本發(fā)明涉及金屬顆粒制備
技術領域：
，具體涉及半鋼?；ㄉa鐵粉和蒸汽高效利用的方法。
背景技術：
：攀枝花地區(qū)有著豐富的鈦資源，其儲量位居世界鈦資源前列。通過冶煉鈦渣得富鈦原料已成為開發(fā)攀西鈦資源的重要途徑。冶煉過程參見圖1，以鈦精礦和鈦渣為原材料，經(jīng)過酸解、溶解還原、沉降、水解、煅燒等工序，得到鈦白粉。在酸解階段，鈦精礦、鈦渣顆粒和濃硫酸的酸—料混合物，需要利用空氣進行噴吹攪拌并利用蒸汽進行攪拌；在溶解還原階段，由于酸解工序得到的鈦液中含有Fe3+，會影響鈦白粉的白度指標，因此需要加入還原鐵粉將Fe3+還原成Fe2+。工業(yè)用蒸汽價格120～240元/t，還原用鐵粉價格為4000元/t，價格昂貴，這也是硫酸法鈦白粉生產成本高的一個原因。高鈦渣冶煉過程實際上是一個除鐵富集鈦的過程，得到主產品鈦渣和副產品半鋼，如圖2所示。鈦渣可以用來生產具有高附加值的鈦白粉，而副產品半鋼的附加值非常低。攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼年產量為8.2萬噸，半鋼能否有效利用對提高鈦精礦冶煉鈦渣的整體經(jīng)濟性有著重要影響。攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼主要化學成分如表1所示。表1攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼主要化學成分成分FeSC含量(％)97.40.351.50由于攀枝花半鋼的化學成分具有硫含量高，碳含量低的特點，難以直接利用，因此售價非常低，市場價為900元每噸。目前，半鋼的主要作為生產鑄造生鐵、球墨鑄鐵管等產品的原料。然而，無論是用來生產鑄造生鐵還是用來生產球墨鑄鐵，半鋼都必須先經(jīng)過增碳、脫硫、合金化等工序進行預處理。增碳脫硫以及合金化處理不但工藝流程長，能耗高，還存在以下幾個技術難題：(1)一般采用硅鐵進行合金化處理，每生產1噸鑄造生鐵，需要消耗25kg的硅鐵，合金化過程會對半鋼造成200℃左右的溫降；(2)半鋼中加入增碳劑，提高半鋼中的碳含量，但是增碳劑中硫含量較高，增加后續(xù)脫硫負擔，同時也會造成一定程度的溫降；(3)半鋼中加入脫硫劑，提高半鋼中的硫含量，每生產1噸鑄造生鐵，平均需要消耗13.2kg的脫硫劑，同時會造成一定程度的溫降。正是因為如此，半鋼一直都進行很好的再利用，那么，能否提出一種無需增碳脫硫就能對半鋼直接加以利用的生產工藝呢？技術實現(xiàn)要素：針對現(xiàn)有技術存在的上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種無需增碳脫硫就能對半鋼直接加以利用的生產工藝，即半鋼?；ㄉa鐵粉和蒸汽高效利用的方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：半鋼?；ㄉa鐵粉和蒸汽高效利用的方法，采用如下制備裝置，該制備裝置包括熔融半鋼注入結構、旋轉?；到y(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、金屬顆粒收集結構、冷卻水收集結構和蒸汽收集結構；熔融半鋼注入結構，所述熔融半鋼注入結構包括耐高溫的容器和塞子；所述容器的底部具有通孔，所述塞子與所述通過密封滑動配合；旋轉?；到y(tǒng)：包括霧化室、轉盤、法蘭、連接軸和驅動電機；所述霧化室位于熔融半鋼注入結構的下方，霧化室頂部具有熔融半鋼注入口，底部具有冷卻水出口和金屬顆粒出口，其中，金屬顆粒出口靠近霧化室的豎直側壁；所述通孔與熔融半鋼注入口同軸設置；所述轉盤和法蘭位于霧化室內部，轉盤固定在法蘭的上方，轉盤與熔融半鋼注入口相對設置；所述連接軸設置在法蘭的下方，且其頂部與法蘭固定連接；所述驅動電機與連接軸連接，驅動連接軸沿其中心軸轉動；冷卻系統(tǒng)：包括冷卻水和冷卻水噴出件；所述冷卻水噴出件設置在霧化室內，且位于轉盤的外周，通過噴出的冷卻水將從轉盤頂部飛濺出來的金屬顆粒冷卻；所述冷卻水噴出件為多根環(huán)形水管；所述多根環(huán)形水管固定在霧化室頂壁的內側，且位于轉盤的外側；每根環(huán)形水管的下方具有出水縫隙；所述出水縫隙沿環(huán)形水管周向一圈；金屬顆粒收集結構：包括金屬顆粒收集器；所述金屬顆粒收集器用于收集從霧化室底部排出的金屬顆粒；冷卻水收集結構：包括冷卻水收集器；所述冷卻水收集器用于收集從霧化室底部排出的冷卻水；蒸汽收集結構：包括除塵器和蒸汽儲存罐，所述除塵器的氣體進口與霧化室頂部連通，除塵器的氣體出口與蒸汽儲存罐連通；半鋼?；a鐵粉包括如下步驟：S1：啟動旋轉?；到y(tǒng)中的驅動電機，調整轉盤的轉速，使其達到目標轉速；S2：開啟冷卻系統(tǒng)，在多根環(huán)形水管下方形成多層環(huán)形水幕；S3：向旋轉?；到y(tǒng)中注入熔融半鋼，熔融半鋼流入轉盤，開始?；籗4：?；纬傻慕饘兕w粒穿過冷卻水，換熱降溫后，溫度降到粘接溫度以下，金屬顆粒到達霧化室豎直側壁，碰撞后下落，收集到金屬顆粒收集器中；冷卻水下落收集冷卻水收集器中；S5：?；^程產生的大量蒸汽經(jīng)過除塵器后，存入蒸汽儲存罐中儲存；S6：金屬顆粒收集器中的收集的溫度為200～900℃的金屬顆粒，然后，進入流化床中進行氫還原或進入帶式爐中進行氨還原，提高鐵粉顆粒金屬Fe的含量。作為優(yōu)化，所述步驟S5蒸汽儲存罐中收集的蒸汽用于硫酸法鈦白的酸解階段和溶解還原階段。作為優(yōu)化，所述冷卻水出口和金屬顆粒出口均為環(huán)形結構，且沿霧化室底壁周向設置。作為優(yōu)化，所述轉盤為頂部直徑大于底部直徑喇叭狀結構。作為優(yōu)化，所述制備裝置還包括保護罩；所述保護罩用于將所述連接軸罩住。作為優(yōu)化，所述旋轉?；到y(tǒng)還包括變頻器，所述變頻器與驅動電機連接，用于控制驅動電機的轉速。作為優(yōu)化，所述冷卻水噴出件為多個噴頭；所述噴頭固定在霧化室的內壁上；其中，靠近所述轉盤的噴頭，噴出的冷卻水與轉盤頂部邊緣有間距，靠近霧化室豎向內壁的噴頭，噴出的冷卻水與霧化室豎向內壁有間距。作為優(yōu)化，所述制備裝置還包括水循環(huán)裝置；水循環(huán)裝置：包括循環(huán)泵和輸水管；所述輸水管的一端與冷卻水收集器連通，另一端與冷卻水噴出件連通，所述循環(huán)泵安裝在輸水管上。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點：(1)對半鋼進行增碳脫硫以及合金化處理，不但工藝流程長，能耗高，還存在多個技術難題，本發(fā)明利用半鋼生產還原用鐵粉，無需增碳脫硫以及合金化等工序，不但大大降低了能耗，還極大地縮短了工藝流程，提高了生產效率。(2)現(xiàn)有硫酸法鈦白用還原鐵粉，一般采用高爐鐵水作為水霧化法生產鐵粉原料。高爐鐵水成本為2600元每噸，跟高爐鐵水相比較，攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼價格由于S含量高，C含量低，成本只有900元每噸，可以大大降低生產鐵粉的成本。(3)半鋼難以利用，售價低的一個主要原因是其S含量太高，脫硫困難且成本高。然而，利用半鋼為原料生產還原用鐵粉，作為硫酸法鈦白的還原劑，無需脫硫。因為，在硫酸法鈦白工藝中，由于利用大量硫酸進行酸解，在沉降階段，會加入脫硫劑進行脫硫。因此，無需考慮半鋼中的硫含量對其產品還原用鐵粉的影響。(4)攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼年產量為8.2萬噸，用半鋼來生產還原用鐵粉，年產值可以高達3.28億元，經(jīng)濟效益十分可觀。(5)?；^程中產生大量的蒸汽，這部分蒸汽經(jīng)除塵工序后，利用存儲罐存儲，之后應用到硫酸法鈦白的酸解階段，大大降低了蒸汽的熱量及壓力損失。(6)目前蒸汽市場價120～240元/t，因此，粒化過程產生的蒸汽應用到硫酸法鈦白的酸解階段，可以大大降低生產成本。(7)傳統(tǒng)鐵粉生產工藝，收集的鐵粉顆粒溫度為室溫溫度25℃，然后加熱到800℃～1000℃進行還原。采用轉盤粒化制備鐵粉顆粒，收集器中收集到的鐵粉顆粒，溫度范圍為200℃～900℃，進入流化床或者帶式爐中利用氫氣或者氨氣進行還原，可以大大降低達到還原溫度所需的能耗。(8)半鋼粒化得到的鐵粉顆粒和大量的蒸汽，分別應用到硫酸法鈦白的溶解還原和酸解階段，不僅回收了半鋼的部分余熱，還實現(xiàn)了物質和能量的資源優(yōu)化配置。附圖說明圖1為鈦精礦電爐冶煉鈦渣生產硫酸法鈦白流程圖。圖2為鈦精礦電爐冶煉流程圖。圖3為本發(fā)明所述制備裝置的結構示意圖。圖4為環(huán)形水管的結構示意圖。圖5為圖4中環(huán)形水管的縱截面圖。圖6本發(fā)明方法的簡圖。具體實施方式下面對本發(fā)明作進一步詳細說明。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“豎直”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。半鋼粒化法生產鐵粉和蒸汽高效利用的方法，采用如下制備裝置，該制備裝置包括熔融半鋼注入結構、旋轉粒化系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、金屬顆粒收集結構、冷卻水收集結構和蒸汽收集結構；熔融半鋼注入結構，包括耐高溫的容器2和塞子1；所述容器2的底部具有通孔，所述通孔與熔融半鋼注入口同軸設置；所述塞子1與所述通過密封滑動配合，用于控制所述通孔的暢通與阻塞。具體實施時，所述塞子1由手持部和阻塞部兩部分組成，為了方便手持，拔動和塞緊塞子，該手持部的直徑大于阻塞部，另外還可以在手持部上設置防滑紋，便于拔動塞子時，塞子脫手。旋轉?；到y(tǒng)：包括霧化室9、轉盤4、法蘭5、連接軸7和驅動電機12；所述霧化室9位于熔融半鋼注入結構的下方，霧化室9頂部具有熔融半鋼注入口，底部具有冷卻水出口和金屬顆粒出口，其中，金屬顆粒出口靠近霧化室9的豎直側壁；所述通孔與熔融半鋼注入口同軸設置；優(yōu)先地，冷卻水出口和金屬顆粒出口均設計為環(huán)形結構，且沿霧化室9底壁周向設置。這種結構更有利于快速收集冷卻水和冷卻后的金屬顆粒。環(huán)形的金屬顆粒出口靠近霧化室9的豎直側壁，這主要是因為金屬顆粒經(jīng)過冷卻水冷卻后，會打擊在霧化室9豎直側壁的內側，然后落下，將金屬顆粒出口設置在靠近霧化室9的豎直側壁能快速對金屬顆粒進行收集。環(huán)形冷卻水出口的徑向寬度大于金屬顆粒出口，這主要是因為冷卻水水量較多，為了快速收集和再利用，另外也是為了便于收集金屬顆粒，盡可能地避免冷卻水混入金屬顆粒收集器中。所述轉盤4和法蘭5位于霧化室9內部，轉盤4固定在法蘭5的上方，轉盤4與熔融半鋼注入口相對設置；優(yōu)選地，轉盤4為頂部直徑大于底部直徑喇叭狀結構。方便位于轉盤4內的熔融半鋼從轉盤頂部開口飛出，通過轉盤?；饘僖后w得到的金屬顆粒，顆粒均勻，球形度好，另外，通過轉盤?；饘僖后w制備金屬顆粒，可以通過調節(jié)金屬液體流量、轉盤直徑以及轉速大小來控制顆粒的尺寸，滿足生產需要。該轉盤4底部的外側具有一圈裙邊，裙邊上具有多個安裝孔。裙邊和安裝孔的設置主要是為了更好、更穩(wěn)固地將轉盤固定在法蘭上，盡可能地防止轉盤和法蘭發(fā)生相對轉動或移動。為了防止冷卻水對連接軸7的腐蝕，還可以增加保護罩8，該保護罩8將整個連接軸7完全罩住，從而防止冷卻水與連接軸7接觸。實施時，保護罩8上具有連接軸7頂部穿過的通孔，并在保護罩8頂部的通孔與連接軸7之間設置密封圈14，使保護罩8頂部的通孔與連接軸7之間密封可轉動配合，從而保證驅動電機12帶動連接軸7轉動時，保護罩8不轉動，同時保證冷卻水不會進入保護罩8內。具體實施時，為了方便操作，保護罩8可以同時將連接軸7和驅動電機12一并罩住。所述連接軸7設置在法蘭5的下方，且其頂部與法蘭5固定連接；所述驅動電機12與連接軸7連接，驅動連接軸7沿其中心軸轉動；所述變頻器13與驅動電機12連接，用于控制驅動電機12的轉速。變頻器13的設置主要是為了更加方便調節(jié)驅動電機12的轉速，從而可以根據(jù)不同的金屬特征，調整轉盤的轉速，增加了該金屬顆粒制備裝置的適用性。冷卻系統(tǒng)：包括冷卻水和冷卻水噴出件；所述冷卻水噴出件設置在霧化室9內，且位于轉盤4的外周，通過噴出的冷卻水將從轉盤4頂部飛濺出來的金屬顆粒冷卻；所述冷卻水噴出件為多根環(huán)形水管3；所述多根環(huán)形水管3固定在霧化室9頂壁的內側，且位于轉盤4的外側；每根環(huán)形水管3的下方具有出水縫隙；所述出水縫隙沿環(huán)形水管3周向一圈；由于多根環(huán)形水管3的底部具有出水縫隙，因此在轉盤外側形成多層水霧，從轉盤4飛濺出來的金屬顆粒，依次穿過多次水霧進行冷卻，金屬顆粒穿過水幕達到換熱效果，可以分別對金屬顆粒以及冷卻水進行收集，省去了由于金屬顆粒跟水分離的工序；另外，經(jīng)過多層水幕冷卻換熱，可以將金屬顆粒盡快降到粘接溫度以下，縮短了金屬顆粒飛行距離，減小了整個裝置的占地面積，節(jié)約了土地資源，降低了投資成本。轉盤?；c環(huán)形水幕冷卻相結合，與直接高壓水制取金屬粉末工藝相比，這種冷卻方式所需水量大大減少，既降低了生產成本，又節(jié)約了大量的水資源；轉盤?；c環(huán)形水幕冷卻相結合，金屬顆粒從轉盤邊緣以非常高的速度飛離轉盤，并在極短的時間內與冷卻水幕接觸，減少了金屬顆粒與空氣的接觸時間，大大降低了金屬顆粒表面的氧化程度。冷卻水噴出件還可以采用如下結構：冷卻水噴出件為多個噴頭；所述噴頭固定在霧化室9的內壁上；其中，靠近所述轉盤4的噴頭，噴出的冷卻水與轉盤4頂部邊緣有間距，靠近霧化室9豎向內壁的噴頭，噴出的冷卻水與霧化室9豎向內壁有間距。具體實施時，多個噴頭可以固定在霧化室9頂壁的內側，也可以固定在霧化室9豎直側壁的內側，優(yōu)選固定在霧化室9豎直側壁的內側，這樣更容易調節(jié)噴射角，防止噴出的冷卻水噴入轉盤4內或是打在霧化室9豎直側壁的內側。金屬顆粒收集結構：包括金屬顆粒收集器10；所述金屬顆粒收集器10用于收集從霧化室9底部排出的金屬顆粒，具體實施時，可以將金屬顆粒收集器10設置在霧化室9的外側，且位于霧化室9的底部，該金屬顆粒收集器10上端的開口與金屬顆粒出口相對；金屬顆粒收集器10最好為環(huán)形結構，其上端的開口與環(huán)形的金屬顆粒出口相對，將下落的金屬顆粒收集在其中。冷卻水收集結構：包括冷卻水收集器11；所述冷卻水收集器11用于收集從霧化室9底部排出的冷卻水。具體實施時，可以將冷卻水收集器11設置在霧化室9的外側，且位于霧化室9的底部，該冷卻水收集器11上端的開口與冷卻水出口相對。具體實施時，冷卻水收集器11為環(huán)形結構，其上端的開口與環(huán)形的冷卻水出口相對，將下落的冷卻水收集在其中。由于冷卻水和金屬顆粒是分開收集的，因此循環(huán)利用冷卻水非常方便，為此，該金屬顆粒制備裝置還可以包括水循環(huán)裝置；水循環(huán)裝置包括循環(huán)泵15和輸水管16；輸水管16的一端與冷卻水收集器11連通，另一端與冷卻水噴出件連通，所述循環(huán)泵15安裝在輸水管16上。金屬顆粒和冷卻水分別進行收集，冷卻水可以直接循環(huán)使用，無需其他工藝處理，即節(jié)能有環(huán)保，同時還降低了制作金屬顆粒的成本。蒸汽收集結構：包括除塵器17和蒸汽儲存罐18，所述除塵器17的氣體進口與霧化室9頂部連通，除塵器17的氣體出口與蒸汽儲存罐18連通。半鋼?；a鐵粉包括如下步驟：S1：啟動旋轉粒化系統(tǒng)中的驅動電機12，調整轉盤4的轉速，使其達到目標轉速；S2：開啟冷卻系統(tǒng)，在多根環(huán)形水管3下方形成多層環(huán)形水幕；S3：向旋轉?；到y(tǒng)中注入熔融半鋼，熔融半鋼流入轉盤4，開始?；?；S4：?；纬傻慕饘兕w粒穿過冷卻水，換熱降溫后，溫度降到粘接溫度以下，金屬顆粒到達霧化室9豎直側壁，碰撞后下落，收集到金屬顆粒收集器10中；冷卻水下落收集冷卻水收集器11中；S5：粒化過程產生的大量蒸汽經(jīng)過除塵器17后，存入蒸汽儲存罐18中儲存；S6：金屬顆粒收集器10中的收集的溫度為200～900℃的金屬顆粒，然后，進入流化床中進行氫還原或進入帶式爐中進行氨還原，提高鐵粉顆粒金屬Fe的含量。作為優(yōu)化，所述步驟S5蒸汽儲存罐18中收集的蒸汽用于硫酸法鈦白的酸解階段和溶解還原階段。實現(xiàn)了企業(yè)內部資源的優(yōu)化利用。針對攀枝花高鈦渣電爐冶煉半鋼金屬Fe含量高，S含量高，C含量低的成分特點，本發(fā)明利用半鋼來生產還原用鐵粉。利用半鋼為原料生產還原用鐵粉，作為硫酸法鈦白的還原劑，無需脫硫。因為，在硫酸法鈦白工藝中，由于利用大量硫酸進行酸解，在沉降階段，會加入脫硫劑進行脫硫。因此，無需考慮半鋼中的硫含量對其產品還原用鐵粉的影響。本發(fā)明提出以電爐冶煉副產品半鋼為原材料，采用轉盤離心?；?、水幕冷卻的方式生產還原用鐵粉以及?；^程產生大量的水蒸汽，分別應用到硫酸法鈦白的溶解還原階段和酸解階段，實現(xiàn)了企業(yè)內部資源的優(yōu)化利用。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。當前第1頁1 2 3