℃，鼓入燃料體積的15％的氧氣，還原焙燒區溫度控制1250℃，爐底旋轉一周時間為3h，氧化焙燒后的干球團進入還原焙燒區時，還原混合劑(碳酸鈉：還原煤＝1:9，其中，還原煤中C的質量成分：82.28％，粒度1～2mm，碳酸鈉粒度3～5mm)從還原混合劑入料口進入，鋪滿干球團，鋪滿還原混合劑的干球團在還原焙燒區被還原成金屬化球團從轉底爐出料口排出，將所述金屬化球團熱裝進入電爐熔化分離獲得鐵水和富鈦渣。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發明而非限制本發明的范圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發明的精神和范圍的前提下對本發明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發明的范圍之內。此外，除上下文另有所指外，以單數形式出現的詞包括復數形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。