CN108359763A - 钒钛磁铁矿加工设备以及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种钒钛磁铁矿加工设备以及加工工艺，其包括有配料单元、烘干单元、球团制造单元、还原单元以及分离单元，配料单元包括配料室，配料室内安装有搅拌组件，烘干单元包括烘干室，烘干室内安装有加热组件，烘干室用于承接从配料室输送出来的原料，球团制造单元用于将烘干后的原料制造成球团，还原单元包括还原竖炉，还原竖炉具有进料口、出料口、进气口和排气口，球团从进料口处进入到还原竖炉中，分离单元包括熔分炉，出料口连通熔分炉。钒钛磁铁矿的加工制备操作方便可靠，制备得到的产物价值高，原料的利用率高。

Description

钒钛磁铁矿加工设备以及加工工艺

技术领域

本发明涉及矿物质采集技术领域，具体而言，涉及一种钒钛磁铁矿加工设备以及加工工艺。

背景技术

我国是钢铁生产大国，2015年我国大陆粗钢产量为8.04亿吨，占全球总产量的49.5％。但是我国的钢铁产业结构不合理，铁钢比高、电炉钢比例小，部分特殊的钢材品种还需进口，炼钢工艺以高炉炼铁－转炉炼钢的长流程为主，能源资源消耗大、生产成本高，经济效益差，已经越来越不适应行业的发展，钢铁设备陆续地遭到淘汰。

当前直接还原铁技术在冶炼行业中得到了较快的发展，获得了较普遍的应用，目前直接还原铁技术所使用的冶炼炉为隧道窑、转底炉等。但隧道窑、转底炉由于结构上的缺陷，在使用过程中也存在一些问题，即：单条生产线产量小、生产率低、污染严重和直接还原铁品位低等。

气基竖炉直接还原技术作为主要的非高炉炼铁技术在国外已得到成熟应用，具有能耗低，无需高炉炼铁涉及到的烧结、焦化两个高耗能、高污染工序，具有流程短、节能减排效果明显优势，是改善钢铁产品结构，提高钢铁产品质量，实现清洁冶炼的重要生产技术。现有气基竖炉还原铁矿石，以烘干后的生球为原料。

发明人在研究中发现，传统的钒钛磁铁矿加工过程中至少存在如下缺点：

传统的钒钛磁铁矿氧化还原过程中钒钛磁铁矿与还原气体之间的反应效果差，提取率低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钒钛磁铁矿加工设备，以改善传统的钒钛磁铁矿加工过程中还原能力弱、提取率低的问题。

本发明的目的在于提供一种钒钛磁铁矿加工工艺，以改善传统的钒钛磁铁矿加工过程中还原能力弱、提取率低的问题。

本发明的实施例是这样实现的：

基于上述第一目的，本发明提供了一种钒钛磁铁矿加工设备，包括：

配料单元，所述配料单元包括配料室，所述配料室内安装有搅拌组件，

烘干单元，所述烘干单元包括烘干室，所述烘干室内安装有加热组件，所述烘干室用于承接从所述配料室输送出来的原料，

球团制造单元，所述球团制造单元用于将烘干后的原料制造成球团，

还原单元，所述还原单元包括还原竖炉，所述还原竖炉具有进料口、出料口、进气口和排气口，所述球团从所述进料口处进入到所述还原竖炉中，以及

分离单元，所述分离单元包括熔分炉，所述出料口连通所述熔分炉。

在本发明较佳的实施例中，所述烘干室中安装有加热管，所述加热管沿其长度方向呈迂回状延伸。

在本发明较佳的实施例中，所述还原竖炉为柱状结构，所述进料口、排气口均设置在所述还原竖炉的顶部，所述进气口、所述出料口设置在所述还原竖炉的炉壁上。

在本发明较佳的实施例中，所述还原竖炉的顶部安装有炉盖，所述进料口、排气口设置在所述炉盖上，所述炉盖上安装有进料漏斗，所述进料漏斗与所述进料口连通，所述烘干室通过输送机构与所述进料漏斗连通。

在本发明较佳的实施例中，所述还原竖炉进料口位于所述炉盖的中部位置；所述还原竖炉内安装有导向件，所述导向件具有导向锥面，所述导向件的垂直于其中轴线方向的截面外轮廓呈圆形，所述导向件沿其轴线方向具有第一导向端和第二导向端，所述导向件的外径沿其中轴线方向由第一导向端向第二导向端逐渐增大，所述第一导向端朝向所述进料口设置，所述导向锥面与所述还原竖炉的内壁形成环形通道，所述进料口与所述出料口通过该环形通道连通。

在本发明较佳的实施例中，所述导向件上设置有导向凹凸部，所述导向凹凸部间隔分布在所述导向锥面上。

在本发明较佳的实施例中，所述第二导向端处安装有导向折边，所述导向折边呈环状，所述导向折边与所述导向件连接的第一边缘的高度小于所述导向折边远离所述导向件的第二边缘的高度。

在本发明较佳的实施例中，所述还原竖炉的周壁上安装有环形导向板，所述环形导向板的内环面为圆锥面，所述环形导向板的内径沿其中轴线方向由靠近所述还原竖炉顶部的一端向另一端逐渐减小，所述环形导向板与所述导向件之间形成落料通道。

在本发明较佳的实施例中，所述还原竖炉上设置有第一通气口以及第二通气口，所述第一通气口处连通有第一供气管道，所述第一供气管道呈迂回状延伸，所述第二通气口处连通有第二供气管道，所述第二供气管道呈迂回状延伸，所述第一通气管道和所述第二通气管道位于所述还原竖炉中。

基于上述第二目的，本发明提供了一种钒钛磁铁矿加工工艺，包括：

将混合后的原料烘干，将烘干后的原料制成球团，使球团与还原气体接触进行还原反应，将还原反应得到的产物通入到熔分炉中进行分离。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本发明实施例提供了一种钒钛磁铁矿加工设备，其结构简单合理，便于制造加工，安装与使用方便，同时，将钒钛磁铁矿制成球团置于还原竖炉中进行还原反应时，以焦炉煤气为还原剂，在还原竖炉中还原钒钛磁铁矿，在熔分炉中使渣铁分离，高温富钒铁水直接供铸造生产，富钛渣用于钛白粉生产。钒钛磁铁矿球团在竖炉中的还原过程完全是在固态条件下进行，这一过程仅实现铁氧化物的还原，中间产品为直接还原铁和富钛脉石。熔分过程仅进行简单的渣铁分离，无须加入造渣剂，渣中的钒会在还原气氛下进一步还原进入铁水中，钛以简单氧化物形态存在于富钛渣中，进一步提取和加工将十分容易。具体如下：

本实施例提供的钒钛磁铁矿加工设备，其包括有配料单元、烘干单元、球团制造单元、还原单元以及分离单元，将钒钛磁铁矿与催化剂、粘接剂混合后放入到配料室中进行搅拌，待搅拌均匀后将混合原料送入到烘干室进行烘干处理，烘干后输送至球团制造单元中将混合原料制成球团，球团从还原竖炉的进料口处放入，同时，利用进气口朝还原竖炉中通入高温的还原气体(焦炉煤气)，在还原竖炉中钒钛磁铁矿和还原气体充分接触进行氧化还原反应，钒钛磁铁矿先在竖炉中预热、烘干、逐步还原，在竖炉下部软化与熔化，富钒铁水和富钛渣在竖炉底部排出分离；预热后的焦炉煤气一部分在竖炉底部与高温空气一起喷入燃烧，使竖炉温度进一步升高，加热熔化的渣和铁水，使渣铁分离更彻底；升温后的焦炉煤气从竖炉中部的高温区域喷入，CH4在炉内分解出H2和CO，焦炉煤气在竖炉中上升，与球团逆流运动，不断加热和还原钒钛磁铁矿球团。该钒钛磁铁加工设备，实现全钒钛矿冶炼，生产顺行，降低成本，有价金属充分回收利用，产品附加值高，企业可以获得较高利润。新工艺技术符合促进社会经济增长方式转变、产业结构调整的国家重大战略需求和国家学科发展综合化的趋势，有利于促进我国钒钛磁铁矿资源利用科研和产业整体水平的提升、推动行业技术进步、变资源优势为技术和经济优势。

本实施例提供的钒钛磁铁矿加工工艺具有上述加工设备的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的钒钛磁铁矿加工设备应用过程中的流程图；

图2为本发明实施例的钒钛磁铁矿加工设备的示意图；

图3为本图2中的局部放大示意图；

图4为本发明实施例的钒钛磁铁矿加工设备的导向件的俯视示意图。

图标：100－配料单元；200－烘干单元；300－球团制造单元；400－还原单元；410－还原竖炉；411－第一通气口；412－第二通气口；413－进料口；414－出料口；420－导向件；421－通孔；422－安装条；423－导向凹凸部；424－导向折边；430－环形导向板；440－炉盖；450－进料漏斗；500－分离单元。

具体实施方式

传统的钒钛磁铁矿氧化还原过程中钒钛磁铁矿与还原气体之间的反应效果差，还原能力差，提取率低。

鉴于此，发明人设计了一种钒钛磁铁矿加工设备以及加工工艺，将钒钛磁铁矿制成球团置于还原竖炉中进行还原反应时，以焦炉煤气为还原剂，在还原竖炉中还原钒钛磁铁矿，在熔分炉中使渣铁分离，高温富钒铁水直接供铸造生产，富钛渣用于钛白粉生产。钒钛磁铁矿球团在竖炉中的还原过程完全是在固态条件下进行，这一过程仅实现铁氧化物的还原，中间产品为直接还原铁和富钛脉石。熔分过程仅进行简单的渣铁分离，无须加入造渣剂，渣中的钒会在还原气氛下进一步还原进入铁水中，钛以简单氧化物形态存在于富钛渣中，进一步提取和加工将十分容易。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例

请参阅图1－图4，本发明实施例提供了一种钒钛磁铁矿加工设备，包括配料单元100、烘干单元200、球团制造单元300、还原单元400以及分离单元500。

配料单元100包括配料室，配料室可以是金属罐，例如钢罐、钢铁合金罐，可以是圆形罐或者方形罐，在配料室的底部安装有搅拌组件，搅拌组件可以是电机提供动力，驱动搅拌轴转动，实现原料的搅拌。原料包括有钒钛磁铁矿、催化剂和粘结剂，催化剂采用现有的材料即可，例如焦，粘结剂可以采用水。配料室设置有原料出口，原料出口处安装有料斗，料斗依靠输送带输送至烘干单元200处。

烘干单元200包括烘干室，烘干室内安装有加热组件，烘干室用于承接从配料室输送出来的原料，烘干室可以是砖墙堆砌形成，可以在烘干室的墙壁外设置保温层，在烘干室的墙壁上安装加热组件，加热组件可以是加热管，加热管中通入热水，或者加热管为加热灯管。加热管呈非直线状延伸，加热管的散热面积大，能够对烘干室中的原料进行快速有效的烘干。可选的，加热管沿其长度方向呈迂回状延伸。

球团制造单元300用于将烘干后的原料制造成球团，球团制造单元300才有现有技术即可，可选的，球团为冷固结球团。

还原单元400包括还原竖炉410、导向件420、环形导向板430以及炉盖440。还原竖炉410具有进料口413、出料口414、进气口和排气口，球团从进料口413处进入到还原竖炉410中。还原竖炉410为圆筒状，还原竖炉410的顶部设置有炉盖440，炉盖440上设置有改进料口413，炉盖440采用卡扣的方式连接在还原竖炉410上，在炉盖440上安装有进料漏斗450，进料料斗为圆锥形料斗，落料更加方便。进料口413位于炉盖440的中部位置，球团下落过程中分布更加均匀。导向件420为壳体状，导向件420上设置有通孔421，通孔421间隔排布，导向件420的外周面为导向锥面，导向件420的垂直于其中轴线方向的截面外轮廓呈圆形，导向件420沿其轴线方向具有第一导向端和第二导向端，导向件420的外径沿其中轴线方向由第一导向端向第二导向端逐渐增大，第一导向端朝向进料口413设置，导向锥面与还原竖炉410的内壁形成环形通道，进料口413与出料口414通过该环形通道连通。第二导向端处安装有至少一根安装条422，安装条422的另一端安装在还原竖炉410上。可选的，安装条422设置有三根，三根安装条422围绕还原竖炉410的周向间隔排布，相邻安装条422的角度相等，相邻安装条422之间具有间隔，安装条422的结构设计，不易阻挡球团的下落。

可选的，在导向件420上设置有导向凹凸部423，导向凹凸部423间隔分布在导向锥面上，导向凹凸部423可以是凸起，凸起间隔排布在导向件420上，凸起可以是半球状，球团在导向锥面上滚动时，球团与导向锥面的接触面积小，不易影响球团与还原气体的还原反应。进一步的，第二导向端处安装有导向折边424，导向折边424呈环状，导向折边424与导向件420连接的第一边缘的高度小于导向折边424远离导向件420的第二边缘的高度，从导向锥面上滚下的球团在导向折边424的作用下，具有向上的运动趋势，球团在还原竖炉410中的运动时间增加，与还原气体的接触时间增加，还原能力强，得到的产物产量更高。进一步的，还原竖炉410的周壁上安装有环形导向板430，环形导向板430的内环面为圆锥面，环形导向板430的内径沿其中轴线方向由靠近还原竖炉410顶部的一端向另一端逐渐减小，环形导向板430与导向件420之间形成落料通道，从导向折边424处飞出的球团落入到环形导向板430上，在环形导向板430上朝向出料口414滚动，在环形导向板430上设置有凸起部，增加了球团运行的时间，还原更加充分。

分离单元500，分离单元500包括熔分炉，出料口414连通熔分炉，熔分炉为现有技术，经过还原的钒钛磁铁矿在熔分炉中使渣铁分离，高温富钒铁水直接供铸造生产，富钛渣用于钛白粉生产。

本实施例提供的钒钛磁铁矿加工设备，将球团从进料口413处放入到还原竖炉410中，球团在导向锥面上滚动，球团分散程度更高，导向锥面上设置有导向凹凸部423，球团与导向锥面的接触面积和接触时间减少，与还原气体的接触更加充分，球团滚动至导向折边424处时，由于导向折边424呈一定角度设置，球团从导向折边424滚出后呈类似抛物线运动，具有朝向进料口413处运动的趋势，球团不会直接落向出料口414，增加了球团在还原竖炉410中的停留时间，同时，球团飞出到一定距离后落入到了环形导向板430上，球团不会在最高点处直接朝向出料口414下落，球团能够在环形导向板430上滚动一段距离，然后从环形导向板430的边缘处朝向出料口414下落，还原竖炉410的结构设计，大大增加了球团在还原竖炉410中的停留时间，增加了球团与还原气体接触的时间，球团的还原反应充分，回收率高，回收的产品附加值高。

在球团下落过程中，利用供气设备向还原竖炉410中供气，该气体可以是焦炉煤气，焦炉煤气经过加热后通入到还原竖炉410中，从还原竖炉410的底部通入，实现球团与还原气体对流，增加接触时间，反应增加充分。

可选的，进气口包括有第一通气口411和第二通气口412，第一通气口411处连通有第一供气管道，第一供气管道呈迂回状延伸，第二通气口412处连通有第二供气管道，第二供气管道呈迂回状延伸，第一通气管道和第二通气管道位于还原竖炉410中，第一通气口411位于第二通气口412的下方。从第一通气口411通入的还原气体的浓度小于从第二通气口412处通入的还原气体的浓度，提高还原气体的利用率，增强反应效果。

需要说明的是，配料单元100配好的物料通过输送带输送至烘干单元200，完成烘干的原料通过输送带输送至球团制造单元300，制造完成的球团通过输送带输送至还原单元400，还原单元400中可以设置螺旋输送机将还原后的产品输送至分离单元500。

实施例

本实施例提供了一种钒钛磁铁矿加工工艺，将混合后的原料烘干，将烘干后的原料制成球团，使球团与还原气体接触进行还原反应，将还原反应得到的产物通入到熔分炉中进行分离。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，包括：

配料单元，所述配料单元包括配料室，所述配料室内安装有搅拌组件，烘干单元，所述烘干单元包括烘干室，所述烘干室内安装有加热组件，所述烘干室用于承接从所述配料室输送出来的原料，

球团制造单元，所述球团制造单元用于将烘干后的原料制造成球团，还原单元，所述还原单元包括还原竖炉，所述还原竖炉具有进料口、出料口、进气口和排气口，所述球团从所述进料口处进入到所述还原竖炉中，以及

分离单元，所述分离单元包括熔分炉，所述出料口连通所述熔分炉。

2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述烘干室中安装有加热管，所述加热管沿其长度方向呈迂回状延伸。

3.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述还原竖炉为柱状结构，所述进料口、排气口均设置在所述还原竖炉的顶部，所述进气口、所述出料口设置在所述还原竖炉的炉壁上。

4.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述还原竖炉的顶部安装有炉盖，所述进料口、排气口设置在所述炉盖上，所述炉盖上安装有进料漏斗，所述进料漏斗与所述进料口连通，所述烘干室通过输送机构与所述进料漏斗连通。

5.根据权利要求4所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述还原竖炉进料口位于所述炉盖的中部位置；所述还原竖炉内安装有导向件，所述导向件具有导向锥面，所述导向件的垂直于其中轴线方向的截面外轮廓呈圆形，所述导向件沿其轴线方向具有第一导向端和第二导向端，所述导向件的外径沿其中轴线方向由第一导向端向第二导向端逐渐增大，所述第一导向端朝向所述进料口设置，所述导向锥面与所述还原竖炉的内壁形成环形通道，所述进料口与所述出料口通过该环形通道连通。

6.根据权利要求5所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述导向件上设置有导向凹凸部，所述导向凹凸部间隔分布在所述导向锥面上。

7.根据权利要求6所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述第二导向端处安装有导向折边，所述导向折边呈环状，所述导向折边与所述导向件连接的第一边缘的高度小于所述导向折边远离所述导向件的第二边缘的高度。

8.根据权利要求7所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述还原竖炉的周壁上安装有环形导向板，所述环形导向板的内环面为圆锥面，所述环形导向板的内径沿其中轴线方向由靠近所述还原竖炉顶部的一端向另一端逐渐减小，所述环形导向板与所述导向件之间形成落料通道。

9.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿加工设备，其特征在于，所述还原竖炉上设置有第一通气口以及第二通气口，所述第一通气口处连通有第一供气管道，所述第一供气管道呈迂回状延伸，所述第二通气口处连通有第二供气管道，所述第二供气管道呈迂回状延伸，所述第一通气管道和所述第二通气管道位于所述还原竖炉中。

10.一种钒钛磁铁矿加工工艺，其特征在于，包括：

将混合后的原料烘干，将烘干后的原料制成球团，使球团与还原气体接触进行还原反应，将还原反应得到的产物通入到熔分炉中进行分离。