權(quán)利要求

1.一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，包括以下步驟：

使用粒煤代替塊煤進入氣化爐，增加粒煤在熔池中的流動性，避免堆積;

預(yù)還原豎爐產(chǎn)出的釩鈦磁鐵礦直接還原鐵在進入氣化爐前，加入熱破碎、熱量回收、磨選、粒煤預(yù)混工序，增加整體生產(chǎn)工藝的熱利用效率，從而減少燃料消耗;

加入熔池側(cè)吹噴槍，在對氣化爐進行循環(huán)噴吹預(yù)還原豎爐爐氣的基礎(chǔ)上，增加使用預(yù)還原豎爐放散爐氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)放散爐氣進行直接鼓風(fēng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)預(yù)還原：將釩鈦磁鐵礦精礦制備成球團礦及塊礦，或制備二元堿度在1.0~1.3范圍內(nèi)的自熔性球團，在COREX預(yù)還原豎爐中被熔融氣化爐產(chǎn)生的爐氣還原后得到還原料，還原料的主要成分及含量為TFe 60~75%，TiO2 15~25%，V2O5 0.5~1.5%，Cr2O3 0.5~1.5%;

(2)熱破碎及磨選：高溫還原料經(jīng)過換熱降溫后，再將溫度在200~500℃的還原料進行破碎，將破碎冷卻后的原料進行磨選，選出含釩富鈦料及還原鐵，將含釩富鈦料送入濕法工序進行提釩提鈦;

(3)原料預(yù)混：將破碎磨選后的直接還原鐵粒與粒煤預(yù)混，所使用的粒煤為非焦煤或半焦，粒煤平均粒度為5~30mm，混合后至料倉備用;

(4)氣化熔融還原：將預(yù)混的原料加入至熔融氣化爐中，通過噴槍噴吹燃料及純氧的燃燒來維持熔池溫度在1450℃以上，控制爐內(nèi)氣氛、添加溶劑的方式來調(diào)節(jié)渣的成分，維持渣中的TiO2含量5~10%，碳氮化鈦的含量1~5%，黏度0.1~1.5Pa·s;鐵水中TFe 95~99%，TiO20.1~1%，V2O5 0.1~0.5%，Cr2O3 1~3%;

(5)放散爐氣側(cè)吹：整個預(yù)還原豎爐工藝流程中產(chǎn)生的爐氣被直接回收，與堿性氧氣轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的放散爐氣在中繼熱風(fēng)爐內(nèi)按體積分?jǐn)?shù)20~80%進行混合，通過側(cè)吹噴槍調(diào)整位置，噴吹至渣鐵界面層中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分及含量為TFe 55~65%，TiO2 15~25%，V2O5 0.5~1.5%，Cr2O30.5~1.5%，其余為SiO2、CaO、Al2O3、MgO;預(yù)還原豎爐內(nèi)的溫度維持在1000~1250℃之間，以保證還原反應(yīng)的有效進行。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，破碎后的還原料的平均粒度為10~30mm，溫度在60~90℃。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(2)中，磨選后的含釩富鈦料成分及含量為TFe 5~20%，TiO2 30~50%，V2O5 1~3%，Cr2O3 0.5~1.5%;還原鐵的成分及含量為TFe 90~99%，TiO2 5~15%，V2O5 0.05~0.25%，Cr2O3 0.5~1.5%。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，轉(zhuǎn)爐放散爐氣成分為CO 20~40%，CO2 30~40%，其余為N2，溫度為900~1100℃;預(yù)還原豎爐爐氣成分為CO 20~40%，CO2 40~70%，其余為CH4、SO2、H2。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，冶煉初期，渣層厚度和鐵水層厚度淺，此時渣金液面高900~1200mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.4~0.6，側(cè)吹噴槍角度65~85°，表壓強度0.1~0.25MPa，供氣強度0.8~1.6m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為50~80%，混合噴吹氣成分中CO 30~40%，CO230~40%，其余主要成分為CH4、H2，混合氣溫度800~1000℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，冶煉中期，渣層厚度和鐵水層厚度達到1500~1800mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.6~0.8，側(cè)吹噴槍角度45~65°，表壓強度0.25~0.45MPa，供氣強度1.8~2.8 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為40~60%，混合噴吹氣成分中CO 25~35%，CO2 35~45%，其余主要成分為N2，混合氣溫度為800~1000℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，冶煉末期，渣層厚度和鐵水厚度達到2000~2500mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為1.0~1.3，側(cè)吹噴槍角度25~45°，表壓強度0.15~0.25MPa，供氣強度1.0~2.0 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為20~50%，混合噴吹氣成分中CO 20~30%，CO2 40~50%，其余主要成分為N2，混合氣溫度為800~1000℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，其特征在于，所述步驟(5)中，排渣放鐵階段，由于鐵水和渣帶走熱量，爐體溫度降低至1350~1450℃，渣鐵層厚度降至900mm以下，此時調(diào)整噴槍角度在15~30°之間，位于熔池的上方，噴吹混合氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣的比例45~75%，供氣強度1.3~2.3 m3/(t·min)，混合氣中CO 25~35%，CO2 35~45%，其余主要成分為N2，爐氣溫度800~1000℃。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，具體涉及一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法。

背景技術(shù)

[0002]目前高爐煉鐵使用資源稀缺的優(yōu)質(zhì)粉礦和粉煤經(jīng)過燒結(jié)和煉焦工序分別制備人造塊礦——燒結(jié)礦和冶金焦炭。然而高爐冶煉釩鈦磁鐵礦時存在以下缺陷：

1.高爐冶煉釩鈦磁鐵礦時，幾乎全部的TiO2會富集在爐渣中，約50%的釩進入到鐵水中，造成釩、鈦資源的利用率偏低。含鈦高爐渣在焦炭的作用下，會將礦中的TiO2還原為碳化鈦TiC，并在熱空氣鼓風(fēng)的作用下，熱空氣中的N2會將TiC轉(zhuǎn)化為TiN，并與TiC固溶為碳氮化鈦TiCxNy固溶體，這種高溫固溶體會使得高爐渣的黏度急劇升高，造成爐渣稠化，造成爐料下行困難，即影響高爐順行，嚴(yán)重時會出現(xiàn)風(fēng)口涌渣，甚至“凍爐”。

[0003]2.高爐爐缸中會有焦炭堆積形成的“死料堆”，鐵水和熔渣圍繞著死料堆繼續(xù)反應(yīng)生成碳氮化鈦，會黏附在爐缸中，降低爐缸的有效容積。

[0004]3.鐵水中摻雜著碳氮化鈦進入到鐵水包后，會出現(xiàn)泡沫渣的現(xiàn)象，并造成鐵水粘稠，附著在鐵水包壁上，使用幾次后鐵水包壁大大增厚，有效容積減小。

[0005]4.碳氮化鈦的生成對軟熔帶的形態(tài)起到很大的影響，釩鈦磁鐵礦高爐的軟熔帶并非傳統(tǒng)的倒V或W型，而是多層的倒C型，透氣性很差。

[0006]5.釩鈦磁鐵礦的燒結(jié)礦質(zhì)量較差，極易出現(xiàn)還原粉化，低溫還原性較差。且生產(chǎn)過程中也存在較高的硫排放造成環(huán)境污染。

[0007]6.在釩鈦高爐生產(chǎn)過程中，與一般高爐不同，其不能爐缸溫度不能過高，也不能使用大比例富氧噴吹，否則會促進碳氮化鈦生成，因此要使用低爐溫冶煉，而低爐溫就需要低風(fēng)溫，降低了冶煉難度，但同時也降低了冶煉強度，其次，高爐中的[Si]還原過程是提供熱量的主要來源之一，釩鈦高爐需要控制[Ti]/[Si]比，以實現(xiàn)“物理熱、化學(xué)冷”的高爐操作，實際生產(chǎn)過程中，該要求很難實現(xiàn)，因為原料非常不穩(wěn)定，也就是說高爐冶煉釩鈦磁鐵礦是可行的，但是難度要較一般高爐更為高，條件更為受限。

[0008]COREX(歐冶爐)中的CO表示coal煤，RE表示reduction還原，EX表示extreme終極目標(biāo)，即直接使用煤還原來實現(xiàn)煉鐵的終極目標(biāo)，因此無需焦炭、燒結(jié)礦等鐵前工序，流程和工序相對長流程更少，成本投資和人力使用相對較低，能源消耗和污染排放相對較輕。歐冶爐繼承了高爐本身的優(yōu)點，其包括高爐的兩個部分，一是高爐上部的塊狀區(qū)，即歐冶爐的預(yù)還原豎爐部分，二是高爐的高溫熔融還原區(qū)(軟熔帶的下部)，即歐冶爐的熔融氣化爐部分。整個冶煉過程仍是從預(yù)還原豎爐上部開始，加入塊礦、球團礦、造渣溶劑，與中部加入的高溫爐氣發(fā)生間接還原反應(yīng)生成海綿鐵，隨后在熔融氣化爐的上部開始加入海綿鐵和塊煤，中下部鼓入氧氣或富氧空氣形成高溫富氧環(huán)境，下部最后渣鐵分離?？梢钥醋鳉W冶爐是一個沒有“軟熔帶”的開放性高爐，透氣性極好，整體與高爐一樣屬于高填充率型冶金反應(yīng)器，主體設(shè)備加入了爐氣凈化和調(diào)溫系統(tǒng)，對二次能源的利用率高。但歐冶爐還存在明顯的缺點，一是煤比很高，一般達到950kg/t-Fe，是現(xiàn)有同等高爐焦比(折合)的1.5倍以上，這是因為預(yù)還原豎爐還原出來的海綿鐵需要重新吸收更高的熱量來熔融，有時還需要從氣化爐拱頂側(cè)邊噴吹冷煤粉燃燒來補充熱量，因此通過非焦煤燃燒提供熱量維持熔池溫度的作用程度加大，故而消耗量增大。二是塊煤堆積在熔池底部，仍形成如高爐爐缸中的一樣的“死料堆”，死料堆的滲透性決定了渣鐵是良好的穿過死料堆從各個方向流向鐵口排出爐內(nèi)，還是不能良好的穿過死料堆而主要沿著爐缸壁環(huán)流排出爐內(nèi)，前者爐缸活躍性好，渣鐵液面穩(wěn)定，出鐵時間均勻，對爐缸壁面的沖刷更弱，明顯延長高爐壽命。而歐冶爐的塊煤為非焦煤，液體滲透性差。三是純氧鼓風(fēng)對含碳爐襯的腐蝕性高，同時對鐵水進一步氧化，氣化爐內(nèi)部溫度不均勻，爐氣煙塵量大，增加了后續(xù)爐氣處理的難度。

[0009]使用歐冶爐冶煉釩鈦磁鐵礦避免了高爐冶煉過程中存在的軟熔帶透氣性的問題，同時也無需使用燒結(jié)礦和焦炭，極大的降低了能耗和污染物的排放，此外，使用純氧噴吹鼓風(fēng)避免了氮化鈦的生成，對碳化鈦也有抑制生成和再次氧化的作用，從而改善含鈦高爐渣的高溫冶金物理化學(xué)特性，尤其是改善爐渣的潤濕性和流動性。但仍存在幾個重要的影響釩鈦磁鐵礦冶煉的問題：

1.仍然有大量碳化鈦的生成，造成泡沫渣和渣鐵難分的現(xiàn)象，由于歐冶爐的出鐵方式是定期鉆開鐵口，泡沫渣和渣鐵混合物極易造成鐵口噴涌，且碳化鈦是依附死料堆生成的，碳化鈦和煤的潤濕性較好，會黏附煤顆粒進入渣鐵中，在鐵水包中繼續(xù)反應(yīng)，形成泡沫渣和鐵水包增厚的問題。

[0010]2.爐體內(nèi)熱量需求大，需要噴純氧燃燒煤粉，成本高，煤比高。且塊煤和海綿鐵混合加入到熔池中，熔池中塊煤的燃燒作用不能完全發(fā)揮出來，只能作為還原劑，極易造成含鈦高爐渣中的鈦氧化物過還原為碳化鈦。當(dāng)鉆開鐵口排渣鐵時，為了維持爐體的溫度，必須繼續(xù)燃燒煤粉，此時還極易造成爐氣泄漏等問題。

[0011]3.歐冶爐熔融氣化爐在服役時，為了節(jié)約燃料并產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)爐氣，會在氣化爐拱頂側(cè)部鼓入冷態(tài)煤粉，鼓入的冷態(tài)煤粉直接沖擊拱頂，導(dǎo)致拱頂耐火材料產(chǎn)生較大面積的剝落，為歐冶爐的安全生產(chǎn)帶來了隱患。

[0012]4.純氧噴吹會造成渣中FeO含量增加，即鐵水被氧化，鐵損增加。

[0013]需要提及的是，高爐冶煉釩鈦磁鐵礦生成碳氮化鈦的規(guī)律表明，碳氮化鈦中的氮化鈦是由碳化鈦氮化得來的，如果碳化鈦的含量不降低，本質(zhì)上對含鈦高爐渣的影響仍然明顯，而降低碳化鈦生成的充分條件之一是增加CO的分壓，必要條件是增加氧勢。

發(fā)明內(nèi)容

[0014]針對上述存在的問題，本發(fā)明公開了一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法。包括以下方法：首先，使用粒煤代替塊煤進入氣化爐，增加粒煤在熔池中的流動性，避免堆積。其次，預(yù)還原豎爐產(chǎn)出的釩鈦磁鐵礦直接還原鐵在進入氣化爐前，加入熱破碎、熱量回收、磨選、粒煤預(yù)混工序，增加整體生產(chǎn)工藝的熱利用效率，從而減少燃料消耗。熱破碎是指爐料在200~500℃溫度下破碎，破碎難度低，效率高，同時加入熱量回收工序。冷卻后與冷粒煤預(yù)混。再次，加入熔池側(cè)吹噴槍，在對氣化爐進行循環(huán)噴吹預(yù)還原豎爐爐氣的基礎(chǔ)上，增加使用預(yù)還原豎爐放散爐氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)放散爐氣進行直接鼓風(fēng)，提高爐氣質(zhì)量，且不額外增設(shè)爐氣熱回收系統(tǒng)，增加歐冶爐的熱量供應(yīng)的同時，減少碳消耗，并強化熔池攪拌，增加爐內(nèi)氧勢，降低爐氣中的粉塵。

[0015]一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，具體包括以下步驟：

(1)預(yù)還原：將釩鈦磁鐵礦精礦制備成球團礦及塊礦，或制備二元堿度在1.0~1.3范圍內(nèi)的自熔性球團，在COREX預(yù)還原豎爐中被熔融氣化爐產(chǎn)生的爐氣還原后得到還原料，還原料的主要成分及含量為TFe 60~75%，TiO215~25%，V2O5 0.5~1.5%，Cr2O30.5~1.5%;預(yù)還原過程中，原料中的鐵氧化物被還原為金屬鐵和低氧化態(tài)的釩鈦化合物。預(yù)還原豎爐內(nèi)的溫度維持在1000~1250℃之間，以保證還原反應(yīng)的有效進行;

(2)熱破碎及磨選：高溫還原料經(jīng)過出料口的水冷換熱器換熱降溫后，再將溫度在200~500℃的還原料通過傳送裝置送入破碎機進行破碎。破碎后的還原料的平均粒度為10~30mm，溫度在60~90℃。將破碎冷卻后的原料進行磨選，選出含釩富鈦料及還原鐵，將含釩富鈦料送入濕法工序進行提釩提鈦。磨選后的含釩富鈦料成分及含量為TFe 5~20%，TiO230~50%，V2O51~3%，Cr2O30.5~1.5%。還原鐵的成分及含量為TFe 90~99%，TiO25~15%，V2O50.05~0.25%，Cr2O30.5~1.5%;

(3)原料預(yù)混：將破碎磨選后的直接還原鐵粒與粒煤預(yù)混，所使用的粒煤為非焦煤或半焦(蘭炭)，粒煤平均粒度為5~30mm，混合后至料倉備用;

(4)氣化熔融還原：將預(yù)混的原料加入至熔融氣化爐中，通過噴槍噴吹煤粉、重油或天然氣等燃料及純氧的燃燒來維持熔池溫度在1450℃以上，控制爐內(nèi)氣氛、添加溶劑等方式來調(diào)節(jié)渣的成分，如渣中TiO2含量過高超過10%，則通過配入高品位鐵精粉或加入CaO、SiO2、MgO等氧化性溶劑的方式調(diào)節(jié)，當(dāng)爐內(nèi)溫度過高時降低噴吹燃料的強度，排渣放鐵時增加高溫放散爐氣的噴吹以維持熔池溫度。維持渣中的TiO2含量5~10%，碳氮化鈦的含量1~5%，黏度0.1~1.5Pa·s。鐵水中TFe 95~99%，TiO20.1~1%，V2O50.1~0.5%，Cr2O31~3%。熔化的鐵水和渣通過各自的排放口被分別排出，鐵水進一步送入煉鋼工序，而渣則作為副產(chǎn)品回收利用;

(5)放散爐氣側(cè)吹：整個預(yù)還原豎爐工藝流程中產(chǎn)生的爐氣被直接回收，與堿性氧氣轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的放散爐氣在中繼熱風(fēng)爐內(nèi)按體積分?jǐn)?shù)20~80%進行混合，通過側(cè)吹噴槍調(diào)整位置，噴吹至渣鐵界面層中。其中，轉(zhuǎn)爐放散爐氣成分(體積分?jǐn)?shù)%)為CO 20~40%，CO230~40%，其余為N2，溫度為900~1100℃。預(yù)還原豎爐爐氣成分(體積分?jǐn)?shù)%)為CO 20~40%，CO240~70%，其余為CH4、SO2、H2等。

[0016]冶煉初期，渣層厚度和鐵水層厚度較淺，此時渣金液面高約900~1200mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.4~0.6，側(cè)吹噴槍角度約65~85°，表壓強度0.1~0.25MPa，供氣強度0.8~1.6 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為50~80%，混合噴吹氣成分中CO30~40%，CO230~40%，其余主要成分為CH4、H2等，混合氣溫度800~1000℃，渣鐵攪動劇烈程度較低，還原勢高，處于初始還原造渣期，渣相逐漸增多，鐵水層逐漸變厚，但由于加入大量爐料為冷料，爐體和熔池整體溫度較低約1350~1450℃;

冶煉中期，渣層厚度和鐵水層厚度達到1500~1800mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.6~0.8，側(cè)吹噴槍角度約45~65°，表壓強度0.25~0.45MPa，供氣強度1.8~2.8 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為40~60%，混合噴吹氣成分中CO 25~35%，CO235~45%，其余主要成分為N2等，混合氣溫度為800~1000℃，此時渣鐵界面反應(yīng)劇烈，大量金屬元素被還原，渣層厚度和鐵水層厚度增加速度進一步加快，側(cè)吹攪拌作用劇烈，渣鐵界面層形成“涌泉”狀攪動漩渦，熔池中粒煤與CO2反應(yīng)生成CO氣體，上溢至熔池上方燃燒區(qū)燃燒，爐體和熔池整體溫度上升至1600~1800℃;

冶煉末期，渣層厚度和鐵水厚度達到2000~2500mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為1.0~1.3，側(cè)吹噴槍角度約25~45°，表壓強度0.15~0.25MPa，供氣強度1.0~2.0 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為20~50%，混合噴吹氣成分中CO 20~30%，CO240~50%，其余主要成分為N2等，混合氣溫度為800~1000℃，此時渣鐵界面反應(yīng)活性降低，降低噴吹強度，增大CO2比例，有降低熔池反應(yīng)烈度和爐氣煙塵的作用，促進渣層與鐵水層的分離，同時充分利用爐氣自身物理熱對爐體進行熱量補充，降低燃料的噴吹強度，爐體和熔池整體溫度仍保持在1600~1800℃;

排渣放鐵階段，由于鐵水和渣帶走熱量，爐體溫度降低至1350~1450℃左右，渣鐵層厚度降至900mm以下，此時可適當(dāng)增加放散爐氣噴吹量以維持熔池溫度，調(diào)整噴槍角度在15~30°之間，位于熔池的上方，噴吹混合氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣的比例約45~75%，供氣強度1.3~2.3 m3/(t·min)，混合氣中CO 25~35%，CO235~45%，其余主要成分為N2等，爐氣溫度800~1000℃，熔池?zé)o攪拌，熔池上方氣壓較無側(cè)吹噴槍時增加，排渣放鐵速度加快，增加了生產(chǎn)效率，爐體和熔池溫度可維持在1450~1550℃。其中，放散爐氣是指轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的爐氣中因CO的平均含量小于40%的達不到回收標(biāo)準(zhǔn)，而將被燃燒放散至大氣中的爐氣。一般預(yù)還原豎爐的爐氣也屬于低熱值爐氣，在本發(fā)明中將其用于自循環(huán)噴吹燃料之一，用以提高系統(tǒng)的能源利用率。

[0017]所述步驟(1)中，所使用的釩鈦磁鐵礦的主要成分及含量(質(zhì)量百分比%)為TFe 30~55%，TiO29~15%，V2O50.3~0.8%，Cr2O30.1~0.5%。釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分及含量為TFe55~65%，TiO215~25%，V2O50.5~1.5%，Cr2O30.5~1.5%，其余為SiO2、CaO、Al2O3、MgO等。

[0018]所述步驟(2)中，高溫還原料經(jīng)過出料口的水冷換熱器換熱降溫，避免溫度過高對傳送裝置和破碎裝置造成破壞。

[0019]所述步驟(2)中，將溫度在200~500℃的還原料通過傳送裝置送入破碎機進行破碎，爐料在200~500℃溫度下破碎，破碎難度低，效率高，同時加入熱量回收工序。

[0020]所述步驟(2)中，磨選是通過磨礦磨成一定粒度的礦粉后，通過重力選礦、強磁選礦、弱磁選礦等方式，將還原鐵與含釩富鈦料進行分離。

[0021]所述步驟(3)中，將破碎磨選后的直接還原鐵粒與粒煤預(yù)混，煤鐵質(zhì)量比優(yōu)選為0.4~1，根據(jù)經(jīng)濟性進行煤鐵的混合比例。

[0022]所述步驟(4)中，將預(yù)混的原料加入至熔融氣化爐中，通過噴槍噴吹煤粉、重油或天然氣等燃料及純氧的燃燒來維持熔池溫度在1450~1530℃。

[0023]所述步驟(4)中，全釩鈦高爐爐渣黏度現(xiàn)有平均指標(biāo)在1~3Pa·s，一般在2.5 Pa·s，而高爐爐渣黏度流動性在0.5Pa·s左右，超過1Pa·s會惡化，釩鈦高爐具有特殊性，爐渣相對粘稠。

[0024]所述步驟(5)中，放散爐氣是指不被企業(yè)回收的一部分爐氣，因為CO2含量高且CO含量不達標(biāo)導(dǎo)致熱值低，一般直接點燃放散到大氣中，因此被稱為放散爐氣。本發(fā)明中所述的CO含量的達標(biāo)率以40%為基準(zhǔn)。

[0025]所述步驟(5)中，使用預(yù)還原豎爐放散爐爐氣和轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)放散爐氣進行直接鼓風(fēng)，提高爐氣質(zhì)量，且不額外增設(shè)爐氣熱回收系統(tǒng)，增加歐冶爐的熱量供應(yīng)的同時，減少碳消耗，并強化熔池攪拌，增加爐內(nèi)氧勢，降低爐氣中的粉塵。

[0026]本發(fā)明的有益效果：

1.歐冶爐替代傳統(tǒng)高爐冶煉釩鈦磁鐵礦，避免了燒結(jié)礦原料和焦炭原料的生產(chǎn)和使用問題、以及軟熔帶透氣性問題，從而可以有效提高了冶煉過程的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

[0027]2.有效降低碳氮化鈦的生成量，消除了高爐有效容積減小的問題，提升了爐子的整體利用率。

[0028]3.熱破碎后能夠更充分地釋放爐料內(nèi)部的熱量，增加了余熱回收量和能量利用率。

[0029]4.預(yù)還原豎爐生產(chǎn)還原料后增加了熱破碎和磨選過程，增加了工藝能源回收，同時將含釩富鈦料進行分離，極大地提高了釩鈦磁鐵礦中釩、鈦資源的回收利用率。

[0030]5.加入了熔池側(cè)吹，直接作用于渣鐵界面，對熔池起到攪拌作用，促進粒煤的均勻分布，避免死料堆的形成，改善熔池的反應(yīng)性。

[0031]6.噴吹氣為CO和CO2含量較高的來自轉(zhuǎn)爐和預(yù)還原豎爐的混合放散爐氣，增加了系統(tǒng)副產(chǎn)能源的二次循環(huán)利用率，降低了系統(tǒng)能耗和碳排放。

[0032]7.充分利用了放散爐氣的物理熱，可以對爐體和熔池起到非燃燒性質(zhì)的外部供熱，減少了燃料消耗，降低了生產(chǎn)成本，提高了系統(tǒng)的能量利用率。

[0033]8.充分利用放散爐氣中的CO2調(diào)節(jié)生產(chǎn)過程，CO2作為一種弱氧化劑，可以增加渣鐵界面的氧勢，抑制TiO2過還原為TiC的同時，不會過度氧化鐵水為FeO。

[0034]9.除了放散爐氣中提供一部分CO外，CO2也會與熔池中的粒煤反應(yīng)生成CO，由于熔渣層的阻隔，在渣金界面上的CO的分壓會顯著增高，這將進一步的抑制TiC的生成，這將顯著改善含鈦高爐渣的高溫冶金物理化學(xué)特性，尤其是改善流動性。

[0035]10.即使混合氣中含有N2，TiN的轉(zhuǎn)化量也會因TiC含量的降低而降低，且TiN作為一種有益的氮化物夾雜物，對后續(xù)鋼的冶煉有增益效果。

[0036]11.放散爐氣中的CO2有降低熔池噴涌烈度，降低煙氣中粉塵的作用，同時其攪拌作用與Ar相當(dāng)，強化熔池攪拌作用有助于提高反應(yīng)效率，并且降低了爐氣中的粉塵含量，降低了對預(yù)還原豎爐的影響，有效降低爐氣煙道堵塞的風(fēng)險。

附圖說明

[0037]圖1 COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的側(cè)吹結(jié)構(gòu)示意圖。

[0038]圖2 COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的流程示意圖。

具體實施方式

[0039]一種COREX冶煉釩鈦磁鐵礦的方法，如圖1-2所示，具體包括以下步驟：

(1)預(yù)還原：釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分及含量為TFe 55~65%，TiO215~25%，V2O50.5~1.5%，Cr2O30.5~1.5%，其余為SiO2、CaO、Al2O3、MgO等。將釩鈦磁鐵礦精礦制備成球團礦及塊礦，或制備二元堿度在1.0~1.3范圍內(nèi)的自熔性球團，在COREX預(yù)還原豎爐中被熔融氣化爐產(chǎn)生的爐氣還原后得到還原料，還原料的主要成分及含量為TFe 60~75%，TiO215~25%，V2O5 0.5~1.5%，Cr2O30.5~1.5%;預(yù)還原過程中，原料中的鐵氧化物被還原為金屬鐵和低氧化態(tài)的釩鈦化合物。預(yù)還原豎爐內(nèi)的溫度維持在1000~1250℃之間，以保證還原反應(yīng)的有效進行;

(2)熱破碎及磨選：高溫還原料經(jīng)過出料口的水冷換熱器換熱降溫后，再將溫度在200~500℃的還原料通過傳送裝置送入破碎機進行破碎。破碎后的還原料的平均粒度為10~30mm，溫度在60~90℃。將破碎冷卻后的原料進行磨選，選出含釩富鈦料及還原鐵，將含釩富鈦料送入濕法工序進行提釩提鈦。磨選后的含釩富鈦料成分及含量為TFe 5~20%，TiO230~50%，V2O51~3%，Cr2O30.5~1.5%。還原鐵的成分及含量為TFe 90~99%，TiO25~15%，V2O50.05~0.25%，Cr2O30.5~1.5%;

(3)原料預(yù)混：將破碎磨選后的直接還原鐵粒與粒煤預(yù)混，煤鐵質(zhì)量比優(yōu)選為0.4~1，所使用的粒煤為非焦煤或半焦(蘭炭)，粒煤平均粒度為5~30mm，混合后至料倉備用;

(4)氣化熔融還原：將預(yù)混的原料加入至熔融氣化爐中，通過噴槍噴吹煤粉、重油或天然氣等燃料及純氧的燃燒來維持熔池溫度在1450~1530℃，控制爐內(nèi)氣氛、添加溶劑等方式來調(diào)節(jié)渣的成分，如渣中TiO2含量過高超過10%，則通過配入高品位鐵精粉或加入CaO、SiO2、MgO等氧化性溶劑的方式調(diào)節(jié)，當(dāng)爐內(nèi)溫度過高時降低噴吹燃料的強度，排渣放鐵時增加高溫放散爐氣的噴吹以維持熔池溫度。維持渣中的TiO2含量5~10%，碳氮化鈦的含量1~5%，黏度0.1~1.5Pa·s。鐵水中TFe 95~99%，TiO20.1~1%，V2O50.1~0.5%，Cr2O31~3%。熔化的鐵水和渣通過各自的排放口被分別排出，鐵水進一步送入煉鋼工序，而渣則作為副產(chǎn)品回收利用;

(5)放散爐氣側(cè)吹：整個預(yù)還原豎爐工藝流程中產(chǎn)生的爐氣被直接回收，與堿性氧氣轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的放散爐氣在中繼熱風(fēng)爐內(nèi)按體積分?jǐn)?shù)20~80%進行混合，通過側(cè)吹噴槍調(diào)整位置，噴吹至渣鐵界面層中。其中，轉(zhuǎn)爐放散爐氣成分(體積分?jǐn)?shù)%)為CO 20~40%，CO230~40%，其余為N2，溫度為900~1100℃。預(yù)還原豎爐爐氣成分(體積分?jǐn)?shù))為CO 20~40%，CO240~70%，其余為CH4、SO2、H2。具體噴吹方式如下：

冶煉初期，渣層厚度和鐵水層厚度較淺，此時渣金液面高約900~1200mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.4~0.6，側(cè)吹噴槍角度約65~85°，表壓強度0.1~0.25MPa，供氣強度0.8~1.6 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為50~80%，混合噴吹氣成分中CO30~40%，CO230~40%，其余主要成分為CH4、H2，混合氣溫度800~1000℃，渣鐵攪動劇烈程度較低，還原勢高，處于初始還原造渣期，渣相逐漸增多，鐵水層逐漸變厚，但由于加入大量爐料為冷料，爐體和熔池整體溫度較低約1350~1450℃;

冶煉中期，渣層厚度和鐵水層厚度達到1500~1800mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.6~0.8，側(cè)吹噴槍角度約45~65°，表壓強度0.25~0.45MPa，供氣強度1.8~2.8 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為40~60%，混合噴吹氣成分中CO 25~35%，CO235~45%，其余主要成分為N2等，混合氣溫度為800~1000℃，此時渣鐵界面反應(yīng)劇烈，大量金屬元素被還原，渣層厚度和鐵水層厚度增加速度進一步加快，側(cè)吹攪拌作用劇烈，渣鐵界面層形成“涌泉”狀攪動漩渦，熔池中粒煤與CO2反應(yīng)生成CO氣體，上溢至熔池上方燃燒區(qū)燃燒，爐體和熔池整體溫度上升至1600~1800℃;

冶煉末期，渣層厚度和鐵水厚度達到2000~2500mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為1.0~1.3，側(cè)吹噴槍角度約25~45°，表壓強度0.15~0.25MPa，供氣強度1.0~2.0 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為20~50%，混合噴吹氣成分中CO 20~30%，CO240~50%，其余主要成分為N2，混合氣溫度為800~1000℃，此時渣鐵界面反應(yīng)活性降低，降低噴吹強度，增大CO2比例，有降低熔池反應(yīng)烈度和爐氣煙塵的作用，促進渣層與鐵水層的分離，同時充分利用爐氣自身物理熱對爐體進行熱量補充，降低燃料的噴吹強度，爐體和熔池整體溫度仍保持在1600~1800℃;

排渣放鐵階段，由于鐵水和渣帶走熱量，爐體溫度降低至1350~1450℃左右，渣鐵層厚度降至900mm以下，此時可適當(dāng)增加放散爐氣噴吹量以維持熔池溫度，調(diào)整噴槍角度在15~30°之間，位于熔池的上方，噴吹混合氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣的比例約45~75%，供氣強度1.3~2.3 m3/(t·min)，混合氣中CO 25~35%，CO235~45%，其余主要成分為N2等，爐氣溫度800~1000℃，熔池?zé)o攪拌，熔池上方氣壓較無側(cè)吹噴槍時增加，排渣放鐵速度加快，增加了生產(chǎn)效率，爐體和熔池溫度可維持在1450~1550℃。

[0040]對比例1：高爐冶煉釩鈦磁鐵礦

目的：研究釩鈦磁鐵礦在傳統(tǒng)高爐中的冶煉效果。

[0041]礦物成分：釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分及含量為TFe：60%，TiO2：25%，V2O5：1.5%。

[0042]原料粒度：10~20mm。

[0043]冶煉溫度：1530℃。

[0044]結(jié)果：

Ti(CN)含量：6%。

[0045]黏度：2.5 Pa·s。

[0046]當(dāng)釩鈦磁鐵礦精礦中TiO2含量為25%時，高爐透氣性惡化至30%(相對于標(biāo)準(zhǔn)透氣性的百分比下降)，渣質(zhì)流動性變差，冶煉過程中出現(xiàn)了嚴(yán)重的透氣性不良問題。

[0047]實施例1：歐冶爐冶煉釩鈦磁鐵礦

目的：使用歐冶爐技術(shù)替代傳統(tǒng)高爐，并利用轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)放散爐氣作為鼓風(fēng)氣源。

[0048]礦物成分：釩鈦磁鐵礦精礦的主要成分及含量為TFe：60%，TiO2：25%，V2O5：1.5%。將釩鈦磁鐵礦精礦制備成球團礦及塊礦，或制備二元堿度在1.0~1.3范圍內(nèi)的自熔性球團，在COREX預(yù)還原豎爐中被氣化熔融爐產(chǎn)生的煤氣還原后得到還原料。預(yù)還原豎爐內(nèi)的溫度維持在1000~1250℃之間。

[0049]原料粒度：高溫還原料經(jīng)過出料口的水冷換熱器換熱降溫后，再將溫度在200~500℃的還原料通過傳送裝置送入破碎機進行破碎，破碎后的還原料的平均粒度為10~30mm，溫度在60~90℃。將破碎冷卻后的原料進行磨選，選出含釩富鈦料及還原鐵，將含釩富鈦料送入濕法工序進行提釩提鈦。磨選后的含釩富鈦料主要成分及含量為TFe 18%，TiO245%，V2O52.3%，Cr2O31.2%。還原鐵的成分為TFe 95%，TiO23.9%，V2O50.18%，Cr2O31.1%。

[0050]煤鐵混合：將破碎磨選后的直接還原鐵粒與粒煤預(yù)混，煤鐵質(zhì)量比為0.8，所使用的粒煤為半焦，粒煤平均粒度為5~30mm，其中10~25mm的占90%以上，混合后至料倉。

[0051]冶煉溫度：1500℃。

[0052]副產(chǎn)放散爐氣組成：20~35% CO，30~40% CO2，其余N2。

[0053]整個預(yù)還原豎爐工藝流程中產(chǎn)生的爐氣被直接回收，與堿性氧氣轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的放散爐氣在中繼熱風(fēng)爐內(nèi)進行混合，平均副產(chǎn)放散爐氣比例(體積分?jǐn)?shù))為：45~60%。

[0054]具體噴吹方式如下：

冶煉初期，渣層厚度和鐵水層厚度較淺，此時渣金液面高約900~1200mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.4~0.6，側(cè)吹噴槍角度約65~85°，表壓強度0.1~0.25MPa，供氣強度0.8~1.6 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為55%，混合噴吹氣成分中CO 31%，CO237%，其余主要成分為CH4、H2，混合氣溫度900℃，渣鐵攪動劇烈程度較低，還原勢高，處于初始還原造渣期，渣相逐漸增多，鐵水層逐漸變厚，但由于加入大量爐料為冷料，爐體和熔池整體溫度較低約1440℃;

冶煉中期，渣層厚度和鐵水層厚度達到1500~1800mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為0.6~0.8，側(cè)吹噴槍角度約45~65°，表壓強度0.25~0.45MPa，供氣強度1.8~2.8 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為60%，混合噴吹氣成分中CO 33%，CO245%，其余主要成分為N2等，混合氣溫度為900℃，此時渣鐵界面反應(yīng)劇烈，大量金屬元素被還原，渣層厚度和鐵水層厚度增加速度進一步加快，側(cè)吹攪拌作用劇烈，渣鐵界面層形成“涌泉”狀攪動漩渦，熔池中粒煤與CO2反應(yīng)生成CO氣體，上溢至熔池上方燃燒區(qū)燃燒，爐體和熔池整體溫度上升至1700℃;

冶煉末期，渣層厚度和鐵水厚度達到2000~2500mm，渣層厚度與鐵水層厚度的比值為1.0~1.3，側(cè)吹噴槍角度約25~45°，表壓強度0.15~0.25MPa，供氣強度1.0~2.0 m3/(t·min)，混合噴吹氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣比例為50%，混合噴吹氣成分中CO 28%，CO244%，其余主要成分為N2，混合氣溫度為900℃，此時渣鐵界面反應(yīng)活性降低，降低噴吹強度，增大CO2比例，有降低熔池反應(yīng)烈度和爐氣煙塵的作用，促進渣層與鐵水層的分離，同時充分利用爐氣自身物理熱對爐體進行熱量補充，降低燃料的噴吹強度，爐體和熔池整體溫度仍保持在1600~1800℃;

排渣放鐵階段，由于鐵水和渣帶走熱量，爐體溫度降低至1450℃左右，渣鐵層厚度降至900mm以下，此時可適當(dāng)增加放散爐氣噴吹量以維持熔池溫度，調(diào)整噴槍角度在15~30°之間，位于熔池的上方，噴吹混合氣中轉(zhuǎn)爐放散爐氣的比例約45%，供氣強度1.3~2.3 m3/(t·min)，混合氣中CO 28%，CO239%，其余主要成分為N2等，爐氣溫度900℃，熔池?zé)o攪拌，熔池上方氣壓較無側(cè)吹噴槍時增加，排渣放鐵速度加快，增加了生產(chǎn)效率，爐體和熔池溫度可維持在1540℃。

[0055]結(jié)果：

Ti(CN)含量：4%。

[0056]黏度：1.2 Pa·s。

[0057]盡管釩鈦磁鐵礦精礦中TiO2含量仍然較高，但采用歐冶爐并利用轉(zhuǎn)爐副產(chǎn)放散爐氣作為鼓風(fēng)氣源的技術(shù)使渣質(zhì)流動性顯著提高，透氣性僅惡化至10%(相對于標(biāo)準(zhǔn)透氣性的百分比下降)，透氣性問題得到有效緩解。

[0058]實施例2：提高歐冶爐中副產(chǎn)放散爐氣的使用量

目的：在實施例1的基礎(chǔ)上，增加歐冶爐鼓風(fēng)中的副產(chǎn)放散爐氣使用量，則混合氣中CO的分壓越高，以進一步減少碳氮化鈦(Ti(CN))的生成。

[0059]礦物成分：TFe：60%，TiO2：25%，V2O5：1.5%。

[0060]原料粒度：10~20mm。

[0061]冶煉溫度：1480℃。

[0062]爐氣溫度：1000℃。

[0063]副產(chǎn)放散爐氣組成：

初期36% CO，34% CO2，其余N2;

中期35% CO，43% CO2，其余N2;

末期30% CO，41% CO2，其余N2;

排渣放鐵期29% CO，38% CO2，其余N2;

側(cè)吹副產(chǎn)放散爐氣平均比例：60~75%。其中初期70%，中期75%，末期65%，排渣放鐵期60%。

[0064]結(jié)果：

Ti(CN)含量：2%。

[0065]黏度：0.7 Pa·s。

[0066]渣質(zhì)流動性進一步提高，透氣性惡化降至5%(相對于標(biāo)準(zhǔn)透氣性的百分比下降)，透氣性問題得到更有效的緩解。

[0067]分析與總結(jié)

在對比例1中，當(dāng)TiO2含量為25%時，渣中Ti(CN)含量達到6%，超過了5%的臨界值，導(dǎo)致熔渣黏度增加到2.5 Pa·s，這表明熔渣流動性較差，進而導(dǎo)致高爐透氣性惡化至30%。

[0068]實施例1顯示，歐冶爐技術(shù)能夠顯著改善渣質(zhì)流動性，即使在高TiO2含量的情況下，渣中Ti(CN)含量降低到4%，熔渣黏度為1.2 Pa·s，透氣性惡化也僅為10%。

[0069]實施例2進一步提高了透氣性，渣中Ti(CN)含量降至2%，熔渣黏度降低到0.7 Pa·s，透氣性惡化降至5%，這表明熔渣流動性非常好，透氣性問題幾乎被解決。

說明書附圖(2)