專(zhuān)利名稱(chēng)：含氧化鈦爐渣的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氧化鈦爐渣的制造方法，具體涉及通過(guò)預(yù)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(shù)：
作為從鈦鐵礦等含有氧化鈦和氧化鐵的物質(zhì)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(gè)供給量調(diào)整機(jī)構(gòu)3調(diào)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(shí)也縮寫(xiě)為SAF)9供給碳質(zhì)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(shí)，從爐壁的取出口取出含氧化鈦爐渣。
作為此項(xiàng)技術(shù)，已知有，與焦炭等的碳質(zhì)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(guò)加熱分離熔化鐵和熔化的含氧化鈦爐渣(例如，美國(guó)專(zhuān)利第3996332號(hào))。
此外，已知有，在熔煉爐中貯留相當(dāng)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(zhì)物質(zhì)，在氣化的同時(shí)，向鐵液中投入砂鐵、鈦鐵礦等鈦原料，通過(guò)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(kāi)昭58-49622號(hào)公報(bào))。
在利用電爐(SAF)等熔化爐，進(jìn)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(jìn)行吸熱反應(yīng)即氧化鐵的還原反應(yīng)，降低爐內(nèi)溫度，所以為維持爐內(nèi)溫度，需使用大量的電力。而且，在處理工序，產(chǎn)生大量的熔化FeO，還存在該熔化FeO嚴(yán)重?fù)p傷爐內(nèi)耐火物的問(wèn)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?fàn)t內(nèi)維持高還原性的氣氛，由此出現(xiàn)該還原性氣氛也還原氧化鈦的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)上述以往技術(shù)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(zhì)制造含氧化鈦爐渣時(shí)，能夠抑制二氧化鈦的還原，同時(shí)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(wèn)題的本發(fā)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(zhì)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(shí)施該方法時(shí)，在還原上述氧化鐵，從還原爐排出后，優(yōu)選實(shí)質(zhì)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(shí)質(zhì)上不冷卻，意思是主動(dòng)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(yōu)選650℃以下、更優(yōu)選900℃以下。
此外，作為還原爐，如果采用環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐，由于容易調(diào)節(jié)爐內(nèi)溫度，能夠抑制二氧化鈦向低價(jià)的氧化物的還原，同時(shí)能夠有效地進(jìn)行氧化鐵的還原，所以?xún)?yōu)選。
本發(fā)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(zhì)還原劑的原料混合物，或進(jìn)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(duì)其進(jìn)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(dòng)床式還原熔化爐。
在本發(fā)明中，作為移動(dòng)床式還原熔化爐，推薦采用環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐。
此外，在實(shí)施上述本發(fā)明時(shí)，優(yōu)選上述爐在爐床的移動(dòng)方向至少隔成2個(gè)以上，在隔分的該區(qū)段中，爐床移動(dòng)方向上游側(cè)作為還原區(qū)，同時(shí)爐床移動(dòng)方向下游側(cè)作為加熱熔化區(qū)，在每個(gè)區(qū)段調(diào)整溫度。
此外，此時(shí)的溫度，優(yōu)選將還原區(qū)設(shè)定在1200～1500℃，加熱熔化區(qū)設(shè)定在1300～1500℃，并且與該還原區(qū)的溫度相比，使該加熱熔化區(qū)的溫度高即100～300℃。
在本發(fā)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(guò)采用塊狀化的成形體，能夠提高還原熔化爐或還原爐內(nèi)的導(dǎo)熱效率，能夠提高生產(chǎn)性。


圖1是表示一例本發(fā)明的實(shí)施方式的概略圖。
圖2是表示一例本發(fā)明的實(shí)施方式的概略圖。
圖3是表示一例本發(fā)明的實(shí)施方式的概略圖。
圖4是表示以往的實(shí)施方式的概略圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明者們發(fā)現(xiàn)，在從含有氧化鈦、氧化鐵及碳質(zhì)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(chēng)為鈦爐渣)時(shí)，如果使用移動(dòng)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(dá)到上述目的，如此完成本發(fā)明。
即，已知，本發(fā)明，如果不象以往那樣，在熔化爐內(nèi)裝入原料混合物，大致同時(shí)進(jìn)行氧化鐵的還原和熔化，而按如上所述，在預(yù)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(nèi)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(fā)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(shí)還原二氧化鈦的問(wèn)題。
所謂本發(fā)明所用的原料混合物，為混合有氧化鈦、氧化鐵及碳質(zhì)還原劑的原料混合物或再含有氧化鈣源的原料混合物。關(guān)于氧化鈦和氧化鐵的種類(lèi)，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(jī)的殘?jiān)蜻^(guò)濾后的殘?jiān)蛘咴诓捎没诼确ǖ穆然癄t后分離的殘?jiān)妊趸伝蜮佒圃鞎r(shí)的副產(chǎn)物。此外，只要根據(jù)需要調(diào)合這些原料就可以，例如，可以通過(guò)添加鐵礦石或煉鐵粉塵等調(diào)整氧化鐵量，或通過(guò)添加金紅石、銳鈦礦、合成金紅石等，也可以調(diào)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(shí)添加碳質(zhì)還原劑，所以?xún)?yōu)選。以下，作為代表例，說(shuō)明混合鈦鐵礦和碳質(zhì)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(zhì)量％的氧化鈦、30％～50質(zhì)量％的氧化鐵。要有效地制造鈦爐渣，優(yōu)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(yōu)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(yōu)選10％以上、更優(yōu)選30％以上。
此外，在天然的鈦鐵礦中，作為矸石成分含有相當(dāng)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?xún)?yōu)選減小原料混合物中的含量。
作為碳質(zhì)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(jī)物的碳化物、廢塑料等。此外，碳質(zhì)還原劑的配合量也不特別限定，但優(yōu)選以該碳質(zhì)還原劑達(dá)到氧化鐵還原所需足夠量的方式，適宜變化配合量，例如，優(yōu)選以原料混合物中的固定碳的摩爾數(shù)達(dá)到與氧化鐵結(jié)合的氧的摩爾數(shù)以上的方式，進(jìn)行配合。碳的利用率，由于因原料或每種碳而異，所以?xún)?yōu)選適宜調(diào)整。還原反應(yīng)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(dāng)然，可以與該混合物一同，將碳質(zhì)還原劑裝入爐中，也可以預(yù)先敷在爐床上，但是，如果與其他原料一同，將足夠量的碳質(zhì)還原劑混和在混合物中，在還原時(shí)，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?xún)?yōu)選。
原料混合物，可以采用混合器等任意的混合機(jī)構(gòu)混和形成粉狀的上述原料，關(guān)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(yōu)選采用壓塊機(jī)、旋轉(zhuǎn)造?；驍D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(fā)明中，作為代表例，說(shuō)明顆粒狀的成形體(以下，稱(chēng)為“原料成形體”)。
在制造原料成形體時(shí)，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(diào)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(shí)生成的鈦爐渣的熔點(diǎn)的同時(shí)，也提高該鈦爐渣的流動(dòng)性，提高鈦爐渣與熔化鐵的分離性，所以?xún)?yōu)選。只要在熔化處理時(shí)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(jìn)行氧化處理，或者，也可以在熔化時(shí)另外裝入氧化鈣源。
此外，在熔化處理時(shí)，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(nèi)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(shí)，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(zhì)量和制造成本，可以根據(jù)需要使用。
在上述原料成形體的造粒中，根據(jù)需要，也可以采用膨潤(rùn)土、淀粉、熟石灰、有機(jī)粘結(jié)劑等粘合劑。
作為本發(fā)明所使用的還原熔化爐或還原爐，推薦采用移動(dòng)床式還原熔化爐(或移動(dòng)床式還原爐)。作為移動(dòng)爐床爐，只要是含有移動(dòng)式的爐床的，不特別限定，例如能夠采用直線(xiàn)格子式或環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐(RotaryHearth Furnace)等全搖動(dòng)結(jié)構(gòu)的移動(dòng)床式還原熔化爐(或移動(dòng)床式還原爐)。
移動(dòng)爐床爐，由于容易進(jìn)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(kāi)始還原氧化鈦的溫度低的溫度，能夠有選擇地在短時(shí)間內(nèi)高效率還原處理氧化鐵，所以?xún)?yōu)選。特別是環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐，由于設(shè)置所需的空間相對(duì)減小，此外也容易進(jìn)行爐內(nèi)的氣氛調(diào)整，能夠抑制還原二氧化鈦，同時(shí)提高氧化鐵的還原率，所以?xún)?yōu)選。
以下，作為代表例說(shuō)明，在作為還原熔化爐或還原爐，采用環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐時(shí)的情況，但本發(fā)明的方法不局限于環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐。
在啟動(dòng)環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐時(shí)，按規(guī)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)爐床，在該回轉(zhuǎn)爐床上，只要以原料成形體達(dá)到適宜的厚度的方式，從裝入機(jī)構(gòu)供給原料成形體就可以。裝入爐床上的原料成形體，在爐內(nèi)移動(dòng)的過(guò)程中，接受由設(shè)在爐體的壁面適宜位置上的燃燒嘴等燃燒機(jī)構(gòu)提供的燃燒熱及輻射熱，被加熱還原，此外，由于通過(guò)燃燒熱及輻射熱燃燒原料成形體中的碳質(zhì)還原劑，產(chǎn)生大量CO氣體，使?fàn)t內(nèi)保持高度的還原性氣氛，還原氧化鐵，所以容易調(diào)整爐內(nèi)的保護(hù)性氣體。而且，該碳質(zhì)還原劑，由于在提高原料成形體附近的還原勢(shì)后，通過(guò)在爐內(nèi)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(fèi)量。
在將環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐用作還原爐時(shí)，在原料成形體中的氧化鐵，在爐內(nèi)的還原性氣氛下，大致完全還原之后，優(yōu)選采用設(shè)在爐床移動(dòng)方向下游側(cè)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(shí)殘存大量氧化鐵，有時(shí)生產(chǎn)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(yīng)，降低爐內(nèi)溫度。另外，如果在熔化處理時(shí)產(chǎn)生吸熱反應(yīng)，為保持爐內(nèi)溫度，要增加耗電量，隨之也增加電極的消耗量。此外，因生產(chǎn)熔化FeO，也嚴(yán)重?fù)p傷爐內(nèi)的耐火物。因此，在熔化處理之前，優(yōu)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(jìn)行加熱熔化，有時(shí)產(chǎn)生吸熱反應(yīng)造成的上述問(wèn)題。但是，如果在確保60％以上、優(yōu)選70％以上、更優(yōu)選85％以上的還原率后，進(jìn)行下面的加熱熔化，能夠抑制吸熱反應(yīng)造成的溫度降低，能夠在不增加耗電量的情況下，穩(wěn)定進(jìn)行連續(xù)操作。當(dāng)然，通過(guò)減少氧化鐵的總量，由于也能夠減少發(fā)生的熔化FeO量，所以，也能夠盡可能地抑制爐內(nèi)耐火物的損傷。
如要使氧化鐵的還原進(jìn)行到60％以上、優(yōu)選70％以上、更優(yōu)選85％以上，優(yōu)選在爐內(nèi)溫度確保在1200～1500℃、更優(yōu)選1200～1400℃的范圍的條件下，進(jìn)行還原。因?yàn)槿绻?200～1500℃的范圍，不會(huì)還原氧化鈦，能夠有選擇地只高效率還原氧化鐵。
附帶說(shuō)明，如果加熱溫度低于1200℃，由于氧化鐵的還原反應(yīng)的進(jìn)行緩慢，必須延長(zhǎng)爐內(nèi)滯留時(shí)間，所以降低生產(chǎn)性。另外，如果加熱溫度超過(guò)1500℃，進(jìn)行二氧化鈦的還原反應(yīng)，降低作為鈦爐渣的回收率。此外，如果超過(guò)1500℃，有時(shí)在還原工序，引起含有FeO的低熔點(diǎn)爐渣的滲出，嚴(yán)重熔損爐內(nèi)耐火物，連續(xù)操作困難。另外，有時(shí)也有因原料成形體的組成或配合量在1400～1500℃的溫度區(qū)域，引起滲出現(xiàn)象。但其頻度和可能性相對(duì)較小。所以，作為還原期的適合溫度，優(yōu)選采用1200～1500℃、更優(yōu)選1200～1400℃的范圍。另外，在實(shí)際作業(yè)中，在還原期的初期，當(dāng)然也可以將爐內(nèi)溫度設(shè)定在1200℃以下，之后將溫度升高到1200～1500℃，進(jìn)行還原。
構(gòu)成原料成形體的氧化鐵或氧化鈦的比例，因碳材的種類(lèi)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(chēng)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(dòng)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(xiàn)各種形狀，這些因原料成形體的組成或還原條件等而異。
經(jīng)過(guò)還原處理得到的本發(fā)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(shí)，能夠抑制起因于氧化鐵的上述問(wèn)題，能夠削減耗電量、削減電極消耗量、降低爐內(nèi)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(shí)間內(nèi)進(jìn)行還原鐵的熔化，所以不會(huì)產(chǎn)生因長(zhǎng)時(shí)間滯留而還原二氧化鈦的問(wèn)題，從而能夠有效地制造氧化鈦爐渣。
如前所述，在本發(fā)明中，由于原料中的氧化鐵，在加熱熔化處理之前，經(jīng)過(guò)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(shí)間內(nèi)熔化還原鐵，所以，能夠抑制二氧化鈦的還原。
另外，當(dāng)配合在原料成形體中的碳質(zhì)還原劑，在氧化鐵的還原處理時(shí)，在大部分被消耗的情況下，熔化處理時(shí)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(xiǎn)。因此，為避免此擔(dān)心，也可以在熔化處理時(shí)，追加裝入碳質(zhì)還原劑，控制爐內(nèi)氣氛。如果將爐內(nèi)氣氛維持在還原性，在促進(jìn)還原殘存的氧化鐵的同時(shí)，由于還原鐵的滲碳也而被摻加，降低熔點(diǎn)，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(diǎn)，有時(shí)也必須將加熱熔化的溫度提高到1500℃以上，但在實(shí)用爐中，為減輕施加給爐床耐火物的熱負(fù)荷，優(yōu)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(diǎn)，優(yōu)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(qū)，快速熔化還原鐵，優(yōu)選在熔化處理時(shí)，進(jìn)行適當(dāng)?shù)臍夥諝怏w組成的調(diào)整。
在進(jìn)行上述的加熱熔化處理時(shí)，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(jìn)行滲碳·熔化處理，也可以將原料成形體裝入移動(dòng)床式還原熔化爐，在該爐內(nèi)的還原處理中連續(xù)進(jìn)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(shí)，在還原氧化鐵后，得到的鈦爐渣制造用原料，優(yōu)選其后不連續(xù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)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(diǎn)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(huì)浪費(fèi)熱能。為此，如果以保持該高溫狀態(tài)的原樣供給加熱式熔化爐，在降低熱損耗方面也是非常實(shí)用的。由于該熱實(shí)質(zhì)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(shí)，還原爐和加熱式熔化爐也可以由溜槽等直線(xiàn)連結(jié)，也可以在一旦轉(zhuǎn)送到附著耐火物的容器后，投入加熱式熔化爐。此時(shí)，所謂的實(shí)質(zhì)上不冷卻，意思是不主動(dòng)冷卻，例如通過(guò)冷卻溜槽等裝置構(gòu)成部，進(jìn)行次要的冷卻時(shí)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(qiáng)制攪拌鐵液地用電弧高效率加熱，優(yōu)選盡可能地抑制內(nèi)附耐火物的熔損，同時(shí)高效率進(jìn)行還原和熔化。該電弧中，包含通過(guò)在浮在熔化爐內(nèi)的鐵液上的鈦爐渣內(nèi)裝入電極，通電產(chǎn)生的埋弧。此外，優(yōu)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(shè)置原料裝入部。此外，在追加裝入碳質(zhì)還原劑時(shí)，只要朝鈦爐渣制造用原料的裝入位置設(shè)置裝入機(jī)構(gòu)就可以。
在電弧加熱式熔化爐中，通過(guò)熔化裝入的鈦爐渣制造用原料，生成熔化鐵，將其逐次加進(jìn)在其前面已經(jīng)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(nèi)，按規(guī)定量貯留熔化鐵或熔化鈦爐渣時(shí)，從該熔化鈦爐的側(cè)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?xún)A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(guò)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(dòng)爐床爐(例如，環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐)內(nèi)，在作為一系列的處理工序進(jìn)行上述還原處理和熔化處理時(shí)，熔化處理，在環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐中的還原處理后，繼續(xù)將該爐內(nèi)溫度升高到1300～1500℃，如果采用還原部分殘留的氧化鐵，同時(shí)熔化生成的還原鐵的2段加熱方式，能夠與還原鐵一同穩(wěn)定、高效率制造氧化鈦。因此，在采用如此的2段加熱方式時(shí)，例如通過(guò)隔壁，在爐床的移動(dòng)方向，至少將環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐內(nèi)隔成2個(gè)以上，隔開(kāi)的區(qū)段中的上游側(cè)作為還原區(qū)，下游側(cè)作為加熱熔化區(qū)，優(yōu)選能夠在各自的區(qū)段分別控制溫度及氣氛氣體組成的構(gòu)成。此外，也可以通過(guò)3個(gè)以上的隔壁，將爐內(nèi)隔成4個(gè)區(qū)段以上，如此能夠更嚴(yán)格地控制溫度和氣氛氣體組成，如此的分割區(qū)段數(shù)，能夠根據(jù)移動(dòng)床式還原熔化爐的規(guī)?；蚪Y(jié)構(gòu)等，任意增減。此外，如果在該爐內(nèi)設(shè)置具有任意冷卻機(jī)構(gòu)的冷卻部，冷卻·固化熔化鐵，能夠容易利用設(shè)在其下游側(cè)的排出裝置掏出。此時(shí)，副生的爐渣也作為鈦爐渣排出，只要用任意的分離機(jī)構(gòu)(破碎或篩選等)將其分離就可以。
此時(shí)，為使?fàn)t內(nèi)的溫度能夠更順利且有效地進(jìn)行還原和熔化，優(yōu)選將上述熔化時(shí)的溫度設(shè)定在比還原時(shí)的溫度高100～300℃、更優(yōu)選高120～250℃左右的高溫。
另外，在采用還原熔化爐時(shí)，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(jìn)行破碎，然后通過(guò)用磁選等任意的機(jī)構(gòu)進(jìn)行選擇，能夠得到高鈦含量的爐渣。
此外，本發(fā)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(nèi)裝入在含氧化釩及氧化鐵的原料中添加有碳質(zhì)還原劑的原料，進(jìn)行氧化鐵的還原，然后，通過(guò)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(zhì)，舉例有pyrochlore或columbite等鈮礦石。例如，向還原爐內(nèi)裝入在含氧化鈮及氧化鐵的原料中添加有碳質(zhì)還原劑的原料，進(jìn)行氧化鐵的還原，然后，通過(guò)用熔化爐將其熔化，能夠得到含氧化鈮的爐渣。當(dāng)然，在該還原和熔化中，也能夠采用還原熔化爐。
實(shí)施例實(shí)施例1如圖1所示，將預(yù)先粉碎的碳質(zhì)還原劑(煤炭、固定碳分74.0％、揮發(fā)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(guò)管線(xiàn)1、管線(xiàn)2，供給各供給量調(diào)整機(jī)構(gòu)3，然后，利用混合機(jī)構(gòu)4(混合器)混合(混合比為煤炭10.2質(zhì)量份鈦鐵礦89.8質(zhì)量份)，此外，作為粘合劑，外裝添加大約3％的糖蜜，同時(shí)再外裝添加大約1％的熟石灰，用造粒機(jī)5(壓粒機(jī))形成顆粒狀(尺寸5.5cm3)的成形體。將該成形體裝入環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐6，用設(shè)在爐壁上的燃燒嘴加熱，使?fàn)t內(nèi)達(dá)到1200～1500℃，同時(shí)用在爐內(nèi)平均滯留5～12分鐘的時(shí)間，進(jìn)行氧化鐵的加熱還原，以氧化鐵的金屬化率大致達(dá)到85％的方式，調(diào)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T(mén)iO246.03％、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(shí)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(tài)(900℃)下，如圖1所示，在接近環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐設(shè)置的加熱式熔化爐9(電弧加熱式熔化爐)中，連續(xù)裝入從上述實(shí)施例1的環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐排出的鈦爐渣制造用原料，進(jìn)行加熱熔化。此時(shí)，以在熔化爐內(nèi)，保持一定量的熔化鐵，同時(shí)，以將進(jìn)行電弧加熱的電極突出到該熔化爐渣層內(nèi)的狀態(tài)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(jìn)行熔化。在本實(shí)施方式中，由于在從還原爐排出的鈦爐渣制造用原料中內(nèi)裝必要的碳分及氧化鈣分，所以，不需要碳質(zhì)還原劑或追加熔劑。當(dāng)在該爐內(nèi)貯留規(guī)定量的熔化鐵時(shí)，從出液口向鐵液包倒入鐵液(Molten Iron)，同時(shí)從設(shè)在爐側(cè)壁上的爐渣排出口適宜排出熔化爐渣(Slag)，調(diào)整殘留在爐內(nèi)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T(mén)iO270.0％。本實(shí)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(shí)施例3除用如圖2所示的冷卻設(shè)備7將在上述實(shí)施例1得到的鈦爐渣制造用原料放冷到常溫以外，與實(shí)施例2同樣，用電弧加熱式熔化爐9進(jìn)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(shí)施例2相同，但本實(shí)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(shí)施例1中所用的顆粒狀的成形體裝入環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐(不預(yù)先進(jìn)行氧化鐵的還原)，裝入實(shí)施例2中采用的加熱式電爐9中，按與實(shí)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T(mén)iO269.0％。此外，在調(diào)查爐內(nèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)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(shí)施例4如圖3所示，對(duì)實(shí)施例1所用的顆粒狀形成體，在用環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐8內(nèi)進(jìn)行了還原處理后，進(jìn)行的熔化處理。另外，利用間隔板將該環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐8的爐內(nèi)隔成2個(gè)(還原區(qū)·熔化區(qū))。在還原區(qū)，在按與上述實(shí)施例1相同的條件還原氧化鐵后，在熔化區(qū)(氣氛溫度為1300～1500℃)進(jìn)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(shí)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(shí)的離心工序得到的分離殘?jiān)Ａ硗?，該殘?jiān)闹鹘M成為，總Fe15％～20％、H2SO410％～15％、Mg1％～2％、TiO24％～7％、其他為余份。在焙燒該殘?jiān)コ只驌]發(fā)成分后的殘?jiān)?，鐵分、鎂分被氧化。相對(duì)于該焙燒后的殘?jiān)?0質(zhì)量份，在作為碳質(zhì)還原劑，混合20質(zhì)量份的煤炭，用造粒機(jī)形成顆粒狀，在其中添加熟石灰0.6重量份，以使堿度達(dá)到CaO/SiO＝1.1，形成100.6質(zhì)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(dòng)爐床的環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐內(nèi)，爐內(nèi)維持1200～1500℃，在進(jìn)行了原料成形體中的氧化鐵的還原后，排除爐外，得到65質(zhì)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(shí)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(zhì)量份。
熔化后，從熔化爐得到鐵液45質(zhì)量份和鈦爐渣13質(zhì)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(fā)明，由于能夠在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)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(shí)，提高氧化鐵的還原率。如此得到的本發(fā)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(yīng)抑制爐內(nèi)溫度的降低，所以也能夠削減維持爐內(nèi)溫度所需的耗電量。此外，也能夠降低熔融FeO發(fā)生量，結(jié)果，也能夠抑制爐內(nèi)耐火物的損傷。并且，由于不需要像以往那樣，使?fàn)t內(nèi)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(fā)明的鈦爐渣制造用原料，由于在短時(shí)間內(nèi)開(kāi)始熔化，所以不產(chǎn)生因長(zhǎng)時(shí)間滯留所造成的氧化鈦的還原的問(wèn)題，能夠有效制造氧化鈦爐渣。
所以，如果采用本發(fā)明的方法，能夠從如鈦鐵礦等含有氧化鈦和氧化鐵的物質(zhì)有效地制造鈦爐渣。
權(quán)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(nèi)加熱含有氧化鈦、氧化鐵、碳質(zhì)還原劑的原料混合物，其中爐溫在1200～1400℃范圍內(nèi)；(B)將該混合物中的氧化鐵還原形成還原鐵；(C)進(jìn)一步對(duì)得到的混合物進(jìn)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(dòng)床式還原熔化爐。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述移動(dòng)床式還原熔化爐為環(huán)形轉(zhuǎn)底加熱爐。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述爐在爐床的移動(dòng)方向至少隔分成2個(gè)以上，在隔分的該區(qū)段中，爐床移動(dòng)方向上游側(cè)作為還原區(qū)，同時(shí)爐床移動(dòng)方向下游側(cè)作為加熱熔化區(qū)，在每個(gè)區(qū)段調(diào)整溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，上述還原區(qū)的溫度設(shè)定在1200～1400℃，上述加熱熔化區(qū)的溫度設(shè)定在1300～1500℃，并且與該還原區(qū)的溫度相比，使該加熱熔化區(qū)的溫度高100～300℃。
5.如權(quán)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(quán)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(fā)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(zhì)制造含氧化鈦爐渣時(shí)，能夠抑制二氧化鈦的還原，同時(shí)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(zhì)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(hào)C21B13/14GK1936027SQ20061014323
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2003年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月8日
發(fā)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(qǐng)人:株式會(huì)社神戶(hù)制鋼所