高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉冶炼与钒钛铬同步利用的工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114891937A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202210738199.2(22)申请日2022.06.27(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人隋智通陈东辉沈峄满娄太平王明华(74)专利代理机构北京中和立达知识产权代理有限公司11756专利代理师杨磊(51)Int.Cl.C21B5/04(2006.01)C21B5/06(2006.01)C21C5/30(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图3页(54)发明名称高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉冶炼与钒钛铬同步利用的工艺(57)摘要本发明提供一种高炉‑转炉冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿与铁钒钛铬资源增值化、节能减排的绿色清洁技术。本发明采用高钛、高铬型钒钛磁铁矿,鼓风中增加氢气，确保高炉正常稳定顺行的前提下，进一步增强还原能力，助力于减少CO2气体的排放,钒钛铬资源同步、高效利用。CN114891937ACN114891937A权利要求书1/2页1.一种高炉‑转炉冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿与铁钒钛铬同步高效利用的工艺，包含以下步骤：(1)优选高炉冶炼的炉料配比,：使用高钛、高铬型钒钛磁铁精矿,包含普通富矿；(2)高炉冶炼使用CO、CO2、H2、O2组合的”富碳加氢控氮”新型热风,热风温度高,负载热量大,在风口携帶煤粉一起通入炉内,其中氧气作为氧化剂参与碳的燃烧反应,释放的热量强化吸热的碳气化反应,促使CO2转化为CO,加快炉身氧化铁的间接还原，缩短还原周期；同时,上升的CO气又加速炉内料柱气/液/固三相间的逆向流动与传质传热,提升冶炼反应速率；(3).构建高炉采用“富碳加氢控氮”新型热风冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿运行的数学模型，基于数值模拟,综合设计、调控炉内温度场分布、还原度分布、炉顶煤气温度及CO气体利用率、H2气体利用率以及(CO+H2)还原气体综合利用率,选择适宜的鼓风操作参数，优化冶炼工艺条件,使得高炉运行稳定、顺行、通畅,状态与传统操作时一致；(4).高炉冶炼排出高热值煤气、高钒铬铁水和高钛型炉渣的’三高’产物；(5)高炉排放富CO、少或无氮的高热值煤气，一方面可作为优质燃料,在热风炉与O2充分燃烧,提供高温热风,而燃烧排出的富CO2、无或少氮尾气,又可作化工原料或转化为燃料；另方面，浄化后的高炉煤气与氧气、氢气重组“富炭加氢控氮”的新型热风替代常规“空气”热风进入高炉,循环利用CO2；(6)高炉产出的高钒高铬铁水先经CO2弱氧化预处理,除掉铁水中硅、钛杂质,之后在转炉强氧化吹炼,得到优质钒渣或铬渣,并进一步增值用于制备低成本氮化钒铁、氧化钒、氧化铬高档制品；(7).高钛型高炉熔渣先通过选择性富集、长大的在线改性预处理,之后从改性的凝渣中分离出高品质钛精矿,并进一步增值,用于制备生产高档钛白的富钛料制品；所述高钒高铬磁铁精矿中铬含量0.61％的Cr2O3，精矿中含1.5％Cr2O3，在高炉‑转炉冶炼过程铬随钒一起进入钒渣中的铬含量10～40％Cr2O3。2.根据权利要求1所述高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉‑转炉冶炼与铁钒钛铬同步利用的一种工艺，其特征在于：所述步骤(1)高炉冶炼采用优选的炉料配比,高钛、高铬型钒钛磁铁精矿配比数量范围70～100％wt,普通富矿配比数量范围10～0％wt。3.根据权利要求1所述高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉冶炼与铁钒钛铬同步利用的一种工艺，其特征在于：所述步骤(2)高炉冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿,使用‘富碳加氢控氮’新型热风；其中O2(g)含量(体积)范围5～40％,CO2(g)含量范围5～20％,H2(g)含量范围5～20％,N2(g)含量0～20％,其余为CO(g)。4.根据权利要求1所述高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉冶炼与铁钒钛铬同步利用的一种工艺，其特征在于：所述步骤(3)高炉冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿,风口回旋区温度2000～2400℃,新型’富碳加氢控氮’热风温度1150～1300℃,压力3～6kg,热风通入量为900～1200m3/thm.Fe,煤粉携带量0～250kg/thm.Fe。5.根据权利要求1所述高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉‑转炉冶炼与铁钒钛铬同步利用的一种工艺，其特征在于：所述步骤(4)构建高炉’富碳加氢控氮’新型热风冶炼高钛、高铬型钒钛磁铁矿运行的数学模型,基于数值模拟,综合设计、调控炉内温度场分布、还原度分布、炉顶煤气温度及CO气体利用率、H2气体利用率以及(CO+H2)还原气体综合利用率,选择适宜2CN114891937A权利要求书2/2页的鼓风操作参数，优化冶炼工艺条件,达到高炉运行稳定、顺行、畅通,状态与传统操作时一致。6.根据权利要求1所述高钛、高铬型钒钛磁铁矿高炉冶炼与铁钒钛