CN102899435B - 用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法 - Google Patents

用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合制成氧化球团,在温度为900~1200℃、压力为0.2~0.3MPa的气基竖炉内还原4~6小时,还原气H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3,还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛。能使钛得到有效的提取利用;无需焦炭,不消耗炼焦煤,缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面。

Description

用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法
技术领域
本发明涉及一种综合利用钒钛磁铁矿的方法,尤其涉及一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种复合共生矿,以铁、钒、钛为主,伴生有少量的铬、稼、铂等多种元素,具有很高的综合利用价值。矿中金属矿物有钛磁铁矿、钛铁矿、磁铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿等,矿物组成复杂,综合提取难度较大。
对于钒钛磁铁矿选矿后得到精矿的加工利用,主要是围绕如何有效回收铁、钒和钛展开。烧结—高炉—转炉流程是目前的主要冶炼方法。随着技术的发展,煤基直接还原技术应用于综合处理钒钛磁铁矿,以提取Fe、V、Ti等多种金属元素,流程主要是直接还原—电炉熔分—铁水炼钢、熔渣提钒钛,直接还原设备为回转窑或转底炉。
现有技术中,一种处理钒钛磁铁精矿的主要工艺流程是烧结—高炉—转炉流程,即原矿经选矿富集后,铁精矿与非钒钛磁铁矿、焦炭等原料混合造块、烧结制成烧结矿,送高炉冶炼。在高炉冶炼过程中,钒大部分被还原得到含钒铁水,钛进入高炉渣。含钒铁水送入转炉,吹氧使大部分钒氧化进入炉渣,半钢经转炉脱碳制成钢水,得到的含钒炉渣用于提钒。
上述现有技术的缺点是:
高炉必须用焦炭,但是全世界炼焦煤资源紧张;炼焦过程产生大量粉尘、有害气体,严重污染环境;矿中的钛进入高炉渣,钛含量低(TiO2含量15%~22%),难以利用,造成钛资源的浪费,甚至污染环境。
现有技术中,另一种处理钒钛磁铁精矿的煤基法的主要流程为直接还原-电炉熔分-铁水炼钢、熔渣提钒钛,即将煤粉配入钒钛磁铁精矿制成球团,送入回转窑或转底炉进行直接还原,使其中铁的氧化物还原为金属铁,钒钛仍保持氧化物形态。生产的金属化球团装入电炉,熔融分离得到铁水和熔渣,钒和钛富集于熔渣中,进一步提取分离钒和钛。
上述现有技术的缺点是:
在制球过程中,需要加入煤、焦粉、木炭等作为还原剂,熔分产生的渣量大,钒、钛品位较低,不利于后续提钒提钛工序;渣量大,导致提钒钛的添加剂、水、酸消耗量高,产生的废水量、废酸量大;固体还原剂的加入可能带入硫磷等有害杂质,加重后续脱硫脱磷工序负担,甚至影响产品质量。
现有技术中,中国专利CN201110441319.4中提到一种气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿非高炉炼铁工艺,温度为900~1100℃、压力为0.35~0.65MPa,H2与CO的体积比为5.4~3.1。
上述现有技术的缺点是:
压力较高,对设备承压能力要求高;H2与CO的体积比较高,由于H2还原是吸热反应,因此,竖炉内还原气温度下降迅速,不利于反应进行;
发明内容
本发明的目的是提供一种能使钛得到有效的提取利用、且无需焦炭的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
本发明的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,包括步骤:
首先,将粒径小于0.074mm占60-80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合,制成8~20mm的球团,干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团;
然后,将所述氧化球团于900~1200℃的气基竖炉内还原4~6小时,还原气压力为0.2~0.3MPa,还原气中H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3;
还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,熔分温度1500~1700℃,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛。
由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,由于将干燥后高温氧化焙烧制成的氧化球团于900~1200℃的气基竖炉内还原4~6小时,还原气压力为0.2~0.3MPa,H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3;还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛,能使钛得到有效的提取利用;无需焦炭,不消耗炼焦煤,缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面。
附图说明
图1为本发明实施例提供的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
本发明的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,其较佳的具体实施方式包括步骤:
首先,将粒径小于0.074mm占60-80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合,制成8~20mm的球团,干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团;
然后,所述氧化球团在通入还原气的气基竖炉内还原4~6小时,所述竖炉内的温度为900~1200℃、压力为0.2~0.3MPa,所述还原气中H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3;
还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,熔分温度1500~1700℃,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛。
所述球团在150~250℃干燥1-2小时后,于1150~1250℃氧化焙烧3~4小时制成氧化球团。
与煤基直接还原工艺处理钒钛磁铁矿相比,本发明有如下优点:
(1)采用气体作为还原剂,无需加入固态还原剂,熔分产生渣量小,渣的钒钛品位较高,为提取钒钛创造有利条件;
(2)渣量小,提取渣中的钒钛时,添加剂用量、浸出的水耗量或酸耗量小,废水、废酸处理量小;
(3)避免固体还原剂带入硫磷等有害杂质的污染,产品质量优良。
本发明主要按以下步骤完成:粒径-0.074mm占60-80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合,制成8~20mm的球团,干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团;氧化球团于900~1200℃的气基竖炉内还原4~6小时;还原气压力为0.2~0.3MPa,H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3。还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离(熔分),熔分温度1500~1700℃,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛。
(1)钒钛铁精矿粒径-0.074mm占60~80%;
(2)球团在150~250℃干燥1-2小时后,于1150~1250℃氧化焙烧3~4小时;
(3)焙烧完成后送至竖炉,在900~1200℃还原4~6小时;
(4)竖炉用还原气要求:H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3;
(5)竖炉还原产品送入电炉,在1500~1700℃进行熔融分离,得到铁水和熔渣;
(6)熔渣作为提钒提钛的原料。
具体实施实例:
实施例一:粒径-0.074mm占60%的钒钛磁铁矿精矿(TFe 43.2%,FeO 16.8%,V2O51.2%,TiO221.6%,)加入粘结剂混匀后,制成10-15mm的球团,200℃烘干2小时,在1100℃焙烧3h后装入竖炉,在1100℃的竖炉内还原4.5h,其中还原气压力为0.3MPa,还原气中H2+CO≈92%,H2与CO摩尔比为2.8。直接还原产品装入电炉进行熔融分离,熔分温度1650℃,熔分铁元素分析为TFe94.8%,V2O50.2%,TiO20.06%,熔分渣元素分析为TFe 5%,V2O52.8%,TiO254.4%。从钒钛磁铁精矿到熔分阶段,铁、钒、钛的回收率分别为95%、92%、99%。
实施例二:粒径-0.074mm占75%的钒钛磁铁矿精矿(TFe 55.9%,FeO 22.8%,V2O50.53%,TiO211.8%,)加入粘结剂混匀后,制成10-15mm的球团,200℃烘干2小时,在1100℃焙烧3h后装入竖炉,在1050℃的竖炉内还原5.5h,其中还原气压力为0.2MPa,还原气中H2+CO≈90%,H2与CO的摩尔比为1.6。直接还原产品装入电炉进行熔融分离,熔分温度1550℃,熔分铁元素分析为TFe94%,V2O5 0.1%,TiO2 0.05%,熔分渣元素分析为TFe 9%,V2O5 2.2%,TiO2 52.7%。从钒钛磁铁精矿到熔分阶段,铁、钒、钛的回收率分别为97%、91%、99%。
本发明的有益效果:
(1)对于高炉冶炼,钛进入高炉渣,钛含量较低,为15%~22%,钛资源难以回收利用;本发明方法,钛进入熔分渣,含量较高,为47%以上,可实现钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的分离回收,资源得到有效利用;
(2)采用还原性气体作为还原剂,无需加入固态还原剂,不带入固体还原剂中的灰分,还原后熔分时的渣量小,降低熔分工序的能耗,渣中钒钛品位较高,为后续提取钒钛创造有利条件;
(3)无需配煤等固体还原剂,不引入硫磷等有害杂质,渣量小,钛含量高;
(4)无需焦炭,不消耗炼焦煤,缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面;
(5)竖炉操作压力较低,对设备承压能力要求低;H2/CO较低,竖炉内温度高的区域较大,有利于还原反应的进行。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,其特征在于,包括步骤:
首先,将粒径小于0.074mm占60-80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合,制成8~20mm的球团,干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团;
然后,所述氧化球团在通入还原气的气基竖炉内还原4~6小时,所述竖炉内的温度为1100~1200℃、压力为0.2~0.3MPa,所述还原气中H2+CO≥90%,H2与CO摩尔比为1~3;
还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,熔分温度1650~1700℃,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛;
所述球团在150~250℃干燥1-2小时后,于1150~1250℃氧化焙烧3~4小时制成氧化球团。
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