一種控制回轉(zhuǎn)窯氧化還原氣氛的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種控制回轉(zhuǎn)窯氧化還原氣氛的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國攀枝花一西昌地區(qū)、承德地區(qū)有豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中含有鐵、鈦、釩及一些其它伴生金屬，資源的綜合利用一直是科研工作者的研宄課題。傳統(tǒng)的“高爐一轉(zhuǎn)爐”冶煉釩鈦鐵精礦的工藝只能回收鐵、釩，而釩的綜合回收率較低(40%左右)，且鈦被廢棄在高爐渣中不能利用，鈦資源利用率低，浪費巨大，嚴重制約鈦工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近些年來，第三代冶煉技術(shù)“直接還原一電爐熔分”工藝得到快速發(fā)展，為鐵、釩、鈦的清潔分離及高效利用提供了新的機會，鐵回收率提高了 2。/『3%，釩回收率提高15%以上，直接還原新流程得到的熔分鈦渣T12含量在50%左右，也可以綜合利用。
[0003]目前，國內(nèi)外正在研宄“回轉(zhuǎn)窯直接還原一電爐熔分”工藝，進行釩鈦礦冶煉，控制窯內(nèi)還原氣氛，在高溫條件下進行選擇性還原，該技術(shù)經(jīng)濟指標相對較好。該技術(shù)具有以下優(yōu)點:(1)可用煙煤、褐煤和部分無煙煤作還原劑，因而省去了建設(shè)焦?fàn)t的投資，(2)電爐煉鐵允許爐渣中含有較高的T12，不需要向電爐中配加普通富鐵礦，因面有利提高鐵水含釩量和釩的回收率。但是，該技術(shù)的關(guān)鍵就是控制回轉(zhuǎn)窯的還原氣氛，實現(xiàn)釩鈦礦的低溫高效還原。
[0004]釩渣是由含釩鐵水在含氧氣體存在下吹煉出的一種釩富集物料，鋼鐵工業(yè)中由釩鈦磁鐵礦生產(chǎn)的釩渣是提釩的主要原料。釩渣的成份與生產(chǎn)方法以及釩鈦磁鐵礦的成份有關(guān)，各工廠釩渣成份差異也很大，但其物相結(jié)構(gòu)基本相同，均由尖晶石、橄欖石、石英等物相組成。
[0005]釩渣提釩的傳統(tǒng)工藝采用的是鈉化焙燒-水浸提釩的方法，基本原理是以Na2CO3為添加劑，通過高溫鈉化焙燒(750-850 0C )將低價態(tài)的釩轉(zhuǎn)化為水溶性五價釩的鈉鹽，再對鈉化焙燒產(chǎn)物直接水浸，得到含釩的浸取液，后加入銨鹽制得多釩酸銨沉淀，經(jīng)還原焙燒后獲得釩的氧化物產(chǎn)品。鈉化焙燒工藝釩回收率低，經(jīng)多次焙燒后釩的回收率也僅為80%。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，火法提釩過程中一般存在焙燒溫度高，釩組分氧化不充分，釩轉(zhuǎn)化率回收率低的問題；同時高溫焙燒過程容易產(chǎn)生物料燒結(jié)、窯體結(jié)圈現(xiàn)象，阻礙了釩的進一步氧化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是準確控制回轉(zhuǎn)窯的還原氣氛，實現(xiàn)釩鈦礦的低溫高效還原；同時解決火法提釩過程中存在焙燒溫度高，釩組分氧化不充分，釩轉(zhuǎn)化率低的問題；并解決高溫焙燒過程中產(chǎn)生的物料燒結(jié)、窯體結(jié)圈問題。
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一種控制回轉(zhuǎn)窯氧化還原氣氛的方法采取下述工藝步驟:
(I)將原料充分混合，從窯尾進入回轉(zhuǎn)窯； (2)回轉(zhuǎn)窯窯頭鼓入煤氣，回轉(zhuǎn)窯窯尾引風(fēng)，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混合原料粉進行焙燒；窯體上安裝鼓風(fēng)機以及相等數(shù)量的燒嘴，進行吹氣助燃，由回轉(zhuǎn)窯尾的排氣道將尾氣排出回轉(zhuǎn)窯；
(3)窯體內(nèi)部在物料中混入氧化還原劑控制氧化還原氣氛；調(diào)控料層厚度，控制料層結(jié)構(gòu)；
(4)經(jīng)回轉(zhuǎn)窯煅燒后的原料排出，得到產(chǎn)品。
[0009]本發(fā)明所述步驟(I)中原料為釩鈦磁鐵礦與碳粉混合均勻所造的球團。
[0010]本發(fā)明所述步驟(2)中的窯體內(nèi)有吹氣截面，在窯尾端增加2?4個的燒嘴；所述步驟(2)中的窯體內(nèi)鼓氣量為煤氣量的0.1-0.8倍。
[0011]本發(fā)明所述步驟(3)中氧化還原劑為焦炭、無煙煤、褐煤、煙煤、活性炭、石墨中的任意一種或幾種，添加量按照C/Ο質(zhì)量比為1-2:1 ;所述步驟(3)中的調(diào)控料層厚度的方法為:通過調(diào)控回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、窯尾下料量，調(diào)整料層厚度為窯體直徑的1/20~1/5。
[0012]本發(fā)明所述步驟(I)中原料為釩渣與鈉鹽混合均勻的混合粉料。
[0013]本發(fā)明所述步驟(2)中的窯體內(nèi)有吹氣截面，在窯尾端增加2?4個的燒嘴；所述步驟(2)中的窯體內(nèi)鼓氣量為煤氣量的0.5-2.0倍。
[0014]本發(fā)明所述步驟(3)中氧化還原劑為硫酸鹽、氯鹽、次氯酸鹽、鐵酸鹽、含氧化鐵物料中的任意一種或幾種；所述含氧化鐵物料為氧化鐵皮、提釩尾渣，添加量為原料質(zhì)量的5-15%;所述步驟(3)中的調(diào)控料層厚度的方法為:通過調(diào)控回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速、窯尾下料量，調(diào)整料層厚度為窯體直徑的1/30~1/10。
[0015]本發(fā)明所述步驟(2)中的煤氣流量與原料下料量的比值為O?400;所述煤氣流量單位為m3/h，所述原料下料量量單位為t/h ;所述步驟(2)中焙燒溫度為650-1250°C，焙燒時間為1-5小時。所述煤氣可以來自回轉(zhuǎn)窯內(nèi)還原劑自發(fā)產(chǎn)生，無需外部引入。
[0016]本發(fā)明所述步驟(2)中的鼓風(fēng)機數(shù)量為2?20個；燒嘴數(shù)量與鼓風(fēng)機數(shù)量相等；每個吹氣燃燒截面匹配I?5個燒嘴；所述步驟(2)中的每個吹氣截面中的燒嘴與另一截面的燒嘴交錯排列。
[0017]本發(fā)明所述步驟(2)中的鼓風(fēng)機數(shù)量為5?15個；燒嘴數(shù)量與鼓風(fēng)機數(shù)量相等；每個吹氣燃燒截面匹配2?4個燒嘴。
[0018]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:本發(fā)明采用準確控制回轉(zhuǎn)窯氧化、還原氣氛的方法，能源利用更加合理，實現(xiàn)了釩鈦礦直接還原過程的低溫高效還原；實現(xiàn)了火法提釩過程中的低溫氧化焙燒，較傳統(tǒng)工藝降低30~50°C ;實現(xiàn)了釩和鐵的高效氧化、轉(zhuǎn)化，較現(xiàn)有工藝提高10%左右；同時避免了焙燒過程中產(chǎn)生的物料燒結(jié)、窯體結(jié)圈現(xiàn)象。
【具體實施方式】
[0019]下面以【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0020]實施例1:
以Φ3.5mX 90m釩渣氧化焙燒回轉(zhuǎn)窯為例，初始下料量為20t/h:
(1)將釩渣與鈉鹽混合均勻充分混合，從窯尾進入回轉(zhuǎn)窯；
(2)回轉(zhuǎn)窯窯頭鼓入煤氣，回轉(zhuǎn)窯窯尾引風(fēng)，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混合原料粉進行焙燒，焙燒溫度為650°C，焙燒時間為5小時；窯體上中間偏窯頭位置安裝2個鼓風(fēng)機以及相等數(shù)量的燒嘴，鼓氣量均為1000 m3/h，進行吹氣助燃，由回轉(zhuǎn)窯尾的排氣道將尾氣排出回轉(zhuǎn)窯；
窯體內(nèi)鼓氣量為煤氣量的0.5倍；煤氣流量為4000m3/h，與原料下料量的比值為200 ;
(3 )窯體內(nèi)部在物料中混入氧化還原劑提釩尾渣，控制氧化還原氣氛，添加量為釩渣量的10% ;回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速提高到10s/轉(zhuǎn)、窯尾下料量降低到10t/h，調(diào)控料層厚度為窯體直徑的1/30 ；
(4)經(jīng)回轉(zhuǎn)窯煅燒后的原料排出，得氧化焙燒熟料。
[0021]本實施例中回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燒成帶溫度由650°C降低到600°C，經(jīng)測算，釩的轉(zhuǎn)化率為91.5%。
[0022]實施例2:
以Φ4.5πιΧ 10m釩渣氧化焙燒回轉(zhuǎn)窯為例，初始下料量為25 t/h:
(1)將釩渣與鈉鹽混合均勻充分混合，從窯尾進入回轉(zhuǎn)窯；
(2)回轉(zhuǎn)窯窯頭鼓入煤氣，回轉(zhuǎn)窯窯尾引風(fēng)，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混合原料粉進行焙燒，焙燒溫度為800°C，焙燒時間為3小時；窯體上安裝20個鼓風(fēng)機以及相等數(shù)量的燒嘴，，進行吹氣助燃，由回轉(zhuǎn)窯尾的排氣道將尾氣排出回轉(zhuǎn)窯；
吹氣截面從窯尾到窯頭按照1#~4#編號，1#吹氣截面安裝3個鼓風(fēng)機，鼓氣量為900m3/h，2#吹氣截面安裝8個鼓風(fēng)機，鼓氣量為2100 m3/h，3#吹氣截面安裝6個鼓風(fēng)機，鼓氣量為1200 m3/h，4#吹氣截面安裝3個鼓風(fēng)機，鼓氣量為1800 m3/h ；
窯體內(nèi)鼓氣量為煤氣量的2倍；煤氣流量為3000m3/h，與原料下料量的比值為120 ;
(3)窯體內(nèi)部在物料中混入氧化還原劑氧化鐵皮，控制氧化還原氣氛，添加量為釩渣量的15% ;回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速為93 s/轉(zhuǎn)、窯尾下料量降低到20 t/h，調(diào)控料層厚度為窯體直徑的1/10 ；
(4)經(jīng)回轉(zhuǎn)窯煅燒后的原料排出，得氧化焙燒熟料。
[0023]本實施例中回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燒成帶溫度為800°C，經(jīng)測算，釩的轉(zhuǎn)化率為92.1%。
[0024]實施例3:
以Φ4.5πιΧ 10m釩渣氧化焙燒回轉(zhuǎn)窯為例，初始下料量為25 t/h:
(1)將釩渣與鈉鹽混合均勻充分混合，從窯尾進入回轉(zhuǎn)窯；
(2)回轉(zhuǎn)窯窯頭鼓入煤氣，回轉(zhuǎn)窯窯尾引風(fēng)，對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)混合原料粉進行焙燒，焙燒溫度為850°C，焙燒時間為2.5小時；窯體上安裝5個鼓風(fēng)機以及相等數(shù)量的燒嘴，進行吹氣助燃，由回轉(zhuǎn)窯尾的排氣道將尾氣排出回轉(zhuǎn)窯；
吹氣截面從窯尾到窯頭按照1#?3#編號，1#吹氣截面安裝I個鼓風(fēng)機，鼓氣量為600m3/h，2#吹氣截面安裝3個鼓風(fēng)