CN101117660A - 一种用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用转底炉还原含碳钒钛铁精矿球团生产铁粉及联产钛渣和五氧化二钒的方法。钒钛铁精矿经破碎，润磨，制成球团，置于转底炉中还原，再进行破碎，经湿磨后，进行磁选和重选，得到铁粉和尾矿，尾矿用钛白废酸浸出除去残余的镁和铁，经过滤，烘干，得到的物料加入钠盐进行钠化焙烧，再采用水浸出后分别得到钛渣和钒酸钠溶液，最后对钒酸钠溶液采用铵盐沉钒和煅烧脱氨，便得到五氧化二钒产品。本发明摒弃了电炉熔炼能耗高、钒钛分离效果差、钒钛走向难控制以及转炉吹炼铁水提钒钛收率低等缺陷。具有钒、钛、铁收率高，资源利用率高等优点。为钒钛铁精矿综合利用开辟了一条可行的新途径。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种钒钛铁精矿综合利用的处理方法，特别是一种用转底炉还原-磨选从钒钛铁精矿中提取铁、钒和钛的方法，属于冶金领域。
二、背景技术：
我国攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源，钒钛磁铁矿中钒的储量(按V2O5计算)有1570万吨，占全国的60％以上，列国内第一位；占世界的11.6％，列世界第四位；钛资源储量(以TiO2计)为8.7亿吨，占国内储量的90.54％，占世界的35.17％，列世界第一位。目前，对攀西钒钛铁精矿的利用主要是通过高炉炼铁，获得铁水，经过转炉吹钒，实现钒铁分离，而含钛高的炉渣弃之，钛没有得到利用，造成了钛资源的浪费。此外，对攀西钒钛铁精矿的利用也有经过还原、电炉冶炼生铁分别获得含钒铁水和钛渣，铁水经过摇包提钒，然后炼钢，但由于电炉冶炼存在能耗高、污染大等缺点，致使电炉冶炼厂面对巨大的压力。
汪云华等人在《金属矿山》2006年第4期报道了通过微波加热还原含碳复合、钒钛铁精矿球团，经过25min便可将温度升至1150℃，在该温度下保温1.5h，其金属化率达到90％，还原料通过磨选所获得的TFe含量为98.24％。汪云华等人在《南方金属》2005年第5期公开了传统加热还原钒钛铁精矿，其还原温度1230℃，还原时间180min，还原效果达到了微波加热90min的还原效果。但传统加热还原，存在还原时间长的问题，带来的问题是能耗增加，相应的处理成本升高。
申请号为200510020117.7的中国专利申请所述的“从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法”的工艺步骤包括矿粉造块、金属化还原及分离提取，即将钒钛磁铁矿矿粉、还原剂、添加剂、粘结剂混合后压制成直径为10～25mm的球块，于80～90℃温度下干燥后装入转底炉内还原得到金属化产品，最后将制得的金属化产品热装入电炉熔化分离，得到铁水及钒钛渣熔分，再提取钒铬渣熔熔分，得到钒铬的氧化物，提取钒铬后剩余的钛渣作为钛白粉生产的原料。该方法存在电炉熔分金属化球团能耗高、铁与钒钛分离效果差、钒钛走向分散、钒钛收率低等缺陷。
申请号为99115348.0的中国专利申请“综合利用钒钛磁铁矿新工艺”的所述的冷固球团直接还原为：细磨钒钛磁铁矿精矿后添加复合粘结剂造球，精矿细度-200目80～85％，添加总重量1.0～1.7％的复合黏结剂，复合黏结剂由腐植酸钠+糊精按3～9∶1配成，添加1％(重量)Na2SO4(固体)+1％Na2CO3(固体)作为添加剂，造球水分8.5～10％，生球干燥固结温度150～250℃，干燥风速0.6～0.9m/s，还原剂用褐煤、次烟煤，还原温度1100～1150℃，还原时间180～240min，C/Fe比为0.5～0.6。该还原时间较长，导致能耗增加，另外，配入钠盐，影响球团强度。
名称为用还原磨选法制取微合金铁粉的方法”专利申请中公开的采用隧道窑进行直接还原，还原温度1150～1220℃，还原时间3～13h。由于采用隧道窑还原，温度很难升高，存在还原时间长，还原需要的能耗增加。
三、发明内容：
本发明旨在提供一种用转底炉还原含碳钒钛铁精矿球团生产铁粉及联产钛渣和五氧化二钒的方法。钒钛铁精矿破碎制团后入转底炉还原，经湿磨和磁重选后得品位为92％以上的铁粉和尾矿，尾矿经酸浸，钠化焙烧，铵盐沉钒等工艺得到钛品位约70％的钛渣和品位达到99％以上的五氧化二钒成品；
本发明的另一个目的是采用转底炉还原含碳钒钛铁精矿球团以及湿磨和磁重选、尾矿经酸浸、钠化焙烧和铵盐沉钒的工艺，摒弃了还原-电炉熔炼成本高、钒钛分离效果差、钒钛走向难控制以及转炉吹炼铁水提钒钛收率低等缺陷；提高了钒、钛、铁回收率，资源利用高；能耗低，温度和还原气氛易自动控制，生产成本较低。为钒钛铁精矿综合利用开辟了一条可行的新途径。
本发明按以下步骤完成：原料钒钛铁精矿经破碎、加入碳质还原剂和粘结剂进行润磨后制成球团，经干燥，置于转底炉中还原后，破碎，然后加水进行湿法球磨，再进行磁选和重选，得到品位为90～95％的铁粉和尾矿，铁粉可作为炼钢原料，尾矿含五氧化二钒1.0～1.8％、二氧化钛30～45％，作为提钒和钛的原料，采用酸浸尾矿，除去尾矿中残余的镁和铁等杂质，浸出后，过滤，烘干，得到含五氧化二钒2.5～3.5％、二氧化钛45～70％的物料，再加入钠盐进行钠化焙烧，之后采用水浸出，过滤，洗涤，分别得到高钛渣和钒酸钠溶液，再对钒酸钠溶液用固体硫酸铵进行沉钒，经结晶、洗涤、干燥、煅烧，便得到高品质的五氧化二钒产品。
1.所述的碳质还原剂为煤粉、焦碳和木炭中的一种或几种，其用量为原料重量的18～25％；粘结剂为木质素磺酸钙，用量为原料重量的1-5％；
2.所述润磨后制成直径为10～40mm球团；
3.所述转底炉中进行还原的条件为温度1250～1400℃、时间20～120min，还原后进行破碎至粒度范围为-60+120目；
4.所述的湿法球磨为矿浆重量百分浓度50～80％，球磨时间0.5-2.5h；
5.所述的磁选中磁场强度为1000～4000高斯；
6.所述酸浸尾矿是采用重量百分浓度为18～25％的钛白废酸；
7.加入重量百分含量为10～30％的碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的一种或几种，进行钠化焙烧，其焙烧条件为温度600～1050℃，时间4～8h；
8.焙烧结束后采用水浸出，其重量百分浓度为20～50％；
9.所述的原料为为钒钛铁精矿、铁精矿和钛精矿，原料破碎粒度范围为-120+200目。
本发明与公知技术相比具有的优点及积极效果：
1、本发明具有温度和气氛可控性强、还原温度高、温度场均匀、反应速率快、还原时间短、还原效率高、铁、钒和钛收率高、成本低等优点，避免了回转窑还原过程结圈，隧道窑、竖炉和回转窑还原时间长、能耗高等存在的缺陷；
2、本发明只需加入还原剂、粘结剂与破碎的钒钛铁精矿经润磨、制团、干燥、转底炉还原、破碎和湿法球磨，经磁选和重选，获得铁粉和尾矿，实现铁与钒钛分离；
3、采用钛白废酸浸出尾矿除去残余的镁和铁，可得到高品质的五氧化二钒产品。废酸资源得以利用。
4、由于采用湿法球磨，是金属铁与脉石解离，经磁选和重选工序，可获得含铁高的铁粉和含钒钛高的尾矿，实现了铁与钒钛有效分离，摒弃了直接还原-电炉熔分存在钒钛分散严重的问题；
因此，本发明为处理钒钛铁精矿提供了一种新的方法，实现环境效益、社会效益和经济效益三者统一，具有潜在的工业应用前景。
四、附图说明：
图1是本发明的工艺流程图。
五、具体实施方式
实施例一：
1.钒钛铁精矿的化学成分重量百分比如下：TFe 58.44～59.13％、TiO2 10.47～12.83、TiO20.61～0.65、Cr2O3 0.078～0.084％、SiO2 2.31～2.58％、Al2O3 2.36～2.64％、CaO 1.24～1.40％、MgO 2.37～2.55％、MnO 0.18～0.23％、S 0.03～0.05％和P 0.0014～0.0018％，余为灰份或其它微量成分，总量100％。
2.工艺条件：钒钛铁精矿10000g破磨到小于120目其中-140+180目的占80％、加入原矿重量19％的粒度为-180目占70％焦碳和原矿重量2.5％的固体木质素磺酸钙粘结剂与钒钛铁精矿进行润磨0.5h，用球蛋成型机制成直径为20～30mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉还原，温度控制在1300±50℃，时间40min。还原后，进行粗破(粒度为-60+120目)，然后进行湿法球磨，矿浆浓度65％，球磨时间1.0h，球磨后，采用2500高斯的磁选机进行磁选，磁选获得的物料，其含二氧化二钒1.25％、二氧化钛38.78％。采用摇床进行重选，便得到高品位的铁粉。磁选和重选获得的尾矿，其含二氧化二钒2.50％、二氧化钛45.02％。采用浓度为22％的钛白废酸浸出除去残余的镁和铁，浸出温度90℃，浸出时间4h，浸出结束后，过滤，烘干，得到的物料加入5％碳酸钠和15％氯化钠，在1000℃进行钠化焙烧6h，采用水浸(浓度为40％)出3h，过滤，洗涤，分别得到钛渣，其二氧化钛64.71％和含二氧化二钒16.42g/L钒酸钠溶液。最后对钒酸钠溶液采用铵盐沉钒，经结晶、洗涤、干燥，在500℃煅烧4h脱去氨，可获得高品质的五氧化二钒产品。在此工艺条件下达到的技术经济指标：铁粉品位达到94.24％，铁直收率达到90.5％，钛渣中钛品位70.12％，五氧化二钒品位达到99.12％，钛收率达到85.87％，钒收率达到80.16％。
实施例二：
1.钒钛铁精矿的化学成分重量百分比如下：TFe 57.01～58.82％、TiO2 11.31～12.14、V2O3 0.61～0.65、Cr2O3 0.054～0.067％、SiO2 2.12～2.45％、Al2O3 2.02～2.49％、CaO 1.14～1.58％、MgO 2.67～2.89％、MnO 0.12～0.20％、S 0.02～0.04％和P 0.0013～0.0016％，余为灰份或其它微量成分，总量100％。
2.工艺条件：钒钛铁精矿20000g破磨到-140+180目占80％、加入原矿重量19％的粒度为-180目占70％的煤粉和加入原矿重量4％的固体木质素磺酸钙粘结剂与钒钛铁精矿进行润磨0.5h，用球蛋成型机制成直径为25～40mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉快速还原，温度控制在1300±50℃，时间30min。还原后，进行粗破(粒度为-60+120目)，然后进行湿法球磨，矿浆浓度70％，球磨时间2.0h，球磨后，采用2000高斯的磁选机进行磁选，磁选获得的物料，其含二氧化二钒1.25％、二氧化钛38.78％。采用摇床进行重选，便得到高品位的铁粉。磁选和重选获得的尾矿，其含二氧化二钒2.35％、二氧化钛50.67％。采用浓度为25％的钛白废酸浸出除去残余的镁和铁，浸出温度90℃，浸出时间4h，浸出结束后，过滤，烘干，得到的物料加入30％硫酸钠，在950℃进行钠化焙烧8h，采用水浸(浓度为30％)出3h，过滤，洗涤，分别得到钛渣，其二氧化钛62.76％和含二氧化二钒18.03g/L钒酸钠溶液。最后对钒酸钠溶液采用铵盐沉钒，经结晶、洗涤、干燥，在500℃煅烧5h脱去氨，可获得高品质的五氧化二钒产品。达到的技术经济指标：铁粉品位达到93.27％，铁直收率达到92.33％，钛渣中钛品位68.74％，五氧化二钒品位99.40％，钛收率82.96％，钒收率82.27％。
实施例三：
1.钒钛铁精矿的化学成分重量百分比如下：TFe 56.54～58.01％、TiO2 11.39～12.94％、TiO2 0.58～0.62％、Cr2O3 0.081～0.094％、SiO2 2.71～2.99％、Al2O3 2.64～2.97％、CaO 1.54～1.77％、MgO 2.64～2.98％、MnO 0.17～0.20％、S 0.04～0.06％和P 0.0011～0.0014％，余为灰份或其它微量成分，总量100％。
2.工艺条件：钒钛铁精矿50000g破磨到-140+180目占80％、加入原矿重量22％的粒度为-200目占60％木炭和加入原矿重量5％的固体木质素磺酸钙黏结剂与钒钛铁精矿进行润磨0.5h，用球蛋成型机制成直径为30～40mm球团，在250℃干燥4h，采用转底炉还原，温度控制在1350±50℃，时间20min。还原后，进行粗破(粒度为-60+120目)，然后进行湿法球磨，矿浆浓度50％，球磨时间2.5h，球磨后，采用1500高斯的磁选机进行磁选，磁选获得的物料，其含二氧化二钒1.24％、二氧化钛35.01％。采用摇床进行重选，便得到高品位的铁粉。磁选和重选获得的尾矿，其含二氧化二钒2.64％、二氧化钛58.16％。采用浓度为25％的钛白废酸浸出除去残余的镁和铁，浸出温度90℃，浸出时间4h，浸出结束后，过滤，烘干，得到的物料加入25％碳酸钠，在800℃进行钠化焙烧8h，采用水浸(浓度为40％)出3h，过滤，洗涤，分别得到钛渣，其二氧化钛60.68％和含二氧化二钒15.37g/L钒酸钠溶液，最后对钒酸钠溶液采用铵盐沉钒，经结晶、洗涤、干燥，在500℃煅烧4h脱去氨，可获得高品质的五氧化二钒产品。达到的技术经济指标：铁粉品位达到91.01％，铁直收率92.4％，钛渣中钛品位72.27％，五氧化二钒品位99.34％，钛收率82.47％，钒收率81.57％。
Claims (9)
1.一种用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：按以下步骤完成：原料钒钛铁精矿经破碎、加入碳质还原剂和粘结剂进行润磨后制成球团，经干燥，置于转底炉中还原后，破碎，然后加水进行湿法球磨，再进行磁选和重选，铁粉和尾矿，采用酸浸尾矿，除去尾矿中残余的镁和铁等杂质，浸出后，过滤，烘干，得到含五氧化二钒和二氧化钛的物料，再加入钠盐进行钠化焙烧，之后采用水浸出，过滤，洗涤，分别得到高钛渣和钒酸钠溶液，再对钒酸钠溶液用固体硫酸铵进行沉钒，经结晶、洗涤、干燥、煅烧，得到五氧化二钒产品。
2.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述碳质还原剂为煤粉、焦碳和木炭中的一种或几种，其用量为原料重量的18～25％；粘结剂为木质素磺酸钙，用量为原料重量的1-5％，所述润磨后制成直径为10～40mm的球团。
3.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述转底炉中进行还原的条件为温度1250～1400℃、时间20～120min，还原后进行粗碎至粒度范围为-60+120目。
4.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述的湿法球磨为矿浆重量百分浓度50～80％，球磨时间0.5-2.5h。
5.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述的磁选中磁场强度为1000～4000高斯。
6.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述酸浸尾矿是采用重量百分浓度为18～25％的钛白废酸。
7.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：加入重量百分含量为10～30％的碳酸钠、氯化钠和硫酸钠中的一种或几种，进行钠化焙烧，其焙烧条件为温度600～1050℃，时间4～8h。
8.根据权利要求1所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：焙烧结束后采用水浸出，其重量百分浓度为20～50％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，其特征在于：所述的原料为为钒钛铁精矿、铁精矿和钛精矿，原料破碎粒度范围为-120+200目。
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