CN102041377A - 回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，包括钒钛磁铁精矿磨细磁选——直接还原铁——磨细磁选得铁粉产品及尾渣，对尾渣进行下列处理：造球焙烧，搅拌浸出，加热浸出液至沸腾，同时加入硫酸盐，冷却结晶析出多钒酸盐及含铬液，在含铬液中加入硫酸铁还原出铬，再加入Ca(OH)2生成Cr(OH)3沉淀。实现了钒钛磁铁精矿中多种有价金属的同步回收，使有价铁、钛、钒、铬得到有效回收，以生产优质还原铁粉、红钒、铬、钛等附加值较高的产品，使有限的矿石资源得到充分、有效的合理利用，且金属回收率高，其中，铁的回收率达到90％以上，钒的回收率达到80％以上，铬的回收率达到78％以上，钛的回收率达到90％以上，不使用焦炭，用电量较少，不污染环境。

Description

回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法
技术领域
本发明涉及一种钒钛磁铁精矿冶炼方法，尤其是综合利用钒钛磁铁精矿，以回收其中的铁、钒、铬的方法，属于钢铁冶炼技术领域。
技术背景
钒钛磁铁精矿以Fe为主并伴生有V、Cr、Ti等多种稀有高价值金属。由于钒钛磁铁精矿化学成分复杂，且V、Cr、Ti等多种元素与Fe类质同像，使铁品位远低于其它普通铁精矿。传统的工艺是将钒钛磁铁精矿送入高炉冶炼，之后进转炉炼钢提钒，这样做的结果是：钒的回收利用率低，只有65Wt％，而钛、铬基本上没有得到回收利用。因此，国内业界专家一致认为，如果只炼铁，应选择高炉，而要实施综合利用，只有走非高炉炼铁的技术路径。在非高炉冶炼当中，多年来研究较多的是转底炉直接还原法，但目前仍然处于边试验、边整改的阶段，主要问题是工艺不通畅，且V、Ti、Cr的回收利用率仍不理想。
发明内容
针对钒钛磁铁精矿的特性，本发明提供一种钒钛磁铁精矿综合回收铁、钒、铬的方法，实现对钒钛磁铁精矿的科学合理利用。
本发明提供的是这样一种回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，包括钒钛磁铁精矿磨细磁选——直接还原铁——磨细磁选得铁粉产品及尾渣，其特征在于对尾渣进行下列处理：
A、按尾渣质量的10～15％计，将钠盐配入尾渣中造球，在1000～1100℃温度条件下氧化焙烧60～90分钟，将焙烧渣磨细至小于200目粒级的占85～95Wt％，加水调成质量浓度为10～30％的矿浆，搅拌浸出60～90分钟，过滤分离得浸出液及钛渣，收集钛渣；
B、将A步骤的浸出液的pH调至4～5，升温加热至沸腾，加入硫酸盐至pH为2～3，冷却至室温结晶析出多钒酸盐，过滤分离得多钒酸盐晶体及含铬液，收集多钒酸盐晶体；
C、将B步骤的含铬液按溶液中的Cr离子含量计，加入与Cr离子等量的Fe2+离子的硫酸盐，使Cr6+、Cr5+还原为Cr3+，再加入Ca(OH)2至Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，过滤分离得铬渣及废水，收集铬渣；
D、将C步骤废水按常规处理至达标后排放，或者返回循环使用。
所述A步骤的钠盐为碳酸钠、硫酸钠、氯化钠中的一种或几种。
所述B步骤的硫酸盐为硫酸氨、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸铁中的一种或几种。
所述C步骤的硫酸盐为硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或二种。
所述A步骤、C步骤收集的钛渣及铬渣分别按常规方法处理后，即获得钛产品和铬产品。
所述B步骤的多钒酸盐晶体按常规干燥、煅烧后，即获得品位大于98％的V2O5产品。
所述钒钛磁铁精矿的磨细、磁选采用常规磨矿机和磁选机按常规完成；直接还原铁采用常规隧道窑、焙烧炉按常规方法完成。
本发明具有下列优点和效果：采用上述方案，实现了钒钛磁铁精矿中多种有价金属的同步回收，使有价铁、钛、钒、铬得到有效回收，以生产优质还原铁粉、红钒、铬、钛等附加值较高的产品，使有限的矿石资源得到充分、有效的合理利用，且金属回收率高，其中，铁的回收率达到90％以上，钒的回收率达到80％以上，铬的回收率达到78％以上，钛的回收率达到90％以上，不使用焦炭，用电量较少，不污染环境，非常适宜在焦炭、电力资源不足的地区推广使用。
具体实施方式
实施例1
所处理的钒钛磁铁精矿化学成分为：TFe：59.32％、V2O5：0.90％、Cr2O3：0.64％，TiO2：5.5％，粒度：小于200目的占60％重量比。
A、对上述100吨钒钛磁铁精矿进行磨细后，用140kA/m的磁场强度进行弱磁粗选，再磨细成小于200目的占90％质量比的细矿，用100kA/m的磁场强度进行弱磁精选，得精矿；
B、将精矿、煤粉、工业级氯化钠按100∶10∶21的质量比配料、混匀，压成空心圆柱块，分层装入还原罐中，并在罐中的块料中放置煤粉及脱S剂石灰石粉，煤粉的放入量为精矿质量的30％，石灰石粉的放入量为精矿质量的3％，送入隧道窑中，按常规进行预热、还原、冷却，得直接还原的海绵铁；
C、将冷却的海绵铁破碎至粒径12mm以下，磁选分离残余煤渣及脱S剂后，再磨细至粒度小于320目的占93％质量比，粉料送入调浆桶加水调成浆后，进行磁选，获得一次还原铁粉及尾渣；
D、将C步骤的一次还原铁粉送带式炉中，按常规通入氢气进行脱硫、脱碳、脱氧反应，获得品位为98％的二次还原铁粉56.23吨，全铁回收率91％；
E、将C步骤的尾渣过滤脱水后，按尾渣质量的10％计，配加碳酸钠并混合均匀后，用压球机压制成球，球的粒度为3～6mm，送回转窑中，在1000℃温度下氧化焙烧90分钟，将焙烧球磨细到小于200目的占90％质量比，加水配制成浓度为20％的矿浆，搅拌浸出80分钟。过滤分离矿浆，获得浸出液及TiO2含量为22％的钛渣23.75t，TiO2回收率95％；
F、在E步骤的浸出液中加入硫酸调节pH值至5，加热浓缩至沸腾，再加入硫酸氨至pH为3，冷却结晶析出多钒酸氨，固液分离后得多钒酸氨晶体及含铬液，将多钒酸氨晶体干燥后按常规方法进行煅烧，获得品位为98.50％的V2O5产品0.74吨，全钒回收率80.99％；
H、将F步骤的含铬液按溶液中的Cr离子含量计，加入与Cr离子等量的Fe2+离子的硫酸亚铁，使Cr6+、Cr5+还原为Cr3+，再加入Ca(OH)2至Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，过滤分离出废水，即得铬品位为45％的铬渣1.13吨，全铬回收率79.45％，对废水进行中和处理至达标后排放或回收再用。
实施例2
所处理的钒钛磁铁精矿化学成分为：TFe：58.55％、V2O5：0.89％、Cr2O3：0.62％，TiO2：5.6％，粒度：小于200目的占55％重量比。
A、对上述100吨钒钛磁铁精矿进行磨细后，用130kA/m的磁场强度进行弱磁粗选，再磨细成小于200目的占90％质量比的细矿，用110kA/m的磁场强度进行弱磁精选，得精矿；
B、将精矿、煤粉、工业级氯化钠按100∶10∶20的质量比配料、混匀，压成空心圆柱块，分层装入还原罐中，并在罐中的块料中放置煤粉及脱S剂石灰石粉，煤粉的放入量为精矿质量的30％，石灰石粉的放入量为精矿质量的3％，送入隧道窑中，按常规进行预热、还原、冷却，得直接还原的海绵铁；
C、将冷却的海绵铁破碎至粒径12mm以下，磁选分离残余煤渣及脱S剂后，再磨细至粒度小于320目的占95％质量比，粉料送入调浆桶加水调成浆后，进行磁选，获得一次还原铁粉及尾渣；
D、将C步骤的一次还原铁粉送带式炉中，按常规通入氢气进行脱硫、脱碳、脱氧反应，获得品位为98％的二次还原铁粉55.69吨，全铁回收率92％；
E、将C步骤的尾渣过滤脱水后，按尾渣质量的15％计，配加氯化钠并混合均匀后，用压球机压制成球，球的粒度为3～6mm，送回转窑中，在1100℃温度下氧化焙烧60分钟，将焙烧球磨细到小于200目的占91％质量比，加水配制成浓度为20％的矿浆，搅拌浸出80分钟。过滤分离矿浆，获得浸出液及TiO2含量为22％的钛渣24.12t，TiO2回收率96％；
F、在E步骤的浸出液中加入硫酸调节pH值至4，加热浓缩至沸腾，再加入硫酸氨至pH为2，冷却结晶析出多钒酸氨，固液分离后得多钒酸氨晶体及含铬液，将多钒酸氨晶体干燥后按常规方法进行煅烧，获得品位为98％的V2O5产品0.71吨，全钒回收率80.88％；
H、将F步骤的含铬液按溶液中的Cr离子含量计，加入与Cr离子等量的Fe2+离子的硫酸亚铁，使Cr6+、Cr5+还原为Cr3+，再加入Ca(OH)2至Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，过滤分离出废水，即得品位为45％的铬渣1.11吨，全铬回收率78.94％，对废水进行中和处理至达标后排放或回收再用。

Claims (4)

1.一种回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，包括钒钛磁铁精矿磨细磁选——直接还原铁——磨细磁选得铁粉产品及尾渣，其特征在于对尾渣进行下列处理：
A、按尾渣质量的10～15％计，将钠盐配入尾渣中造球，在1000～1100℃温度条件下氧化焙烧60～90分钟，将焙烧渣磨细至小于200目粒级的占85～95Wt％，加水调成质量浓度为10～30％的矿浆，搅拌浸出60～90分钟，过滤分离得浸出液及钛渣，收集钛渣；
B、将A步骤的浸出液的pH调至4～5，升温加热至沸腾，加入硫酸盐至pH为2～3，冷却至室温结晶析出多钒酸盐，过滤分离得多钒酸盐晶体及含铬液，收集多钒酸盐晶体；
C、将B步骤的含铬液按溶液中的Cr离子含量计，加入与Cr离子等量的Fe2+离子的硫酸盐，使Cr6+、Cr5+还原为Cr3+，再加入Ca(OH)2至Cr3+生成Cr(OH)3沉淀，过滤分离得铬渣及废水，收集铬渣；
D、将C步骤废水按常规处理至达标后排放，或者返回循环使用。
2.如权利要求1所述的回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，其特征在于所述A步骤的钠盐为碳酸钠、硫酸钠、氯化钠中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，其特征在于所述B步骤的硫酸盐为硫酸氨、硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸铁中的一种或几种。
4.如权利要求1所述的回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、铬的方法，其特征在于所述C步骤的硫酸盐为硫酸铁、硫酸亚铁中的一种或二种。
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