CN101575677A - 利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法 - Google Patents

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CN101575677A CNA031440738A CN03144073A CN101575677A CN 101575677 A CN101575677 A CN 101575677A CN A031440738 A CNA031440738 A CN A031440738A CN 03144073 A CN03144073 A CN 03144073A CN 101575677 A CN101575677 A CN 101575677A
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Abstract

本发明公开了一种利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，本发明能有效回收利用钒钛磁铁矿表内矿、表外矿和风化矿或钛砂矿中各种有价元素。本发明的技术方案为：钒钛磁铁矿(或钛砂矿)经粗碎、中碎筛分后，+15mm～－75mm矿石磁滑轮抛尾，－3mm矿石或风化矿浓缩抛尾后重力选矿，－3mm～+15mm矿石入一段磨矿，磨机排矿经重力选矿进二段磨矿，二段磨机排矿经重选——弱磁——强磁——浮选得钛铁精矿，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿按一定比例混合配加粘结剂和碳质还原剂混匀后造球进行预还原生成金属化球团矿，进电高炉或矿热炉冶炼生产钛渣和天然合金铁水；钛渣经破碎磨矿重选得酸溶性富钛料；钛渣或酸溶性富钛料进入火法冶金选矿过程，生产人造金红石和微晶玻璃；人造金红石富钛料和煤细磨按一定比例混合配加粘结剂制成含碳钛粒，在焙烧炉内焙烧冷却后，筛分分级成+0.3mm～－1.4mm粒级含碳金红石富钛料；天然合金铁水经转炉双联法吹钒铬，所得钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬；天然合金铁水脱硫高压水雾化成铁粒，精还原磨碎得合金铁粉；天然合金铁水经脱硫增碳，钢包精炼，高压水雾化成钢粒，经磁选还原退火磨碎得合金钢粉；天然合金铁水经脱硫增碳，钢包精炼，电渣重熔，水压机锻压得合金钢。

Description

利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法
技术领域
本发明属于钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)金属矿物选冶方法，特别是从岩矿型钒钛磁铁矿(表内矿、表外矿和风化矿)或钛铁矿砂矿制造富钛料和钢铁制品并综合利用其它有价元素的选冶方法。
背景技术
在自然界钛矿通常以氧化物状态和其他金属氧化物，特别是和氧化铁形成固溶体(金红石)或者独立矿物(钒钛磁铁矿、钛砂矿等)。本发明所称钛矿是指具有工业价值的钛矿(原生钒钛磁铁矿和次生钛砂矿)，即边界品位原生矿[(金红石TiO2≥2％)、(钒钛磁铁矿TiO2≥5％～6％)、(钛砂矿金红石矿物≥12kg/m3、钛铁矿物≥10kg/m3)]的钛矿床。
原生火成岩矿床钒钛磁铁矿矿物含量钛磁铁矿30％～50％、钛铁矿5.00％～14.00、硫化物1.10％～1.60％、辉石23.00％～34.00％、长石类15.00～27.00％、橄榄石5.00％～13.0％，有价矿物为钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物。
钛磁铁矿主要成分(铁、钛、钒、铬)理论品位是一个不稳定的变数，由以下三方面决定。其一钛磁铁矿客晶矿物的含量和客晶矿物类别所决定。客晶矿物含量和类别，取决于矿石品级，矿石品级由富至贫，即Fe1——Fe2——Fe3——Fe4，客晶矿物由密集——稀疏，粒度由粗变细。矿石品级与客晶矿物含量一致性是决定钛磁铁矿主成分的内因。
其二是提纯单矿物粒度，粒度磨细，可使粗粒客晶矿物和连生体矿物解离；从理论上说单矿物由粗到细，铁由低增高，钛由高降低。
其三是矿物纯度决定单矿物理论品位的高低。钛磁铁矿无单矿物。强磁性矿物除钛磁铁矿外，还有磁黄铁矿、磁赤铁矿与黄铁矿紧密共生的晚期磁铁矿，最主要的为绿泥石交代残留的钛磁铁钛。
矿石TFe品位是决定矿石主要成分变化的主要因素。钛磁铁矿的主矿物是磁铁矿(FeO、Fe2O3)，钛、钒、铬、镓、钴、镍、镁和铝等元素取代铁的相应的质点，呈类质同象存在于磁铁矿中，磁铁矿中仍含有0％～14％的钛铁晶石分子。矿石中90％以上钒和铬赋存于钛磁铁矿主晶磁铁矿中。
钛磁铁矿的客晶矿物有片晶状钛铁矿(FeO、TiO2)、钛铁晶石(2FeO、TiO2)和镁铝尖晶石(Mg·Fe)(Al·Fe)2O4。
钛磁铁矿铁(TFe)与钛(TiO2)的含量变化大，主要受矿品级Fe1——Fe2——Fe3——Fe4的控制，原矿石TFe由富至负。钛磁铁矿TFe品位由低增高，TiO2由高降低，。TFe与TiO2的含量呈一元线性负相关，攀枝花-西昌四大矿区钛磁铁矿铁钛含量，攀枝花矿铁低钛高，白马矿铁高钛低，红格矿、太和矿介于两者之间。
攀西四大矿区钛磁铁矿铁、钛含量：Fe1(TFe54.585～56.75％、TiO212.39％～14.9％)；Fe2(TFe56.20％～59.26％、TiO210.88％～13.84％)、Fe3(TFe57.91％～60.44％、TiO28.69％～11.90％)、Te4(TFe59.56％～62.15％、TiO27.18％～8.81％)。
钛铁矿是与钛磁铁矿共生的粒状钛铁矿，钛铁矿客晶矿物有钛磁铁矿、镁铝尖晶石、赤铁矿、镁钛矿。钛铁矿化学成分的理论值：TiO252.65％；FeO47.355％。攀西四大矿区钛铁矿钛铁成分：TiO251.14～51.83％；TFe31.42％～32.85％。矿石由富至贫(Fei→Fe4)TiO2由53.83％降至49.26％；TFe由26.24％升到35.65％。钛铁矿中的微量组分和钛磁铁矿中同种组分相比，除MnO、Sc2O3外，其余均低，类质同象赋存于钛铁矿中。
攀西四大钒钛矿区矿石中硫化物含量1.84％～1.07％。钒钛矿中钴、镍、铜主要赋存于硫化物中。磁黄铁矿和黄铁矿占硫化物总量90％以上。原矿硫化物中含Co＞0.3％、Ni0.20％～1.16％、Cu0.13％～2.11％。
硫化物中含铂(Pt)0.05～0.45g/t，硒0.0028％～0.0048％，碲0.0003％～0.0005％，金0％～0.145g/T。
表1攀西钒钛矿铁、钛、钒、铬、钴、镍、铜、镓、钪、硫的含量
Figure A0314407300061
攀西钒钛矿钛、钒、铬、钴、镓含量均超过国家规定综合利用的边界品位：TiO2＞5％、V2O5＞0.2％、Cr2O3＞0.2％、Co＞0.02％、Ga＞0.001％。
红格钒钛矿Cr2O3含量最高，开发红格钒钛矿必须综合利用铬。
表2钒钛磁铁矿高钛型、中钛型、低钛型的划分标准
  类别   原矿石TFe:TiO2   原矿钛磁铁矿中TiO2(％)
  高钛型   1～4   11～20
  中钛型   4～10   5～11
  低钛型   10～15   2～5
表3攀西钒钛矿属高钛型钒钛磁铁矿
Figure A0314407300071
原生钒钛磁铁矿矿石中钛磁铁矿中的铁、钛氧化物主要赋存于磁铁矿和片晶钛铁矿中，用物理选矿方法无法分选钛、铁氧化物，目前铁选厂磁选方法将原矿中钛磁铁矿分选，生产钒铁铁精矿(TFe52.56％、TiO213.28％、V2O50.56％)作高炉炼铁原料。原矿粒状钛铁矿进入磁选尾矿，用物理选矿方法，无法使粒状钛铁矿中钛、铁氧化物分选，粒状钛铁矿作为钛选厂生产钛精矿原料。
次生沉积矿床钛砂矿，有海成钛矿床和河成钛矿床，是由原生火成岩矿床经历海浪和河流的运动及冲击，再通过重力作用后，在海岸和河流附近沉积成钛砂矿床。这类钛矿经风化、氧化和水力作用，导致钛矿中Fe2O3含量较高(相对FeO含量而言)，而且总铁数近似总钛数。这种钛铁矿(FeTiO3或FeO·TiO2)理论上称为钛酸亚铁或偏钛酸亚铁，其Fe、Ti、O的含量(质量)分别为36.80％、31.60％和31.60％。钛铁矿中铁钛氧化物无法用物理的选矿方法分选。
攀西钒钛矿TFe与TiO2含量呈正相关，TiO2在钛磁铁矿的分配率占55％，在粒状钛铁矿分配率占42％。钛选厂回收的粒状钛铁矿中TiO2分配率与原矿石TFe、TiO2的含量呈负相关，其原因是富矿至表外矿(Fei→Fe4)中粒状钛铁矿矿物量大致相等，决定矿石中TiO2分配率高低变化决定因素是钛磁铁矿矿物量的变化，原矿铁品位高钛品位亦高。攀枝花钢铁公司普通高炉不适宜冶炼攀西钒钛矿，为了给高炉提供铁高、钒高、钛低的钒钛铁精矿以适应高炉冶炼顺行，错误采富弃贫，提高剥采比、降低选矿比，将原矿入选铁品位由TFe28％～30％提高到现在TFe＞35％以上。攀西钒钛矿各品级矿石占地质储量的百分比，富矿(Fe1)占8％、中矿(Fe2)占15％、贫矿(Fe3)占27％、表外矿(Fe4)占40～50％。攀钢现选冶工艺流程造成70％以上钒钛矿浪费排土场、尾矿库和高炉渣中；提高入炉铁品位降低入炉钛品位，不能以提高原矿入选铁品位，相反应降低原矿入选铁品位，可获得高炉优质钒钛铁精矿和提高钛选厂粒状钛铁矿回收率。
2002年攀枝花钢铁公司开发利用攀西钒钛矿，开采2174万吨钒钛矿(TFe28.40％、TiO210.35％、V2O50.254％)，有1254万吨低品位、表外矿当采矿废石排弃到排土场，运往铁选厂920万吨钒钛矿，生产454万吨钒钛铁精矿(TFe52.64％、TiO213.25％、V2O50.56％)，454万吨钒钛铁精矿经烧结入高炉生产213万吨生铁和转炉提钒生产11.54万吨钒渣(V2O510％)，钛选厂生产18.5万吨钛精矿(TiO247％)。
2002年攀钢生产400.37万吨Fe、8.695万吨TiO2和1.154万吨V2O5，自主开采2174万吨钒钛矿铁、钛、钒回收率分别为213÷(2174×28.40％)＝34.50％、(18.5×47％)÷(2174×10.35％)＝8.695÷225＝3.86％、(11.54×10％)÷2174×0.2540％)＝1.154÷5.522＝20.90％。
2002年攀钢自产2174万吨钒钛矿只生产213万吨Fe，其余187.37万吨Fe是购买国内外普通铁矿高炉冶炼生产，钒钛矿高炉冶炼程度213÷400.37％＝53.20％。1993年前，攀钢生产1吨Fe，需1.78吨钒钛铁精矿，现在降低到1.14吨。矿铁比下降，说明攀钢普通高炉不适宜冶炼攀西高钛型钒钛矿。
攀钢排弃的废弃物：采矿过程不该排弃在排土场的低品位矿表外矿1254万吨；排弃在尾矿库的尾矿920-454-18.5＝447.5万吨；排弃在渣场的高炉渣(TiO223％～25％)400.37×0.87＝348.32万吨(攀钢1970年～2000年共生产6355万吨Fe，产生高炉渣5537万吨，吨铁渣量0.87吨/吨)。
2002年攀钢开发利用钒钛矿生产213万吨Fe，产生的固体废弃物1254+447.5+348.32＝2049.82(吨)，吨铁固体废弃物2049.8÷213＝9.62(吨/吨)。按生产TiO2计算，吨钛固体废弃物2049.82÷8.695＝235.75(吨/吨)。
2002年10月18日，金钛公司、中国科学院过程工程研究所，盐边县新九三丘田铁矿三家共同申请：申请号为02133923.6，发明名称为《利用钛矿生产富钛料的方法》的发明专利。
发明内容
本发明的目的：一是将目前钒钛矿入选铁品位由TFe35％～40％，降低到TFe22％～30％，把现在当采矿废石排弃占钒钛矿地质储量70％的低品位矿、表外矿和风化矿全部回收利用；二是钒钛矿三种有价矿物(钛磁铁矿、钛铁矿和硫化矿)同时混合选冶；三是钛的回收率由目前的3.86％提高到70％(从采矿计算到钛铁精矿)、铁回收率由目前的34.50％提高到70％(从采矿计算到铁水)、钒回收率由目前的20.90％提高到70％(从采矿计算到铁水提钒)；四是目前攀枝花钢铁公司开发利用攀西钒钛矿以铁为主，生产50吨Fe才副产1吨TiO2，钛铁比1/50，其它有价元素全没有回收利用。攀枝花金钛高科技有限责任公司实施该专利开发利用攀西钒钛磁铁矿以钛为主，以生产TiO2的产量综合回收利用铁、钒、铬、钴、镓、钪等其它有价元素，生产1吨TiO2只副产2.31吨Fe，钛铁比1/2.3；五是攀钢生铁主要生产铁轨、线材和板材，攀钢由47％的普通铁矿石和53％钒钛矿用普通高炉冶炼生产生铁，金钛是由100％的钒钛矿用电高炉冶炼，钒钛矿TiO2进入渣中(TiO2＞55％)，钛渣生产富钛料；其余有价元素铁、钒、铬、镓、钴、铜、锰、镍、钪、铌、钽、铂、锡、银等进入铁水，成为天然合金铁水，天然合金铁水生产合金铁粉、合金钢粉和合金钢。
本发明通过下述技术方案予以实现：-1000mm钒钛磁铁矿(或钛砂矿)经粗碎、中碎、筛分后，+15mm～-75mm矿石进磁滑轮排弃脉石矿物(废石)，粗精矿1脱磁进细碎，细碎机排矿经筛分，+15mm物料返回细碎再磨碎，3mm～15mm矿石进矿仓，-3mm粒级或风化矿经浓缩排弃尾矿1，粗精矿2进重选排弃尾矿2，重选中矿1、粗精矿3和矿仓中-3mm～+15mm矿石进一段磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛分级，+3mm粒级返回一段磨机再磨，-3mm矿石经重选排弃尾矿3，重选中矿2返回一段磨机再磨，重选粗精矿4进二段磨机磨矿，磨机排矿经分级机(旋流器或螺旋分级机)分级，粗粒级物料返回二段磨机再磨，已单体解离的细粒级物料进重选(15)得精矿1、中矿3返回二段磨机再磨，粗精矿5进弱磁选，弱磁选得精矿2和粗精矿6，粗精矿6进强磁选得精矿3和粗精矿7，粗精矿7经脱磁进浮选得精矿4和尾矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿；钛铁精矿或此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿按一定比例配加粘结剂(膨润土等)和碳质还原剂混匀后造球团，球团矿进竖炉或回转窑深还原生成金属化球团矿进电高炉或矿热炉冶炼，生产钛渣(TiO2＞55％)和半钢(天然合金铁水)；钛渣(熔分钛渣)隔绝空气冷却经破碎磨矿重力选矿后，用雷蒙磨将重选精矿磨成细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)；钛渣(熔分钛渣)进入火法选矿冶金过程，生产人造金红石富钛料(TiO2＞92％)和微晶玻璃；为提高金红石富钛料在氯化沸腾炉(流态化床)的氯化率、钛的利用率和防止氯化熔盐堵塞氯化法沸腾炉孔网，将煤渗入到金红石富钛料中，配加粘结剂(木浆等)混匀造粒，烧结后隔绝空气或通入惰性气体冷却后，筛分成+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料；天然合金铁水经转炉双联法吹钒铬，所得钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬；天然合金铁水脱硫，经感应炉高压水喷射合金铁水，雾化成微粒，精还原后磨碎成合金铁粉；天然合金铁水脱硫增碳，钢包精炼，高压水喷射合金钢水，雾化成微粒，磁选筛分，还原退火磨碎成合金钢粉；天然合金铁水脱硫增碳，钢包精炼，电渣重熔，经水压机成型合金钢锭，锻压成合金钢制品。
本发明的方法包括如下的工艺步骤：
(A)钛矿(钒钛磁铁矿及其风化矿、钛砂矿)中三种有价矿物(钛磁铁矿、钛铁矿和硫化物)混合选矿生产钛铁精矿，其特征在于：钛矿(1000mm～0mm)经粗破碎(1)，筛分(2)，+75mm矿石中碎(3)，+15mm～-75mm矿石进磁滑轮(5)排弃脉石矿物(废石)得粗精矿1，粗精矿1脱磁(6)进细碎(9)，粗碎(1)、中碎(3)和细碎(9)排矿进入筛分(4)，-3mm的钒钛矿、重选风化矿和钛砂矿进浓缩(7)，排去尾矿1，粗精矿2进重选(10)，排去尾矿2，重选中矿1、粗精矿3和矿仓(8)中3～15mm矿石进一段磨矿(11)，磨机排矿进螺旋分级筛(12)，+3mm矿石返回一段磨机(11)再磨，-3mm矿石进重选(13)排去尾矿3，重选中矿2返回一段磨机(11)再磨，粗精矿4进二段磨矿(14)，磨机排进分级机(15)分级，粗粒返回二段磨机再磨，已单体解离矿物进重选(16)得精矿1，中矿3返回二段磨机再磨，粗精矿5进弱磁选(17)得精矿2和粗精矿6，粗精矿6脱磁或不脱磁进强磁选(18)得精矿3和粗精矿7，粗精矿7脱磁(19)进浮选(20)得精矿4和尾矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)。
(B)钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)电炉冶炼生产钛渣(熔分钛渣)和半钢(天然合金铁水)，其特征在于：钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿(TFe＞40％、TiO2＞8％)按一定比例混合成钛铁精矿(TFe：30％～60％、TiO2：12％～55％)配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(21)，造球团(22)，进竖炉或回转窑(23)预还原生成金属化球团，金属化球团矿进电高炉或矿热炉(24)冶炼，钛铁分离得钛渣(熔分钛渣)和天然合金铁水(半钢)。
(C)钛渣(TiO2＞55％)生产酸溶性富钛料，其特征在于：用真空泵(25)抽出冷却器(26)中空气或冷却器充置惰性气体使钛渣冷却，冷却后的钛渣破碎(27)，磨矿(28)，重选(29)，重选尾矿5可加工成建筑材料，重选中矿4返回电炉冶炼(24)，重选精矿进雷蒙磨(30)，得细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)。
(D)钛渣或酸溶性富钛料(TiO2＞75％)生产人造金红石，其特征在于：钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(31)，用电弧加热吹氧或用氧气——燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温结晶氧化炉(31)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使钛渣或酸溶性富钛料中主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(2Ti3O5+O2→6TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(32)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(33)磨矿(34)和重选(35)，重选排去尾矿6，尾矿6可加工成微晶玻璃，重选中矿5返回保温氧化炉(31)氧化，重选精矿得人造金红石(TiO2＞92％)。
(E)人造金红石生产含碳金红石富钛料，其特征在于：人造金红石(TiO2＞92％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(36)、(37)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(38)混匀(C/TiO220％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(39)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(40)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(41)抽掉空气或有惰性气体的冷却器(42)中冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级筛(43)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(36)再磨循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
(F)天然合金铁水生产合金铁粉，其特征在于：电高炉冶炼生产的天然合金铁水经转炉双联法吹钒铬(44)，所得含钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，合金铁水脱硫(45)，经感应炉(46)，用高压水将合金铁水雾化成微粒(47)，沉降过滤(48)，干燥(49)，球磨(50)，用调形剂调形(51)，用脱碳剂脱碳(52)，再精还原(53)，磨碎(54)，混合(55)，包装(56)得合金铁粉。
(G)天然合金铁水生产合金钢粉，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，用高压水喷射合金钢水雾化成微粒(59)，合金钢粒干燥(60)，磁选(61)，筛分(62)，氨分解还原退火(63)，球磨机(64)细磨，混合(65)，包装(66)得合金钢粉。
(H)天然合金铁水生产合金钢，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，电渣重溶(67)，水压机成型(68)，模具(69)压制钢锭，锻压机(70)锻压得合金钢(71)。
本发明产生了如下的有益效果：一是资源利用率极大提高，将目前钒钛矿入选铁品位由TFe35％～40％降低到TFe22％～30％，把占钛矿地质储量(攀西地区158亿吨)70％当采矿废石排弃的低品位矿、表外矿、风化矿全部回收利用；二是极大地提高钒钛矿有价元素回收率，钛的回收率由3.86％提高到70％、铁的回收率由34.50％提高到70％、钒的回收率由20.90％提高到70％；三是即可生产硫酸法钛白粉厂急缺的酸溶性富钛料，又可生产钛材、钛系列产品所需人造金红石富钛料，同时也可生产氯化法钛白粉厂急需的含碳金红石富钛料；四是实现了全钒钛矿选冶工艺流程，使钒钛矿除硫以外的有价元素全部回收利用，除钛生产富钛料，其余拾多种有价元素进入铁水，成为天然合金铁水；五是天然合金铁水中较富集的钒、铬，经双联法可提取钒、铬产品；六是天然合金铁水可深加工合金铁粉、合金钢粉和合金钢等国内紧缺钢铁制品；七是金钛以钛为主开发利用攀西钒钛矿，按攀西钒钛矿原矿铁钛比约2.9，生产1吨TiO2附产2.9吨铁；攀钢以铁为主开发利用攀西钒钛矿，生产46吨铁才附产1吨TiO2，金钛生产400万吨合金铁水，可生产140万吨TiO2，是攀钢钛产量的16倍；八是金钛开发利用攀西钒钛矿以钛为主，变废为宝，变害为利，采矿排弃的废石TFe＜15％(国土资源部允许TFe＜20％、四川省国土资源厅允许TFe＜23％当采矿废石排弃)，选矿排弃的尾矿是脉石(辉石、长石和橄榄石等)占矿物含量的44.87％～53.41％，有价元素回收率＞70％，金钛和攀钢采、选、冶工艺过程产生的固体废弃物如下表所示。
表4金钛、攀钢废物产量对比表
Figure A0314407300111
金钛选矿过程产生的总尾矿80％是Sc2O30.011％～0.025％的富钪资源，储存尾矿库有待回收利用，生产酸溶性富钛料产生的尾矿5可加工建筑材料，生产人选金红石产生的尾矿6可加工微晶玻璃，生产合金铁粉、合金钢粉和合金钢产生的冶金渣，主要成分为CaO、MgO、Al2O3、SiO2、FeO等对环境不造成污染的物质，吨钢渣量小于0.026吨/吨，球团矿预还原生成金属化球团和金属化球团矿电炉冶炼产生的煤气可回收利用，是在新工业化中，生产中的废弃物都作为资源进入再生产，把工业化生产的“资源——产品——废物”的单向生产方式转变成“资源——产品——废物——再生资源——再生产品”的深层次循环生产方式，是真正的可持续发展生产和生态化生产，是节约资源保护资源、合理开发综合利用资源、变废为宝变害为利的经济适用创新的发明。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明选矿工艺流程图；
图3为本发明电高炉冶炼工艺流程图；
图4为本发明生产酸溶性富钛料工艺流程图；
图5为本发明生产人造金红石富钛料工艺流程图；
图6为本发明生产含碳金红石富钛料工艺流程图；
图7为本发明生产合金铁粉工艺流程图；
图8为本发明生产合金钢粉工艺流程图；
图9为本发明生产合金钢工艺流程图；
具体实施方案
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，-1000mm钒钛磁铁矿(或钛砂矿)经粗碎(1)，中碎(3)，筛分(2)、(4)得+15mm～-75mm矿石进磁滑轮(5)排弃脉石矿物(废石)得粗精矿1脱磁(6)进细碎(9)，细碎机(9)排矿经筛分(4)，3mm～15mm矿石进入矿仓(8)，小于3mm矿石(或风化矿)进行浓缩(7)排弃尾矿1得粗精矿2，粗精矿2进重选(10)排弃尾矿2，重选中矿1，粗精矿3和矿仓(8)中3mm～15mm矿石进一段磨矿(11)，磨机排矿经螺旋分级筛(12)分级，+3mm粒级矿石返回一段磨机再磨，-3mm矿石经重选排弃尾矿3，重选中矿2返回一段磨矿，重选粗精矿4进二段磨矿(14)，磨机排矿经旋流器或螺旋分级机(15)分级，未单体解离粗粒级矿物返回二段再磨(14)，已单体解离细粒级矿物进入重选(16)得精矿1，中矿3返回二段磨机再磨，粗精矿5进入一段弱磁选(17)得精矿2和粗精矿6，粗精矿6脱磁或不脱磁进二段强磁选(18)得精矿3，粗精矿7脱磁(19)，进浮选(20)得精矿4和尾矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿；或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿按一定比例配加粘结剂(膨润土等)和碳质还原剂混匀(21)后，造球(22)，球团矿进竖炉或回转窑(23)深还原生成金属化球团，金属化球团矿进电高炉或矿热炉(24)冶炼，生产熔分钛渣(TiO2＞55％)和天然合金铁水；钛渣(熔分钛渣)送入用真空泵(25)抽出空气或有惰性气体的冷却器(26)中冷却，破碎(27)，磨矿(28)，重选(29)排弃尾矿5，重选中矿4返回电高炉(24)熔炼，重选精矿经雷蒙磨(30)磨成细度为0.045mm～0.075mm酸溶性富钛料(TiO2＞75％)；熔分钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(31)，用电弧加热吹氧或用氧气-燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(31)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物等添加剂，对钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨磨细的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)进行深度氧化，使钛渣或富钛料中主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5＞为基的固熔性)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(2Ti3O5+O2→6TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石富钛料在缓冷器(32)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(33)，磨矿(34)和重选(35)排弃尾矿6，重选中矿5返回保温氧化炉(31)再次熔炼氧化，以提高钛回收率，重选尾矿6加工成微晶玻璃，重选精矿即为金红石富钛料(TiO2＞92％)；金红石富钛料(TiO2＞92％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(36)、(37)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)混匀(38)，造粒(39)，含钛碳粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(40)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(41)抽去空气或有惰性气体的冷却器(42)中，防止含碳钛粒氧化，含碳钛粒冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级筛(43)分级，-0.3mm和+1.4mm粒级物料返回磨机再磨(36)循环利用，得+0.3mm～1.4mm粒级含碳金红石富钛料；天然合金铁水经转炉双联法(44)吹钒铬，所得钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，合金铁水脱硫(45)，进感应炉(46)，高压水喷射(47)，合金铁水雾化成微粒，沉降过滤(48)，干燥(49)，球磨(50)，用调形剂调形(51)，脱碳剂脱碳(52)，精还原(53)，磨碎(54)，混合(55)，包装(56)得合金铁粉；天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，高压水喷射合金钢水(59)，雾化成微粒，干燥(60)，磁选(61)，筛分(62)，氨分解还原退火(63)，球磨(64)混合(65)，包装(66)得合金钢粉；天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，电渣重熔(67)，水压机成型(68)，优质模具钢锭(69)，锻压(70)得合金钢(71)。
如图2所示，钛矿生产钛铁精矿工艺流程，其过程是：-1000mm钒钛磁铁矿(或钛砂矿)经粗碎(1)，中碎(3)，筛分(2)、(4)，得+15mm～-75mm矿石进磁滑轮(5)排弃脉石矿物(废石)得粗精矿1脱磁(6)进细碎(9)，细碎机(9)排矿经筛分(4)，3mm～15mm矿石进入矿仓(8)，-3mm矿石(或风化矿)进浓缩(7)排弃尾矿1得粗精矿2，粗精矿2进重选(10)排弃尾矿2，重选中矿1、重选粗精矿3和矿仓(8)中矿石进一段磨矿(11)，磨机排矿经螺旋分级筛(12)分级，+3mm粒级矿石返回一段磨机再磨，-3mm矿石经重选(13)排弃尾矿3，重选中矿2返回一段磨机再磨，重选粗精矿4进二段磨矿，磨机排矿经旋流器或螺旋分级机(15)分级，未单体解离粗粒级矿物返回二段再磨(14)，已单体解离细粒级矿物进入重选(16)得精矿1，中矿3返回二段磨机再磨，重选粗精矿5进一段弱磁选(17)得精矿2和粗精矿6，粗精矿6脱磁或不脱磁进二段强磁选(18)得精矿3和粗精矿7，粗精矿7脱磁(19)进浮选(20)得尾矿4和精矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿。
如图3所示，钛矿电高炉冶炼工艺流程，其过程是：钛铁精矿，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿(TFe＞40％、TiO2＞8％)按一定比例混合成钛铁精矿(TFe：30％～60％、TiO212％～15％)配加粘结剂(膨润土等)和碳质还原剂混匀(21)后，造球(22)，球团矿进竖炉或回转窑(23)深还原生成金属化球团矿，金属化球团矿进电高炉或矿热炉(24)冶炼，生产熔分钛渣(TiO2＞55％)和天然合金铁水。
如图4所示，钛渣生产酸溶性富钛料工艺流程，其过程是：钛渣(溶分钛渣)送入用真空泵(25)抽出空气或有惰性气体的冷却器(26)中冷却，破碎(27)，磨矿(28)，重选(29)排弃尾矿5，重选中矿4返回电高炉(24)熔炼，重选精矿经雷蒙磨(30)磨成细度为0.045mm～0.075mm酸溶性富钛料(TiO2＞75％)；
如图5所示：钛渣或(熔分钛渣)或酸溶性富钛料生产金红石工艺流程，其过程是：熔分钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨细磨的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)进入保温结晶氧化炉(31)，用电弧加热吹氧或用氧气——燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(31)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对钛渣(TiO2＞55％)或未经雷浆磨细磨的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)进行深度氧化，使钛渣或酸溶性富钛料中主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5＞为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(Ti3O5+O2→TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石富钛料在缓冷器(32)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(33)，磨矿(34)和重选(35)排弃尾矿6，重选中矿5返回保温氧化炉(31)再次熔炼氧化，以提高钛回收率，重选尾矿6加工成微晶玻璃，重选精矿即为金红石富钛料(TiO2＞92％)。
如图6所示，金红石生产含碳金红石富钛料工艺流程，其过程是：金红石富钛料(TiO2＞92％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(36)、(37)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)混匀(38)，造粒(39)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(40)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(41)抽去空气或有惰性气体的冷却器(42)中，防止含碳钛粒氧化，含碳钛粒冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级筛(43)分级，-0.3mm和+1.4mm粒级物料返回磨机再磨(36)循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
如图7所示，天然合金铁水生产合金铁粉工艺流程，其过程是：天然合金铁水经转炉双联法(44)吹钒铬，所得钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，提取钒铬后的合金铁水脱硫(45)，进感应炉(46)，高压水喷射(47)，合金铁水雾化成微粒，沉降过滤(48)，干燥(49)，球磨(50)，用调形剂调形(51)，用脱碳剂脱碳(52)，精还原(53)，磨碎(54)，混合(55)，包装(56)得合金铁粉。
如图8所示，天然合金铁水生产合金钢粉工艺流程，其过程是：天然合金铁水脱碳增碳(57)，钢包精炼(58)，高压水喷射合金钢水(59)，雾化成微粒，干燥(60)，磁选(61)，筛分(62)，氨分解还原退火(63)，球磨(64)，混合(65)，包装(66)得合金钢粉。
如图9所示，天然合金铁水生产合金钢工艺流程，其过程是：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，电渣重熔(67)，水压机成型(68)，优质模具钢锭(69)，锻压(70)得合金钢(71)。

Claims (9)

1、一种利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，包括如下工艺步骤：
(A)钛矿(钒钛磁铁矿及其风化矿、钛砂矿)中三种有价矿物(钛磁铁矿、钛铁矿和硫化物)混合选矿生产钛铁精矿，其特征在于：钛矿(1000mm～0mm)经粗破碎(1)，筛分(2)，+75mm矿石中碎(3)，+15mm～-75mm矿石进磁滑轮(5)排弃脉石矿物(废石)得粗精矿1，粗精矿1脱磁(6)进细碎(9)，粗碎(1)、中碎(3)和细碎(9)排矿进入筛分(4)，-3mm的钒钛矿、重选风化矿和钛砂矿进浓缩(7)，排去尾矿1，粗精矿2进重选(10)，排去尾矿2，重选中矿1、粗精矿3和矿仓(8)中3～15mm矿石进一段磨矿(11)，磨机排矿进螺旋分级筛(12)，+3mm矿石返回一段磨机(11)再磨，-3mm矿石进重选(13)排去尾矿3，重选中矿2返回一段磨机(11)再磨，粗精矿4进二段磨矿(14)，磨机排进分级机(15)分级，粗粒返回二段磨机再磨，已单体解离矿物进重选(16)得精矿1，中矿3返回二段磨机再磨，粗精矿5进弱磁选(17)得精矿2和粗精矿6，粗精矿6脱磁或不脱磁进强磁选(18)得精矿3和粗精矿7，粗精矿7脱磁(19)进浮选(20)得精矿4和尾矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)。
(B)钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)电炉冶炼生产钛渣(熔分钛渣)和半钢(天然合金铁水)，其特征在于：钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿(TFe＞40％、TiO2＞8％)按一定比例混合成钛铁精矿(TFe：30％～60％、TiO2：12％～55％)配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(21)，造球团(22)，进竖炉或回转窑(23)预还原生成金属化球团，金属化球团矿进电高炉或矿热炉(24)冶炼，钛铁分离得钛渣(熔分钛渣)和天然合金铁水(半钢)。
(C)钛渣(TiO2＞55％)生产酸溶性富钛料，其特征在于：用真空泵(25)抽出冷却器(26)中空气或冷却器充置惰性气体使钛渣冷却，冷却后的钛渣破碎(27)，磨矿(28)，重选(29)，重选尾矿5可加工成建筑材料，重选中矿4返回电炉冶炼(24)，重选精矿进雷蒙磨(30)，得细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)。
(D)钛渣或酸溶性富钛料(TiO2＞75％)生产人造金红石，其特征在于：钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(31)，用电弧加热吹氧或用氧气——燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温结晶氧化炉(31)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使钛渣或酸溶性富钛料中主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(2Ti3O5+O2→6TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(32)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(33)磨矿(34)和重选(35)，重选排去尾矿6，尾矿6可加工成微晶玻璃，重选中矿5返回保温氧化炉(31)氧化，重选精矿得人造金红石(TiO2＞92％)。
(E)人造金红石生产含碳金红石富钛料，其特征在于：人造金红石(TiO2＞92％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(36)、(37)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(38)混匀(C/TiO220％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(39)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(40)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(41)抽掉空气或有惰性气体的冷却器(42)中冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级筛(43)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(36)再磨循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
(F)天然合金铁水生产合金铁粉，其特征在于：电高炉冶炼生产的天然合金铁水经转炉双联法吹钒铬(44)，所得含钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，合金铁水脱硫(45)，经感应炉(46)，用高压水将合金铁水雾化成微粒(47)，沉降过滤(48)，干燥(49)，球磨(50)，用调形剂调形(51)，用脱碳剂脱碳(52)，再精还原(53)，磨碎(54)，混合(55)，包装(56)得合金铁粉。
(G)天然合金铁水生产合金钢粉，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，用高压水喷射合金钢水雾化成微粒(59)，合金钢粒干燥(60)，磁选(61)，筛分(62)，氨分解还原退火(63)，球磨机(64)细磨，混合(65)，包装(66)得合金钢粉。
(H)天然合金铁水生产合金钢，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，电渣重溶(67)，水压机成型(68)，模具(69)压制钢锭，锻压机(70)锻压得合金钢(71)。
2、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：钛矿(1000mm～0mm)经粗破碎(1)，筛分(2)，+75mm矿石中碎(3)，+15mm～-75mm矿石进磁滑轮(5)排弃脉石矿物(废石)得粗精矿1，粗精矿1脱磁(6)进细碎(9)，粗碎(1)、中碎(3)和细碎(9)排矿进入筛分(4)，-3mm的钒钛矿、重选风化矿和钛砂矿进浓缩(7)，排去尾矿1，粗精矿2进重选(10)，排去尾矿2，重选中矿1、粗精矿3和矿仓(8)中3～15mm矿石进一段磨矿(11)，磨机排矿进螺旋分级筛(12)，+3mm矿石返回一段磨机(11)再磨，-3mm矿石进重选(13)排去尾矿3，重选中矿2返回一段磨机(11)再磨，粗精矿4进二段磨矿(14)，磨机排进分级机(15)分级，粗粒返回二段磨机再磨，已单体解离矿物进重选(16)得精矿1，中矿3返回二段磨机再磨，粗精矿5进弱磁选(17)得精矿2和粗精矿6，粗精矿6脱磁或不脱磁进强磁选(18)得精矿3和粗精矿7，粗精矿7脱磁(19)进浮选(20)得精矿4和尾矿4，精矿1、精矿2、精矿3和精矿4混合得钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)。
3、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿或钛精矿)和钒钛铁精矿(TFe＞40％、TiO2＞8％)按一定比例混合成钛铁精矿(TFe：30％～60％、TiO2：12％～55％)配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(21)，造球团(22)，进竖炉或回转窑(23)预还原生成金属化球团，金属化球团矿进电高炉或矿热炉(24)冶炼，钛铁分离得钛渣(熔分钛渣)和天然合金铁水(半钢)。
4、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：用真空泵(25)抽出冷却器(26)中空气或冷却器充置惰性气体使钛渣冷却，冷却后的钛渣破碎(27)，磨矿(28)，重选(29)，重选尾矿5可加工成建筑材料，重选中矿4返回电炉冶炼(24)，重选精矿进雷蒙磨(30)，得细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料(TiO2＞75％)。
5、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：钛渣(TiO2＞55％)或未经雷蒙磨细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(31)，用电弧加热吹氧或用氧气——燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温结晶氧化炉(31)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使钛渣或酸溶性富钛料中主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(2Ti3O5+O2→6TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(32)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(33)磨矿(34)和重选(35)，重选排去尾矿6，尾矿6可加工成微晶玻璃，重选中矿5返回保温氧化炉(31)氧化，重选精矿得人造金红石(TiO2＞92％)。
6、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：人造金红石(TiO2＞92％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(36)、(37)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(38)混匀(C/TiO220％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(39)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(40)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(41)抽掉空气或有惰性气体的冷却器(42)中冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级筛(43)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(36)再磨循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
7、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：电高炉冶炼生产的天然合金铁水经转炉双联法吹钒铬(44)，所得含钒铬钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，合金铁水脱硫(45)，经感应炉(46)，用高压水将合金铁水雾化成微粒(47)，沉降过滤(48)，干燥(49)，球磨(50)，用调形剂调形(51)，用脱碳剂脱碳(52)，再精还原(53)，磨碎(54)，混合(55)，包装(56)得合金铁粉。
8、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，用高压水喷射合金钢水雾化成微粒(59)，合金钢粒干燥(60)，磁选(61)，筛分(62)，氨分解还原退火(63)，球磨机(64)细磨，混合(65)，包装(66)得合金钢粉。
9、根据权利要求1所述的一种钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法，其特征在于：天然合金铁水脱硫增碳(57)，钢包精炼(58)，电渣重溶(67)，水压机成型(68)，模具(69)压制钢锭，锻压机(70)锻压得合金钢(71)。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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