[发明专利]一种含钛混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法

说明书

技术领域

本发明属于非高炉炼铁与资源综合利用领域，具体涉及一种含钛混合熔渣熔融还原回收与调质处理的方法。

背景技术

我国是钛资源大国，拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，主要分布在攀西与承德地区。钒钛磁铁矿是铁、钒、钛、铬、磷、铜、镍、钴、钪、铌、锆、钇等多种有价元素共生的复合矿。经过多年多年技术攻关，我国采用“钒钛磁铁矿选矿-高炉炼铁-铁水吹钒渣-转炉炼钢”选冶工艺流程，钒渣-钠化或钙化焙烧工艺流程，实现了钒钛磁铁矿的大规模利用，并产生了含钛高炉渣、含钒钛钢渣、提钒尾渣等固体废弃物。含钒钛废弃物中含有较高含量的铁、钒、钛、铬、磷等多种有价元素，是重要的二次资源。

含钛高炉渣产生于钒钛磁铁矿的高炉炼铁过程，其TiO₂含量为4～30％，含钒生铁含量为4～8％，五氧化二钒含量为0.1～0.5％，并含有铬、镓、钪等有价元素，含钛高炉渣是一种重要的二次资源；由高炉放出的含钛高炉熔渣温度高于等于1300℃，每年排放大量的物理热，因此，含钛高炉熔渣也是重要的物理热资源。

含钒钛钢渣产生于钒钛磁铁矿的炼钢过程，其TiO₂含量为0.5～10％，金属铁含量为4～12％，铁氧化含量为10～35％，五氧化二钒含量为0.5～5％，五氧化二磷含量为0.2～6％，三氧化二铬含量为0.1～5％，并含有一定的自由氧化钙(10％左右)。含钒钛钢渣是一种重要的二次资源；含钒钛熔融钢渣温度高于等于1500℃，每年排放大量的物理热，因此，含钒钛熔融钢渣也是重要的物理热资源。

含钛高炉渣和含钒钛钢渣同属人造矿，含钛、钒、铁、磷、钙等物相分散细小，属难处理矿，其综合利用问题尚未得到高效解决。我国每年排放2000万吨以上含钛高炉渣，堆积已超过上亿吨含钛高炉渣，相当于堆积1500万吨以上的TiO₂，含钒生铁1500万吨以上，五氧化二钒30万吨以上，总价值上万亿。同时，每年排放700万吨以上含钒钢渣，堆积已超过2000万吨以上，相当于堆积60万吨以上的TiO₂，金属铁400万吨以上，五氧化二钒60万吨以上，五氧化二磷15万吨以上，自由氧化钙200万吨以上，总价值上千亿。大量含钛渣(含钛高炉渣与含钒钛钢渣)大量堆积，既浪费资源，又污染环境。

含钛高炉渣与含钒钛钢渣是重要的冶金资源，不仅含有铁、钒、钛、铬等有价组分，还含有大量的CaO、SiO₂等冶金熔剂。国内外对含钛高炉渣与含钒钛钢渣的综合利用作了大量的研究，取得了一定成果，然而，很多方法尽管在技术上可行，但由于经济上，环境上不可行，至今尚不能用于工业应用和开发。

目前，科研工作者们对含钛高炉渣与含钒钛钢渣与提钒弃渣的综合利用研究如下：

一.含钛高炉渣的综合利用

包括碱法提钛、酸法提钛、制备含钛合金、含钛高炉渣碳氮化提钛、高温改性-析出-选矿分离、用作建筑材料等方法。

碱法提取钛碱耗量大，考虑回收钠盐将大大增加成本和全套工艺的复杂程度，钛的富集效果也并不十分理想，贫钛相中钛含量仍然较高、处理不当可能产生新的污染，同时高温下用碱处理高炉渣会产生较严重的空气污染和巨大的能耗等问题。

硫酸或盐酸法提取分离含钛高炉渣，酸的消耗量大，产生大量废酸和尾渣，严重污染环境。盐酸浸取自然冷却含钛高炉渣是一种利用含钛高炉渣的途径，然而，盐酸浸出后会产生大量浸出残渣，浸出残渣没有合适的用途，也就是说，盐酸浸出后又会产生新的废弃物。

由于同时需要钛和硅作为合金化剂的钢种很少，钛硅合金的应用范围窄，用量小，无法解决攀钢高炉渣数量大的问题，这是该技术方案难以实现产业化的关键所在。此外，还原残渣虽然具有潜在的水硬性，残钛量仍然较高，需要进一步降低其含量，但又可能造成成本太高。

含钛高炉渣碳氮化提钛是一种利用含钛高炉渣的途径，亦存在一些明显缺点，如电炉碳化电耗过高这一关键问题没有解决，电费占碳化渣总成本的70～80％以上，产生大量的氯化残渣，带来严重的二次污染，此外，还暴露出炉底以及某些冶炼炉有较严重的泡沫渣等问题，生产难以连续。

直接水淬，用作水泥原料，或用作建筑材料，但水泥原料要求渣中TiO₂≤10wt％，如果TiO₂＞10wt％，将不能用作水泥原料。用作铸石、矿渣棉等，处理量小。