密闭电炉钛渣冶炼尾气综合利用分析.pdf

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1、第3O卷第2期有色矿冶Vo1．30．No22014年4月N0N—FERR0USMININGANDMETALLURGYApril2014文章编号：1007—967X(2014)02—0089—03密闭电炉钛渣冶炼尾气综合利用分析张绍波，黄世弘，雷霆。(1．中冶长天国际工程有限责任公司，湖南长沙4l0007；2．昆明理工大学冶金与能源学院，云南昆明650093)摘要：介绍了密闭式钛渣电炉冶炼产生尾气的性质，提出了尾气用于发电、烘干、作为化工原料等方案。从尾气净化要求、尾气利用效率、技术成熟程度、投资情况等方面对各方案进行了优劣分忻。结果表明：电炉熔炼钛渣将有25的CO气体产生；内

2、燃机发电是电炉炼钛渣尾气利用项目较为可行的方案。关键词：钛渣熔炼；尾气；发电中图分类号：X753文献标识码：A3／4FeTiO。+C一1／4Ti()+3／4Fe+COU日IJ舌△G。一209000—168T(2)钛渣是富钛料的一种，它与人造金红石和天然2／3FeTiO3+C一1／3Ti2O。+2／3Fe+CO金红石是钛白粉、海绵钛和电焊条等产品的优质原△G。一213O00—171T(3)料。由于钛渣是一种高熔点(1743K)的炉渣，其熔1／2FeTiO+C一1／2Ti()+1／2Fe+CO体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点△GT。一252600—177T(4)温度时

3、剧增的特性，而且这些性能在冶炼过程中随2FeTio3十C—FeTi2()5+Fe+C()△GT。一其组成的变化而发生剧烈的变化。同时在钛渣的密185000—155T(5)闭电炉冶炼过程，在最终产物中会有大量的CO，CO1／4FeTiO。+C一1／4TIC+1／4Fe+CO△G。具有一定的毒性和易燃易爆性，因此对CO的合理一182500一l27T(6)利用是钛冶炼过程的安全生产重要体现，另一方面，1／3FeTiO3+C=1／3Ti+1／3Fe+CO△G_r。电炉尾气绝大多数被放空或“点天灯”，不仅浪费能一304600一l73T(7)源还污染环境。以一台250kVA的电炉为例，每

4、年l／3Fe2O3+C一2／3Fe+CO△Gi。一164000损失270t标准煤，全年全旧因尾气排放及燃烧损—176T(8)失标准煤约在200万t。因此，寻找经济合理、技术通过相应计算可以看出，电炉熔炼钛渣将有可行的钛渣的密闭电炉尾气利用途径具有重大的意25的CO气体产生。义。1电炉冶炼钛渣的特点2密闭式电炉冶炼钛渣中CO的产生过程及尾气性质电炉法熔炼钛渣，是用碳(主烟煤、石油焦、冶金焦等)对钛铁矿进行选择还原以除去大部分铁，使钛电炉法生产钛渣的过程就是钛铁矿与无烟煤或入渣富集和铁水，从而产得钛渣和生铁(半钢)两种石油焦等还原性物质加入电炉中进行还原熔炼，钛产品。该法的工艺简

5、单，成熟，流程短，效率高，所产铁矿中的主要氧化物被选择性的还原为金属铁，而铁能直接利用，不产生固体和液体废料，电炉的煤气钛的氧化物被富集在炉渣中，由于碳的气化反应，加可以回收利用，对环境无污染。入电炉中部分还原剂还将产生C()，CO也会参与还在电炉内，固体碳还原FeTi()。(熔点为l743原反应。由于炉内温度较高，C()的还原作用会得K)，随温度和配碳量的不同，可能有如下的反应：到加强_1]，因此密闭电炉有利于还原反应的进行，但FeTi()+C—TiO2+Fe+CO△GT。一19O另一方面密闭电炉带来了尾气中还有大量CO排放900—161T(1)的问题。根据云南某地30MW

6、A大型直流电炉的*收稿日期：2Ol4—02—12作者简介：张绍波(1980)，男，汉族，江西吉安人，工程师，主要从事节能、环保设计工作。9O有色矿冶第3O卷生产数据，该密闭式电炉的炉气组成见下表1。所产生的废热烟气温度高达450～550CF3]。该方表1电炉冶炼钛渣炉气成分和物理参数法可以联合余热锅炉再次回收热能转换蒸汽，驱动项目C()CO2N2H2SO2蒸汽轮机再发电。该方法存在的主要问题足对燃气化学组成(体积分数)／57～657～l222～262～41～2轮机燃料的进气压力要求比较大，越是发电效率高含尘浓度(标态)／rag·m1600~3000(处理前)6~20(处理后)

7、的机组燃料进气压力也就越高，钛渣密闭电炉尾气压力不大，这就需要使用燃气压缩机，增加燃气增压3电炉冶炼钛渣尾气的主要利用方法调节输送系统，同时该方法对操作工人技术素质有和条件较高的要求，并需要较多的备品备件。(3)燃气内燃机发电。该方法是近几年发展应钛渣密闭电炉处理后尾气的热值一般在800～用的新技术，工作原理与车用发动机类似，通过火花12000kJ／m，一般可以用作燃料或化工原料。塞点火点燃尾气带动活塞运动，内燃机气缸内的核作为燃料，其主要可以输入余热锅炉燃烧后发心区域工作温度可以达到14000。C，使