综合利用熔分渣的方法及碳氮化渣

摘要

本发明涉及综合利用熔分渣的方法及碳氮化渣，属于矿物冶炼领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种能够提高熔分渣的利用价值的综合回收利用熔分渣的方法。本发明综合利用熔分渣的方法包括如下步骤：a、按重量配比将熔分渣45～65份、碳粉35～50份和粘结剂1～4份加水混匀并造球；其中，水的加入量以满足造球要求即可，按重量配比优选加水4～7份；b、球团干燥后通入氮化炉中，于1400～1700℃加热60～180min，然后冷却得到碳氮化渣。本发明综合利用熔分渣的方法提高了熔分渣的经济利用价值，添加本发明碳氮化渣或碳氮化钛精矿的耐火材料的耐火性能明显提高，本发明为熔分渣的利用提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。

权利要求

1.综合利用熔分渣的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、按重量配比将熔分渣45～65份、碳粉35～50份和粘结剂1～4份加水混匀并造球；其中，所述的粘结剂为甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、硝酸纤维素和/或醋酸纤维素；

b、球团干燥后通入氮化炉中，于1400～1700℃加热60～180min，然后冷却得到碳氮化渣。

2.根据权利要求1所述的综合利用熔分渣的方法，其特征在于：所述的碳粉的粒度≤0.088mm，所述的熔分渣的粒度≤0.088mm。

3.根据权利要求2所述的综合利用熔分渣的方法，其特征在于：所述的碳粉为石油焦、碳黑和/或无烟煤。

4.根据权利要求1所述的综合利用熔分渣的方法，其特征在于：a步骤中的各原料按重量配比加水4～7份混匀并造球。

5.根据权利要求4所述的综合利用熔分渣的方法，其特征在于：a步骤造球所得球团的直径为10～15mm。

6.根据权利要求1～5任一项所述的综合利用熔分渣的方法，其特征在于：b步骤所得碳氮化渣还经过药剂选矿或细泥摇床选矿得到碳氮化钛质量含量为95％以上的碳氮化钛精矿，选矿后的尾矿制成建筑用砖。

7.碳氮化渣，其特征在于：由权利要求1～5任一项所述的综合利用熔分渣的方法制备而得。

8.碳氮化钛精矿，其特征在于：由权利要求6所述的综合利用熔分渣的方法制备而得。

9.耐火材料，其特征在于：含有权利要求7所述的碳氮化渣；或含有权利要求8所述的碳氮化钛精矿。

说明书

综合利用熔分渣的方法及碳氮化渣

技术领域

[0001] 本发明涉及综合利用熔分渣的方法及碳氮化渣，属于矿物冶炼领域。

背景技术

[0002] 攀枝花地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，储量达100亿吨，占全国钒钛磁铁矿总储量的90％以上，经选矿处理约有53％的TiO2进入钒钛铁精矿，经高炉冶炼后，TiO2几乎全部进入高炉渣，高炉渣中TiO2的含量为22～25％。由于含钛矿物弥散分布在高炉渣中，很难分离。科研人员进行了很多富集回收利用的研究工作，由于钛回收率低，经济效益差等因素，未能实现产业化的应用，造成该部分钛资源白白浪费掉。

[0003] 为了充分利用钒钛磁铁矿中的钛资源，经过科研人员的努力，在钛铁精矿经转底炉金属化还原后，经电炉熔化分离得到一种TiO2含量较高(约为50％左右)的渣，该渣即为熔分渣。

[0004] 熔分渣的主要矿物组成有黑钛石、钛铁晶石-磁铁矿固溶体、镁铝尖晶石、钛铁矿、硅酸盐玻璃隐晶质等。过渡还原的渣中有碳氮化钛固溶体和三氧化二钛固溶体出现。黑钛石主要含V、Ti物相，含量一般在70～80％，与深还原钛渣相比，熔分渣中含FeO相的钛铁晶石较多，它较深还原渣中大量存在的黑钛石的结晶温度低，因而熔分渣的粘度比深还原钛渣低，电导率比深还原钛渣高。

[0005] 目前，已有采用硫酸法制钛白路线回收熔分渣中的钛的相关报道，但由于熔分渣中的CaO、MgO、SiO2、Al2O3等杂质含量较高，导致熔分渣的酸解率偏低，给提钛造成了困难，提钛结果并不理想，未能制备出合格的钛白初品。即使制得了合格的钛白初品，但由于工艺路线、生产成本的原因，要真正实现产业化，也同样存在较大的难度。

[0006] 综上所述，如何提高熔分渣的利用价值成为本领域迫切需要解决的技术难题。

发明内容

[0007] 本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种能够提高熔分渣的利用价值的综合回收利用熔分渣的方法。

[0008] 本发明综合利用熔分渣的方法包括如下步骤：

[0009] a、按重量配比将熔分渣45～65份、碳粉35～50份和粘结剂1～4份加水混匀并造球；其中，水的加入量以满足造球要求即可，按重量配比优选加水4～7份；

[0010] b、球团干燥后通入氮化炉中，于1400～1700℃加热60～180min，然后冷却得到碳氮化渣(冷却速度优选为5～20℃/h)。该加热温度和加热时间可以确保能耗最低，熔分渣的碳氮化率达到93％以上。

[0011] 其中，为了使b步骤反应更充分，上述的熔分渣的粒度优选≤0.088mm，上述a步骤的碳粉的粒度优选为≤0.088mm。所述碳粉可以是冶金领域常用的碳粉，如：石油焦、碳黑(也叫炭黑)和/或无烟煤。

[0012] 其中，上述的粘结剂优选为纤维素，如：甲基纤维素、乙基纤维素、羧甲基纤维素、羧乙基纤维素、硝酸纤维素和/或醋酸纤维素。

[0013] 其中，为了使b步骤反应更充分，上述a步骤造球所得球团的直径优选为10～15mm。

[0014] 其中，为了进一步提高熔分渣的利用价值，上述方法的b步骤所得碳氮化渣还经过药剂选矿或细泥摇床选矿(按照常规的药剂选矿或细泥摇床选矿方法选矿即可)得到碳氮化钛质量含量为95％以上的碳氮化钛精矿，选矿后的尾矿制成建筑用砖。

[0015] 本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种由上述综合利用熔分渣的方法制备而得的碳氮化渣。

[0016] 本发明所要解决的第三个技术问题是提供一种由上述综合利用熔分渣的方法制备而得的碳氮化钛精矿。

[0017] 本发明所要解决的第四个技术问题是提供一种耐火材料，该耐火材料含有上述碳氮化渣；或含有上述碳氮化钛精矿。一般来说，耐火材料中添加5～30wt％的碳氮化渣或碳氮化钛精矿即可提高耐火材料的耐火性能。

[0018] 本发明综合利用熔分渣的方法提高了熔分渣的经济利用价值，添加本发明碳氮化渣或碳氮化钛精矿的耐火材料的耐火性能明显提高，本发明为熔分渣的利用提供了一种新的选择，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

[0019] 下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

[0020] 实施例1 本发明碳氮化渣的制备

[0021] 将熔分渣破碎粉磨后与碳粉、粘结剂、石油焦粉按表1的重量配比准确称量，倒入强制搅拌机中进行预混合，原料充分混合均匀后，加水继续混合，物料达到成型性能后出料。利用压力成球机将混合均匀的物料成球(球团的直径为10～15mm)，使球团具有一定的强度和粒度均匀性。成球后的球团通过隧道式干燥窑进行干燥，除去残余的水分。把干燥后的球团送入氮化炉进行碳氮化处理，于1450℃保温120min，然后缓冷(冷却速度为15℃/h左右)得到碳氮化渣。经测定碳氮化渣的碳氮化率为93％。

[0022] 表1 制备碳氮化渣的原料用量

[0023]

[0024] 注：表1中水(外加)的意思为水的重量为熔分渣、石油焦粉和羧甲基纤维素总重量的5％。

[0025] 碳氮化渣经颚式破碎机粗破，球磨机细磨，添加到高铝质耐火材料中，制成铁沟捣打料。同时以相同的高铝质耐火材料不添加本发明碳氮化渣制成铁沟捣打料进行对比。铁沟捣打料的成分如表2所示。

[0026] 表2 未添加碳氮化渣和添加碳氮化渣的铁沟捣打料配方

[0027]

[0028] 从表2可以看出，1#配方没有添加本发明碳氮化渣，2#配方添加了15wt％的本发明碳氮化渣。1#配方经高炉主沟试用通铁量为14万吨，2#配方经高炉主沟试用通铁量达17万吨。由此可以看出，添加本发明碳氮化渣到铁沟捣打料中，明显提高了铁沟捣打料的使用寿命。

[0029] 实施例2 本发明碳氮化钛精矿的制备

[0030] 将熔分渣破碎粉磨后与碳粉、粘结剂、碳黑粉按表3的重量配比准确称量，倒入强制搅拌机中进行预混合，原料充分混合均匀后，加水继续混合，物料达到成型性能后出料。利用压力成球机将混合均匀的物料成球(球团的直径为15mm)，使球团具有一定的强度和粒度均匀性。成球后的球团通过隧道式干燥窑进行干燥，除去残余的水分。把干燥后的球团送入氮化炉进行碳氮化处理，于1650℃保温150min，然后缓冷(冷却速度为10℃/h左右)得到碳氮化渣。经测定碳氮化渣的碳氮化率为95％。

[0031] 表3制备碳氮化渣的原料用量

[0032]原料名称 粒度/mm 配比/wt％
熔分渣 ≤0.088 52
碳黑粉 ≤0.088 45
羧乙基纤维素 - 3
水(外加) - 6

[0033] 注：表3中水(外加)的意思为水的重量为熔分渣、碳黑粉和羧乙基纤维素总重量的6％。

[0034] 碳氮化渣经颚式破碎机粗破，球磨机细磨，再经过细泥摇床选矿得到碳氮化钛精矿(碳氮化钛质量含量为97％)。将碳氮化钛精矿添加到镁碳砖中，制成转炉镁碳砖，镁碳砖的成分如表4所示。