[发明专利]一种含钛高炉渣高温碳化制取碳氮化钛的系统及工艺

说明书

本发明公开了一种含钛高炉渣高温碳化制取碳氮化钛的系统及工艺，涉及含钛高炉渣冶炼领域，包括炉体，所述炉体外侧环绕设置感应线圈，所述炉体内部设置栅板，所述栅板顶部设置发热体，所述炉体一侧设置上升通道，所述上升通道通过上斜流液洞与炉体相连，所述上升通道另一端连接加压渣液罐。对比现有技术，本发明的有益效果在于：通过将加热、碳化、磁化团聚三者有机的结合，并给沉降提供足够的空间、时间，大幅提高含钛高炉渣中钛的碳氮化率，实现了碳氮化钛与其他氧化物的有效分离。

技术领域

本发明涉及含钛高炉渣冶炼领域，具体为一种含钛高炉渣高温碳化制取碳氮化钛的系统及工艺。

背景技术

钛磁铁矿精矿主要用来高炉炼铁，经过冶炼后，钛以TiO₂的形式几乎全部进入高钛炉渣中，含量达到22％左右，成为总量最大含钛资源。长期以来，人们并未找到切实可行的方法对高炉渣中钛资源的回收利用，尚未有任何一种方法可以达到产业化生产的程度。

含钛高炉渣中钛分布在多种矿物相中，且嵌布粒度较小平均在10μm左右。对这种即分散又细小的矿,用传统的选矿方法难以分离TiO₂。

当前提钛的酸浸、碱熔水解湿法工艺，由于TiO₂难于选矿富集，品位较低，需要将含钛高炉渣全部磨细浸熔，造成酸碱耗量大、工艺流程复杂、成本高、三废量大难于处理、产生新的污染。

最具有产业化前景的技术方案是：含钛高炉渣“高温碳化—低温氯化制取TiCl₄—残渣制水泥工艺”和“工艺高温碳化—碳化渣分选碳化钛工艺”。高温碳化是利用攀钢高炉渣电弧炉熔融还原碳化制取碳化渣，并通过“七五”“八五”期间的扩大试验和工业试验，基本打通了含钛高炉渣电炉高温碳化的生产流程。

但含钛高炉渣电弧炉熔融还原碳化制取碳化渣存在一些关键问题没有解决。一是熔融还原碳化温度高、周期长、电耗高：还原碳化过程电弧炉的熔池浅、熔池面积大、辐射散热大，炉温达1600℃-1650℃；熔炼碳化过程焦炭上浮严重，碳化的TiC粒径细小只有几个到十几个微米，造成熔池中固液共存，渣液粘度增大，表面张力降低，使过程中产生的气体上浮时，具备泡沫化条件，极易产生泡沫渣；为了不使泡沫渣造成液面上涨，破坏电弧炉电极等相关设备，只有通过控制焦炭的每次加入量，降低碳化速度，使碳化时间延长；且由于泡沫化现象，需控制渣液高度，导致电弧炉有效利用容积降低，利用系数下降；这些因素导致碳化电耗过高，电费占碳化渣总成本的70％～80％以上。二是电弧炉涨炉底，炉墙寿命短：含钛高炉渣在电弧炉中高温下用碳进行还原，钛氧化物转变生成TiC结晶析出形成固相，TiC固体比重为4.93，大于熔融渣液，碳化的TiC固体颗粒沉降、富集于炉底，造成炉底上涨，减少了电弧炉的有效容积，迫使提高熔炼电极，减小功率输出，恶化了碳还原工况。此外，随着碳化的TiC晶体的增多，熔炼后期炉渣变得异常粘稠，为了保持炉渣流动性，顺畅排渣，需要把电弧炉炉温提高到1700℃，长期的高低温变换导致炉墙寿命较短，造成频繁停炉维护。其三是电弧炉排出的熔融渣冷却粒化需高压水水淬，水淬的碳化渣含有大量水分，后续的流态化低温氯化就需要把水淬的碳化渣烘干脱水，额外耗水耗能。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种含钛高炉渣高温碳化制取碳氮化钛的系统及工艺，通过将加热、碳化、磁化团聚三者有机的结合，并给沉降提供足够的空间、时间，大幅提高含钛高炉渣中钛的碳氮化率，实现了碳氮化钛与其他氧化物的有效分离。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种含钛高炉渣高温碳化制取碳氮化钛的系统，包括炉体，所述炉体外侧环绕设置感应线圈，所述炉体内部设置栅板，所述栅板顶部设置发热体，所述炉体一侧设置上升通道，所述上升通道通过上斜流液洞与炉体相连，所述上升通道另一端连接加压渣液罐。

所述感应线圈包括上层感应线圈和下层感应线圈，所述上层感应线圈缠绕设置在炉体外侧且位于栅板上部位置，所述下层感应线圈缠绕设置在炉体外侧且位于栅板下部位置。

所述加压渣液罐底端连通粒化—余热回收装置。