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              還原鈦鐵礦的制備方法和裝置與流程

              1041   編輯:中冶有色技術網   來源:新奧科技發展有限公司  
              2023-11-03 15:14:32
              還原鈦鐵礦的制備方法和裝置與流程

              1.本公開涉及化學工程技術領域,尤其涉及一種還原鈦鐵礦的制備方法和裝置。

              背景技術:

              2.鈦鐵礦,也稱為鈦磁鐵礦,是鐵和鈦的氧化物礦物,主要成分為fetio3,是提煉鈦和二氧化鈦的主要礦石,鈦鐵礦發生還原反應后生成的還原鈦鐵礦具有還原性好、電弧穩定柔和、熔渣覆蓋好等優點,是鈦鈣型焊條材料的主要原料。

              3.還原鈦鐵礦的傳統生產工藝主要包括隧道窯和回轉窯工藝,其主要過程為將天然鈦鐵礦與煤等還原劑按照一定比例加入窯中,使其在一定的反應條件下發生還原反應,經磁選分離獲得還原鈦鐵礦。但在上述反應過程中,煤與鈦鐵礦直接接觸反應會使得生成的還原鈦鐵礦中夾雜的煤等雜質較多,影響生成的還原鈦鐵礦的質量。

              技術實現要素:

              4.為了減少生成的還原鈦鐵礦中夾雜的雜質,提高還原鈦鐵礦的質量,本公開提供了一種還原鈦鐵礦的制備方法和裝置。

              5.為了實現上述目的,本發明實施例提供的技術方案如下:

              6.第一方面,本公開實施例提供了一種還原鈦鐵礦的制備方法,所述方法包括:將原料煤輸入氣化爐中進行氣化,生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中;

              7.在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;

              8.在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。

              9.作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述方法還包括:

              10.將所述氧化爐產生的尾氣輸入所述氣化爐。

              11.作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述氣化爐的溫度屬于[800℃,1000℃],所述原料煤的粒度屬于[1mm,6mm]。

              [0012]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述還原氣中包括:氫氣,且所述氫氣的體積分數屬于[60%,80%]。

              [0013]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述氧化爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:

              [0014][0015]

              其中,v

              co

              分別為所述氧化爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。

              [0016]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述鈦鐵礦原料的粒度屬于[0.3mm,

              1mm],且所述鈦鐵礦原料中二氧化鈦的質量分數不低于40%,所述氧化爐的溫度屬于[950℃,1050℃],第一反應時間屬于[0.5h,1h];

              [0017]

              其中,所述第一反應時間為在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦的時間。

              [0018]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述還原爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:

              [0019][0020]

              其中,v

              co

              分別為所述還原爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。

              [0021]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,所述還原爐的溫度屬于[900℃,1000℃],第二反應時間屬于[1h,2h];

              [0022]

              其中,所述第二反應時間為在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成所述還原鈦鐵礦的時間。

              [0023]

              作為本發明實施例一種可選的實施方式,在將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中之前,所述方法還包括:

              [0024]

              通過旋風分離裝置分離所述還原氣中的固體顆粒,將分離所述固體顆粒后的所述還原氣輸入所述氧化爐和所述還原爐中,并將所述固體顆粒返回所述氣化爐中。

              [0025]

              第二方面,本公開實施例提供了一種還原鈦鐵礦的制備裝置,包括:氣化爐、氧化爐以及還原爐;

              [0026]

              所述氣化爐分別與所述氧化爐和所述還原爐連通,用于將輸入的原料煤進行氣化,生成還原氣,并將所述還原氣輸入所述氧化爐和所述還原爐中;

              [0027]

              所述氧化爐與所述還原爐連通,用于燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;

              [0028]

              所述還原爐用于通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。

              [0029]

              本公開實施例提供的還原鈦鐵礦的制備方法,通過將原料煤輸入氣化爐進行氣化生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中;在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。本公開實施例中通過在氧化爐中將鈦鐵礦原料進行氧化,生成比鈦鐵礦原料反應性更好的氧化鈦鐵礦,并將其輸入還原爐,將原料煤在氣化爐中氣化生成的還原氣通入還原爐對氧化鈦鐵礦進行還原,起到了用還原氣代替原料煤對氧化鈦鐵礦進行還原的作用。由于氧化鈦鐵礦比鈦鐵礦原料具有更好的反應性,因此將鈦鐵礦原料先氧化后還原可以提高還原鈦鐵礦的制備效率,而通過用原料煤發生氣化反應后生成的還原氣對氧化鈦鐵礦進行還原,可以避免原料煤與氧化鈦鐵礦的直接接觸,從而可以有效避免原料煤以及原料煤中含有的雜質元素混入生成的還原鈦鐵礦中,因此可以提高還原鈦鐵礦的質量。

              附圖說明

              [0030]

              此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分,示出了符合本公開的實施例,并與說明書一起用于解釋本公開的原理。

              [0031]

              為了更清楚地說明本公開實施例或現有技術中的技術方案,下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,對于本領域普通技術人員而言,在不付出創造性勞動性的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

              [0032]

              圖1為本公開一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備方法的步驟流程圖;

              [0033]

              圖2為本公開一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備裝置的結構示意圖;

              [0034]

              圖3為本公開另一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備裝置的結構示意圖;

              [0035]

              圖4為本公開再一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備裝置的結構示意圖;

              [0036]

              圖5為本公開又一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備裝置的結構示意圖。

              具體實施方式

              [0037]

              為了能夠更清楚地理解本公開的上述目的、特征和優點,下面將對本公開的方案進行進一步描述。需要說明的是,在不沖突的情況下,本公開的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

              [0038]

              在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本公開,但本公開還可以采用其他不同于在此描述的方式來實施;顯然,說明書中的實施例只是本公開的一部分實施例,而不是全部的實施例。

              [0039]

              在本公開實施例中,“示例性的”或者“例如”等詞用于表示作例子、例證或說明。本公開實施例中被描述為“示例性的”或者“例如”的任何實施例或設計方案不應被解釋為比其它實施例或設計方案更優選或更具優勢。確切而言,使用“示例性的”或者“例如”等詞旨在以具體方式呈現相關概念。

              [0040]

              本公開實施例提供了一種還原鈦鐵礦的制備方法,參照圖1所示,圖1為本公開一個實施例提供的還原鈦鐵礦的制備方法的流程圖,包括如下步驟s110

              ?

              s130,結合圖2所示,圖1所示的步驟s110

              ?

              s130可以通過圖2所示的還原鈦鐵礦的制備裝置來實現。

              [0041]

              圖2所示的還原鈦鐵礦的制備裝置包括:氧化爐201、氣化爐202以及還原爐203;氣化爐202分別與氧化爐201和還原爐203連通,用于將原料煤氣化為還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐201和還原爐203中;氧化爐201與還原爐203連通,用于將鈦鐵礦原料氧化為氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入還原爐203中;還原爐203用于通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。

              [0042]

              s110、通過將原料煤輸入氣化爐中進行氣化,生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中。

              [0043]

              可選的,所述氣化爐的溫度屬于[800℃,1000℃],所述原料煤的粒度屬于[1mm,6mm]。

              [0044]

              具體的,所述氣化爐的溫度也即原料煤發生氣化反應的溫度,原料煤的粒度用于表示原料煤碎屑的大小。原料煤的粒度之所以屬于[1mm,6mm],是因為如果原料煤的粒度小于1mm,原料煤的煤粉在氣化爐中容易被吹走,而如果原料煤的粒度大于6mm,會造成反應不充分,使得反應效果不佳。

              [0045]

              s120、在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中。

              [0046]

              具體的,將還原氣通過如圖2所示的裝置輸入氧化爐201,還原氣在氧化爐201中被氧化燃燒,釋放熱量,釋放的熱量用于提供對鈦鐵礦原料進行氧化需要的熱量,有助于減小能耗。

              [0047]

              可選的,所述鈦鐵礦原料的粒度屬于[0.3mm,1mm],且所述鈦鐵礦原料中二氧化鈦的質量分數不低于40%,所述氧化爐的溫度屬于[950℃,1050℃],第一反應時間屬于[0.5h,1h]。

              [0048]

              其中,所述第一反應時間為在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦的時間。

              [0049]

              具體的,鈦鐵礦原料中二氧化鈦(tio2)的質量分數不低于40%,鈦鐵礦原料的粒度范圍為[0.3mm,1.0mm],若鈦鐵礦原料中tio2的質量分數低于40%,則獲得的還原鈦鐵礦的質量不能滿足電焊條用還原鈦鐵礦的標準;若鈦鐵礦原料的粒度小于0.3mm,則鈦鐵礦原料會密集堆積,使得鈦鐵礦原料堆積形成的床層的孔隙率太小,造成物料下移困難;若鈦鐵礦原料的粒度大于1.0mm,會增加氧化反應需要的時間,而且會使生成的還原鈦鐵礦的粒度較大,需要進行破碎操作才能投入下一工藝的使用,因此鈦鐵礦原料中二氧化鈦(tio2)的質量分數應不低于40%,鈦鐵礦原料的粒度屬于[0.3mm,1.0mm]。

              [0050]

              此外,氧化鈦鐵礦包括假板鈦礦和金紅石。鈦鐵礦原料在氧化爐201中發生氧化反應的條件包括:氧化爐201的溫度屬于[950℃,1050℃],氧化反應的時間屬于[0.5h,1h]。在該氧化反應條件下,鈦鐵礦原料的原生結構發生改變,生成的假板鈦礦和金紅石表面會出現大量的納米級微孔,有利于強化后續用還原氣對其進行還原時的氣相傳質過程,從而提高還原效率。需要注意的是,若對鈦鐵礦原料進行氧化時的溫度(氧化爐的溫度)高于1050℃和/或氧化反應的時間(第一反應時間)超過1h,會使得生成的氧化鈦鐵礦表面的氣孔逐漸閉合而形成局部燒結,進而影響后續的還原過程,降低產率;若對鈦鐵礦原料進行氧化時的溫度(氧化爐的溫度)低于950℃和/或氧化反應的時間(第一反應時間)小于0.5h,會造成鈦鐵礦原料的氧化反應不充分甚至使得鈦鐵礦原料的氧化反應不能進行,進而影響還原鈦鐵礦的生成。因此在鈦鐵礦原料發生氧化反應的過程中,氧化爐的溫度應控制在溫度區間[950℃,1050℃],鈦鐵礦原料發生氧化反應的時間(第一反應時間)應屬于[0.5h,1h]。

              [0051]

              s130、在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。

              [0052]

              可選的,所述還原爐的溫度屬于[900℃,1000℃],第二反應時間屬于[1h,2h]。

              [0053]

              其中,所述第二反應時間為在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成所述還原鈦鐵礦的時間。

              [0054]

              具體的,氧化鈦鐵礦在還原爐203中發生還原反應的條件為:還原爐的爐溫屬于[900℃,1000℃],還原反應的時間(第二反應時間)屬于[1h,2h]內的任一時間。需要注意的是,若還原爐的溫度低于900℃和/或還原反應的時間小于1h,會使得該還原反應的還原速率變慢,甚至使得該還原反應不能發生;若還原爐的溫度高于1000℃和/或還原反應的時間大于2h,會造成已經生成的還原鈦鐵礦和/或還未發生還原反應的氧化鈦鐵礦發生燒結,使得反應難以繼續進行,且增加能耗。因此保證還原爐的爐溫屬于上述溫度區間[900℃,1000

              ℃],還原反應的時間(第二反應時間)屬于上述時間區間[1h,2h],有利于將氧化鈦鐵礦還原的更加充分,且可以降低能耗。

              [0055]

              本公開實施例提供的還原鈦鐵礦的制備方法,通過將原料煤輸入氣化爐進行氣化生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中;在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。本公開實施例中通過在氧化爐中將鈦鐵礦原料進行氧化,生成比鈦鐵礦原料反應性更好的氧化鈦鐵礦,并將其輸入還原爐,將原料煤在氣化爐中氣化生成的還原氣通入還原爐對氧化鈦鐵礦進行還原,起到了用還原氣代替原料煤對氧化鈦鐵礦進行還原的作用。由于氧化鈦鐵礦比鈦鐵礦原料具有更好的反應性,因此將鈦鐵礦原料先氧化后還原可以提高還原鈦鐵礦的制備效率,而通過用原料煤發生氣化反應后生成的還原氣對氧化鈦鐵礦進行還原,可以避免原料煤與氧化鈦鐵礦的直接接觸,從而可以有效避免原料煤以及原料煤中含有的雜質元素混入生成的還原鈦鐵礦中,因此可以提高還原鈦鐵礦的質量。

              [0056]

              可選的,在將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中之前,所述方法還包括:通過旋風分離裝置分離所述還原氣中的固體顆粒,將分離所述固體顆粒后的所述還原氣輸入所述氧化爐和所述還原爐中,并將所述固體顆粒返回所述氣化爐中。

              [0057]

              具體的,結合圖3所示,圖3為本公開實施例提供的另一個可實現上述還原鈦鐵礦的制備方法的裝置的結構示意圖。

              [0058]

              參照圖3所示,所述裝置還包括:旋風分離裝置204,氣化爐202與還原爐203通過旋風分離裝置204連通,旋風分離裝置204用于分離所述氣化爐輸出的所述還原氣中的固體顆粒,并將分離固體顆粒后的還原氣輸入還原爐203中,將固體顆粒返回氣化爐202中。

              [0059]

              還原氣中的固體顆粒包括還原氣中混有的原料煤的顆粒和其它雜質的固體顆粒,由于經氣化爐輸出的還原氣中混有原料煤的顆粒,因此在還原爐203與氧化爐201之間設置旋風分離裝置204,可以在將還氣輸入還原爐之前對混有的固體顆粒進行有效去除,一方面可以防止固體顆粒進入還原爐,進一步減少生成的還原鈦鐵礦中的雜質,提高還原鈦鐵礦的質量,另一方面也可以將隨還原氣輸出氣化爐的原料煤的顆粒返回至氣化爐使其重新參與氣化反應,進而提高原料煤的利用率。

              [0060]

              可選的,所述氧化爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:

              [0061][0062]

              其中,v

              co

              分別為所述氧化爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。

              [0063]

              具體的,參照圖4所示,圖4為本公開實施例提供的再一個實現上述還原鈦鐵礦的制備方法的裝置的結構示意圖,圖4所示的氧化爐201包括:氧化爐爐體2011、入料口2012、入氣口2013、出料口2014、出氣口2015以及還原氣入口2016。其中,氧化爐的入料口2012用于向所述氧化爐爐體2011中輸送所述鈦鐵礦原料,氧化爐的入氣口2013用于向氧化爐爐體2011中輸入氧氣,氧化爐的出料口2014用于通過還原爐的入料口向還原爐爐體中輸入所述

              氧化鈦鐵礦,氧化爐的出氣口2015用于輸出所述氧化爐爐體中生成的氧化尾氣,還原氣入口2016用于將從旋風分離裝置輸出的還原氣輸入氧化爐爐體。需要說明的是,氧化爐的出料口2014還可用于將還原爐產生的還原尾氣輸入氧化爐爐體。氧化爐通過控制入氣口2013輸入的氧氣、出料口2014輸入的還原尾氣以及還原氣入口2016輸入的還原氣來控制氧化爐爐體中的氣體氛圍,使氧化爐中的氣體的組分含量滿足如上關系式(1)。在氧化爐中的氣體的組分含量滿足關系式(1)時,氧化爐中鈦鐵礦原料的被氧化的較完全,氧化反應的效果較好。

              [0064]

              氧化爐通過出料口2014輸入的還原尾氣(還原爐中還原氧化鈦鐵礦產生的氣體)中含有在還原爐中未參與反應的還原氣,還原氣在氧化爐中燃燒氧化,為鈦鐵礦原料的氧化提供了顯熱,有助于降低系統(還原鈦鐵礦的制備系統)的能耗。通過使鈦鐵礦原料轉化為反應性更好的氧化鈦鐵礦,然后將氧化鈦鐵礦輸入還原爐中進行還原以制備還原鈦鐵礦,與對鈦鐵礦原料直接進行還原相比,不僅可以提高還原鈦鐵礦的產率和質量,還可以降低能耗。

              [0065]

              可選的,所述還原爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:

              [0066][0067]

              其中,v

              co

              分別為所述還原爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。

              [0068]

              可選的,所述還原氣中包括:氫氣,且所述氫氣的體積分數屬于[60%,80%]。

              [0069]

              還原氣的主要成分包括氫氣(h2)和一氧化碳(co),其中,還原氣中h2的體積分數屬于分數區間[60%,80%]。需要說明的是,可通過控制氣化爐中氣化反應的程度來控制還原氣中h2的含量,還原氣中h2的含量越高,還原爐中氧化鈦鐵礦被還原的速率越大,但由于化學反應都伴隨著熱量的變化,因此隨著氫氣含量的增加,還原速率越大,會使得還原反應的溫度難以維持穩定,從而影響還原反應的進行。當還原爐內還原氣中的h2含量滿足關系式(2)時,還原反應完全,還原鈦鐵礦的產率最高,即滿足關系式(2)時的氣氛是最適于氧化鈦鐵礦發生還原反應的氣氛。

              [0070]

              結合圖4所示,上述實施例所述的還原鈦鐵礦的制備方法可通過圖4所示的裝置來實現。

              [0071]

              具體的,圖4所示的氣化爐202包括:氣化爐爐體2021、入料口2022、入氣口2023、出料口2024以及出氣口2025。其中,氣化爐202的入料口2022用于將所述原料煤輸送至氣化爐爐體2021,氣化爐的入氣口2023用于向氣化爐爐體2021輸入氧氣,氣化爐的出料口2024用于輸出所述原料煤氣化后產生的灰渣,氣化爐的出氣口2025用于將氣化所述原料煤生成的所述還原氣輸出至旋風分離裝置中。

              [0072]

              旋風分離裝置204包括:進氣口2041、返料腿2042以及出氣口2043。其中,旋風分離裝置204的進氣口2041與所述氣化爐輸出所述還原氣的出氣口連通,所述旋風分離裝置的出氣口2043與所述還原爐輸入所述還原氣的入氣口連通,所述返料腿2042用于將分離后的固體顆粒輸送回所述氣化爐。

              [0073]

              還原爐203包括:還原爐爐體2031、入料口2032、進氣口2033以及出料口2034。其

              中,還原爐的入料口2032用于將從所述氧化爐輸出的所述氧化鈦鐵礦輸入還原爐爐體2031中,并用于將所述還原爐中還原所述氧化鈦鐵礦產生的還原尾氣輸出至所述氧化爐中,所述還原爐的進氣口2033用于將從旋風分離裝置輸出的還原氣輸入還原爐爐體2031中,所述還原爐的出料口用于將生成的所述還原鈦鐵礦輸出。

              [0074]

              需要說明的是,還原爐的入料口2032位于還原爐爐體2031的頂部,還原爐的出料口2034與進氣口2033位于還原爐203的底部。氧化爐201的入氣口2013與出料口2014位于所述氧化爐爐體的底部,氧化爐201的入料口2012位于氧化爐爐體的頂部,氧化爐的入氣口2013與出料口2014位于氧化爐爐體的底部。氣化爐202的入氣口2023與出料口2024位于氣化爐爐體的底部,氣化爐臨近旋風分離裝置的側壁上設置有返料口2026,所述返料口2026與旋風分離裝置的返料腿2042連通,將分離后的固體顆粒輸送回氣化爐爐體。

              [0075]

              氧化爐的出料口2014與位于還原爐爐體頂部的入料口2032連通,形成氧化鈦鐵礦進入還原爐爐體的通道,也可以作為還原爐爐體中發生還原反應形成的還原尾氣進入氧化爐爐體的通道。進氣口2033與位于旋風分離裝置204第一側壁的出氣口2043連通,用于將固體顆粒分離后的還原氣輸入還原爐203,生成的還原鈦鐵礦通過出料口2034進行直接進行輸出,并冷卻至常溫。氣化爐202的入料口2022與出氣口2025位于氣化爐202的頂部,出氣口2025與位于旋風分離裝置204第二側壁的進氣口2041連通,可直接將生成的還原氣輸入旋風分離裝置,其中,旋風分離裝置的第一側壁與第二側壁相對。

              [0076]

              還原爐的入料口位于還原爐爐體的頂部,與氧化爐的出料口連通,既可以將從氧化爐輸出的氧化鈦鐵礦直接輸入還原爐爐體,也可以將還原爐中對氧化鈦鐵礦進行還原時生成的還原尾氣直接通入氧化爐爐體,用以向氧化爐提供顯熱,從而可以降低氧化爐中氧化鈦鐵礦原料的能耗。由于還原爐的入料口也用于輸出還原尾氣,因此實現了簡化設備的目的。氣化爐通過出氣口與還原爐連通,可以直接將氣化爐中生成的還原氣通入還原爐,為還原爐中氧化鈦鐵礦的還原提供了還原劑,本公開實施例通過設置氣化爐避免了原料煤與鈦鐵礦的直接接觸,提高了還原鈦鐵礦的質量,通過用氣化原料煤產生的還原氣代替原料煤對氧化鈦鐵礦進行還原,可以增加反應物之間的接觸面積,提高反應效率,使氧化鈦鐵礦的還原反應更加充分。

              [0077]

              可選的,所述方法還包括:將所述氧化爐產生的尾氣輸入所述氣化爐。

              [0078]

              結合圖5所示,圖5為本公開實施例提供的又一個可實現上述還原鈦鐵礦的制備方法的裝置的結構示意圖。在圖5所示的裝置中,氣化爐202還包括:位于底部的氧化尾氣入口2027,用于向氣化爐爐體中輸入所述氧化爐氧化所述鈦鐵礦原料產生的所述氧化尾氣。氣化爐底部的氧化尾氣入口2027與氧化爐的出氣口2015連通,形成氧化尾氣直接進入氣化爐的通道。將氧化尾氣輸入氣化爐,一方面可以提供氣化原料煤需要的氧化性氣體,另一方面可以使得氣化爐充分利用氧化爐產生的顯熱,從而降低能耗。

              [0079]

              將氧化爐的入氣口2013與出料口2014設置于氧化爐爐體的底部,通過入氣口2013輸入的氧氣的氣流向上移動,而鈦鐵礦原料形成的床層位于氧化爐的底部,因此氧氣在向上運動穿過鈦鐵礦原料形成的床層的過程中,可以與鈦鐵礦原料充分接觸,提高鈦鐵礦原料氧化的效率。

              [0080]

              此外,可將氧化爐201設置于還原爐203的上方,使氧化爐201和/或還原爐203可沿水平方向移動。當氧化爐位于所述還原爐的上方時,氧化鈦鐵礦可在重力作用下通過氧化

              爐的出料口2014與還原爐的入料口2032進入還原爐爐體,而不需要額外的裝置或設備將氧化鈦鐵礦轉移至還原爐,從而達到簡化設備和簡化操作的目的。

              [0081]

              本公開實施例中將氧化爐、氣化爐和還原爐按照如上的方式進行連接,并按照如上所述的工藝條件對還原鈦鐵礦的制備過程進行控制,可以實現鈦鐵礦原料的氧化和還原同時進行,本公開實施例提供的還原鈦鐵礦的制備裝置可以合理利用熱量、降低系統能耗、提高產品質量。

              [0082]

              以上實施例的各技術特征可以進行任意的組合,為使描述簡潔,未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述,然而,只要這些技術特征的組合不存在矛盾,都應當認為是本說明書記載的范圍。

              [0083]

              需要說明的是,在本文中,諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來,而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且,術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含,從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素,而且還包括沒有明確列出的其他要素,或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下,由語句“包括一個

              ……”

              限定的要素,并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

              [0084]

              以上所述僅是本公開的具體實施方式,使本領域技術人員能夠理解或實現本公開。對這些實施例的多種修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的,本文中所定義的一般原理可以在不脫離本公開的精神或范圍的情況下,在其它實施例中實現。因此,本公開將不會被限制于本文所述的這些實施例,而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。技術特征:

              1.一種還原鈦鐵礦的制備方法,其特征在于,包括:將原料煤輸入氣化爐中進行氣化,生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中;在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法還包括:將所述氧化爐產生的尾氣輸入所述氣化爐。3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述氣化爐的溫度屬于[800℃,1000℃],所述原料煤的粒度屬于[1mm,6mm]。4.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述還原氣中包括:氫氣,且所述氫氣的體積分數屬于[60%,80%]。5.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:其中,v

              co

              分別為所述氧化爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。6.根據權利要求1或5所述的方法,其特征在于,所述鈦鐵礦原料的粒度屬于[0.3mm,1mm],且所述鈦鐵礦原料中二氧化鈦的質量分數不低于40%,所述氧化爐的溫度屬于[950℃,1050℃],第一反應時間屬于[0.5h,1h];其中,所述第一反應時間為在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述鈦鐵礦原料進行氧化生成所述氧化鈦鐵礦的時間。7.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,所述還原爐中的氣體的組分含量滿足如下關系式:其中,v

              co

              分別為所述還原爐中二氧化碳、氧氣、水蒸氣、氫氣、一氧化碳的體積。8.根據權利要求1或7所述的方法,其特征在于,所述還原爐的溫度屬于[900℃,1000℃],第二反應時間屬于[1h,2h];其中,所述第二反應時間為在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成所述還原鈦鐵礦的時間。9.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,在將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中之前,所述方法還包括:通過旋風分離裝置分離所述還原氣中的固體顆粒,將分離所述固體顆粒后的所述還原

              氣輸入所述氧化爐和所述還原爐中,并將所述固體顆粒返回所述氣化爐中。10.一種還原鈦鐵礦的制備裝置,其特征在于,包括:氣化爐、氧化爐以及還原爐;所述氣化爐分別與所述氧化爐和所述還原爐連通,用于將輸入的原料煤進行氣化,生成還原氣,并將所述還原氣輸入所述氧化爐和所述還原爐中;所述氧化爐與所述還原爐連通,用于燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;所述還原爐用于通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。

              技術總結

              本公開提供了一種還原鈦鐵礦的制備方法和裝置,涉及化學工程技術領域,該還原鈦鐵礦的制備方法包括:通過將原料煤輸入氣化爐進行氣化生成還原氣,并將所述還原氣輸入氧化爐和還原爐中;在所述氧化爐中燃燒所述氣化爐輸入的所述還原氣對鈦鐵礦原料進行氧化生成氧化鈦鐵礦,并將所述氧化鈦鐵礦輸入所述還原爐中;在所述還原爐中通過所述氣化爐輸入的所述還原氣對所述氧化爐輸入的所述氧化鈦鐵礦進行還原,生成還原鈦鐵礦。從而,通過用還原氣代替原料煤,用氧化鈦鐵礦代替鈦鐵礦原料進行制備還原鈦鐵礦,避免了原料煤與鈦鐵礦原料的直接接觸,減少了生成的還原鈦鐵礦中的雜質,解決了還原鈦鐵礦質量較差的問題。決了還原鈦鐵礦質量較差的問題。決了還原鈦鐵礦質量較差的問題。

              技術研發人員:徐剛 曾亮 徐彬 李海冰 任文君

              受保護的技術使用者:新奧科技發展有限公司

              技術研發日:2021.09.01

              技術公布日:2021/12/23
              聲明:
              “還原鈦鐵礦的制備方法和裝置與流程” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究,如用于商業用途,請聯系該技術所有人。
              我是此專利(論文)的發明人(作者)
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