CN103343174A - 一种从含钛混合熔渣中分离钛铁钒钙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金领域，具体涉及一种从含钛混合熔渣分离钛铁钒钙的方法。本发明方法是将出渣口中流出的高炉液态熔融含钛高炉渣和转炉含钒钢渣充分混合形成混合熔渣，向混合熔体中喷吹氧化性气体，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，再磁选分离出剩余含钒金属铁，最后采用重力分选法将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为35~50%。本发明充分利用了熔渣物理热资源，高效节能源，同时回收混合熔渣中钛组分、铁组分、钒组分与自由氧化钙组分，达到二次资源高效综合回收。

Description

一种从含钛混合熔渣中分离钛铁钒钙的方法

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种从含钛混合熔渣中分离钛铁钒钙的方法。

背景技术

众所周知，我国是钛资源大国，蕴藏了丰富的钒钛磁铁矿资源，钒钛磁铁矿是一种以铁、钒和钛为主，伴生多种有价元素的多元共生铁矿。钒钛磁铁矿经过传统冶金工艺流程“高炉炼铁—转炉炼钢”分离后，产生了含钛高炉渣与含钒钛钢渣。

含钛高炉渣产生于钒钛磁铁矿的高炉炼铁过程。其TiO₂含量为6%~30%，含钒生铁含量为4%~8%，五氧化二钒含量为0.1%~0.5%。按TiO₂含量不同，含钛高炉渣可以分为低钛渣（TiO₂含量小于10%）、中钛渣（TiO₂含量10%~20%）和高钛渣（TiO₂含量10%~20%）。我国每年排放2000万吨以上含钛高炉渣，每年带走300万吨以上的TiO₂，含钒生铁120万吨以上，因此，含钛高炉渣是一种重要的二次资源。由高炉放出的含钛高炉熔渣温度高于1300℃，每年排放大量的物理热，因此，含钛高炉熔渣也是重要的物理热资源

含钒钢渣产生于钒钛磁铁矿的转炉炼钢过程，其TiO₂含量为1%~10%，金属铁含量为4%~12%，五氧化二钒含量为0.5%~5%，并含有一定的自由氧化钙。我国每年排放700万吨以上，每年带走70万吨以上的金属铁，10万吨以上的五氧化二钒，二氧化钛35万吨以上，还带走大量自由氧化钙，因此，含钛高炉渣是一种重要的二次资源。由转炉放出的含钒钛钢熔渣温度高于1500℃，每年排放大量的物理热，因此，含钒钛钢熔渣也是重要的物理热资源。

含钛高炉渣中的钒、钛、铁组分弥散分布在不同矿物相，其中钛组分以攀钛透辉石、富钛透辉石、 钙钛矿、氮化钛或碳化钛矿物相形式存在，钒主要以钙钛矿、含钒生铁矿物相形式存在，含钒生铁以细小颗粒弥散分布于炉渣中。 

含钛钢渣其中的钒、钙、钛、铁组分弥散分布在不同矿物相，其中钒组分以硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙钛矿矿物相形式存在，钛组分以钙钛矿形式存在，钙组分以硅酸二钙、硅酸三钙、铁酸钙、钙钛矿、铝硅酸钙、自由氧化钙矿物相形式存在，金属铁颗粒含钒生铁以细小颗粒弥散分布于炉渣中。

含钛高炉渣和含钒钛钢渣同属人造矿，含钛物相分散细小，属难处理矿，其综合利用问题未得到高效解决，造成大量含钛渣（含钛高炉渣与含钒钛钢渣）大量堆积，既浪费资源，又污染环境。

含钛渣（含钛高炉渣与含钒钛钢渣）不仅含有钛组分，还含有钒、铁、钙等有价组分。含钛渣是重要的二次资源，国内外对含钛渣的综合利用作了大量的研究，取得了一定成果，然而，很多方法尽管在技术上可行，但由于经济上，环境上不可行，至今尚不能用于工业应用和开发。

目前，科研工作者们对含钛高炉渣与含钒钢渣的利用主要包括以下几种方法：

1．含钛高炉渣的综合利用

（1）酸碱法提钛

陈启福等（钢铁钒钛，1995，16(3)）使用93%的工业硫酸提取含钛高炉渣中的钛，将硫酸与被磨至-74μm的含钛高炉渣混合，加热220℃进行反应，使渣中的钛组分转化为TiOSO₄，酸解反应是放热反应，在几分钟内就能够结束，而后在70℃左右进行热水浸出，向浸出液中加入NH₄A1(SO₄)₂，冷却，至低温时进行结晶，回收NH₄A1(SO₄)₂，剩余溶液经过水解反应后可以制得偏钛酸沉淀，煅烧物料，可以制得TiO₂。

彭兵等（湖南有色金属，1997，13(1)）曾研究用废浓H₂SO₄酸解高炉渣提取钛，这种方法是将含钛高炉渣经球磨至-74μm，浓硫酸按酸渣比为10:4进行混合，再进行加热来引发酸解反应。酸解反应结束后，用水浸取，浸取温度控制在60℃左右，采用分步加水控制。钛液水解的具体条件为：TiOSO₄浓度46 g/L，pH值3.08，晶种加入量1.68%，将水解出的沉淀在900℃进行锻烧，可以制得硫酸法钛白。

盐酸浸取自然冷却含钛高炉渣是一种利用含钛高炉渣的途径，然而，盐酸浸出后会产生大量浸出残渣，浸出残渣没有合适的用途，也就是说，盐酸浸出后又会产生新的废弃物。

重庆大学的周志明等（钢铁钒钛，1999，20(4)）人研究了高钛型高炉渣的渣钛分离实验，在冷态时加入分离剂，分离剂为NaOH，在高温的条件下，渣中的钙钛矿结构被破坏，反应的最佳温度范围为1200~1300℃，生成共熔渣，而后用水浸取来实现渣钛分离，NaOH加入量每100g含钛高炉渣加入20~25g NaOH，水浸残渣中TiO₂含量略低于10%。

东北大学的孙康等（钢铁钒钛，2000，3(21)）人进行了相分离法处理含钛高炉渣新工艺的基础研究，实验的温度范围为700~800℃，含钛高炉渣的炉渣粒度为71μm以下，反应时间为90min，炉渣与Na₂CO₃的质量比小于2:1，反应结束后，烧结物分为两层，含钛量分别为4.85%和18.03%。

碱法提取钛碱耗量大，考虑回收钠盐将大大增加成本和全套工艺的复杂程度，钛的富集效果也并不十分理想，贫钛相中钛含量仍然较高、处理不当可能产生新的污染，同时高温下用碱处理高炉渣会产生较严重的空气污染和巨大的能耗等问题。

（2）制备含钛合金

利用含钛高炉渣制取含钛合金时，如果所用的溶剂与还原剂不含铁或铝，制取的合金为硅钛合金；若含有铁或铝，制取的合金为硅钛铁合金或者硅钛铝合金。国外已经广泛将硅钛铁合金应用于炼钢工业和铸造工业。重庆大学通过铁矿渣冶炼硅钛铁复合合金工艺的研究，得到了Ti含量19~23%、Si含量42~44%以及Fe含量小于20.2%的硅钛铁合金。1977年重庆铁合金厂利用TiO₂含量为24.18%的高炉渣获得了Ti含量27.08%、Si含量31.05%和Fe含量20.2%的硅钛铁合金。攀枝花钢铁研究院、重庆大学、重庆钢铁公司以及中国建筑材料科学研究院（轻金属，2007，矿冶工程，1988，8(2)）曾共同合作开展了“攀钢高炉渣直接制取钛硅合金及水泥”、“钛硅合金应用”等研究，获得了钛回收率为54.03%，还原残渣中TiO₂含量为7.09%的钛硅合金。1983~1984年，重庆钢铁公司研究所、重庆铝厂开展了“攀钢高炉渣熔融电解硅铝合金工业性试验”。攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司与武汉科技大学柯昌明等（有色金属(冶炼部分)，2005，(3)）采用高温等离子体熔融还原工艺处理攀钢高炉渣，获得含钛43%以上、钛残渣中TiO₂小于2%，高炉渣中TiO₂回收率达到90%的钛硅合金。

上海大学的邹星礼（中国色金属学报，2010，20(9)）对利用含钛高炉渣直接制备硅钛合金进行了研究，这种方法是将含钛高炉渣用球磨磨成细粉，然后向添加剂中加入聚乙烯醇缩丁酯（PVB）进行混合，混合均匀后利用粉末压样机将样品压制成圆片，将圆片样品放在1150℃的氧化气氛下进行烧结2h，烧结后渣样的物相组成为钙钛矿相、透辉石相和普通辉石相。将烧结后的圆片用直径为0.2mm的钼丝缠绕于直径为1.5mm钼棒上制成阴极，阳极为固体透氧膜管内碳粉饱和的铜液，以CaCl₂为熔盐电解质，石墨坩埚为反应容器。实验用固体透氧膜管为实验室自制的8%（摩尔分数）氧化钇部分稳定氧化锆膜管（20mm×100mm）。实验体系采用高纯氩气保护，升温至1100℃时先在2.5V电压下进行预电解1h，以脱除熔盐中残存杂质，然后将电解电压设定为3.5~4.0V进行电解实验，记录电流随时间变化。电解温度为1100℃，电解时间为2~8h。电解后将阴极产物取出，用蒸馏水洗净熔盐并在低温烘干。

由于同时需要钛和硅作为合金化剂的钢种很少，钛硅合金的应用范围窄，用量小，无法解决攀钢高炉渣数量大的问题,这是该技术方案难以实现产业化的关键所在。此外，还原残渣虽然具有潜在的水硬性，残钛量仍然较高,需要进一步降低其含量，但又可能造成成本太高。

（3）含钛高炉渣碳氮化提钛

将含钛高炉渣在高温下进行碳（氮）化处理，使其中的钛组分富集于TiN或TiC相中，这些颗粒一般为几微米且弥散于渣中，使炉渣变稠，粘度增加，严重阻碍了熔渣的流动性，随着炉渣温度的降低，这些矿物迅速从渣中析出，在低温下（400~550℃）通入氯气，使TiN和TiC氯化而生成TiC1₄。

冯成建用电炉在1600℃对攀钢高炉渣进行还原碳化。利用TiC的铁磁性分离，但由于形成的TiC微粒平均直径在2μm左右，颗粒粒度偏小，使得一般磨矿方法无法将矿物磨到有效的单体分离，用酸浸的方法得到了较高品位的TiC精矿，碳化物氯化生成TiC1₄。

攀钢研究院研究的攀钢含钛渣隧道窑选择还原氮化-钙质硫酸化-竖炉连续氯化工艺，在实验室条件下，可使高炉渣中钛的转化率达90%以上，Ti(C,N)氯化率也在90%以上，得到TiCl₄产品，氯化渣可作水泥掺和料。

李正平等在1300~1500℃的温度范围内，对攀钢钛渣进行了碳还原—氮化处理的研究，使渣中钛组分主要富集于TiN相中。此研究有两个目的：一是促使TiN晶粒长大，再通过选矿分离，氧化制取TiO₂；二是把经处理后的渣当作一种耐火材料使用，这是因为经碳氮化处理后的钛渣，其耐火度比处理前的要高。

以上方法富集含钛高炉渣中的钛组分是一种利用含钛高炉渣的途径，亦存在一些缺点，如碳化电耗过高这一关键问题没有解决，电费占碳化渣总成本的70%~80%以上，此外，试验还暴露出炉底以及某些冶炼炉有较严重的泡沫渣等问题。

针对含钛高炉渣利用的以上种种问题，本发明人曾在专利号为200610134260.3的“从含钛高炉渣中分离生产富钛料的方法”及专利号为201110072575.0的“一种用含钛高炉渣生产人造金红石的方法”中提出了两种利用含钛高炉渣的方法，尽管以上两种方法具有处理量大的特点，但是仍然存在如下缺点：

（1）以上两个专利中的方法只能实现一种炉渣即含钛高炉熔渣的有效利用，化学活性低，温度低，处理成本高，铁、钛组分迁移、富集与长大效果差，回收率低，仅能实现铁、钛组回收利用，没有实现有价元素的有效富集；

（2）以上两个专利中的方法只能利用一种炉渣即含钛高炉熔渣，单一炉渣—含钛高炉渣熔渣温度低，需要补偿大量热，成本高，操作复杂；

（3）以上两个专利中均需要加入SiO₂、CaO、CaF₂等添加剂，在添加剂加入的过程中会使熔渣温度迅速下降，浪费了熔渣中的一部分热量，因此，需要补偿热量，浪费能源，增加成本，加大处理过程的复杂性；

（4）以上两种发明中采用的分离方法均为重选与浮选及湿法冶金的方式相结合的方法，浮选分离及湿法冶金分离过程容易造成环境污染。

、国内含钛钢渣的综合利用

含钒钢渣产生于钒钛磁铁矿的转炉炼钢过程，其TiO₂含量为1%~8%，金属铁含量为4%~12%，五氧化二钒含量为0.5%~5%，并含有一定的自由氧化钙。

（1）含钒钢渣中钙的处理方法

朱蓓荣（建筑材料学报2011，第14卷第4期）等研究了醋酸提取钢渣中钙离子所获得的醋酸钙溶液碳化固结CO₂并制备沉淀碳酸钙的可行性。结果表明，醋酸钙需渗入氢氧化钠方可生成沉淀碳酸钙，但所得碳酸钙纯度（质量分数）仅为60%左右，钙离子转化率（质量分数）仅为35.00%左右，如将该溶液进行分离处理，除去其他离子的干扰，则可制得高纯度的沉淀碳酸钙。

（2）含钒钢渣中钒的处理方法

杨静翎等人（北京化工大学学报(自然科学版);2007年03期）研究了用稀硫酸直接浸出—萃取—反萃—氨水沉钒—煅烧的提钒工艺。结果表明，采用硫酸直接浸出，原矿渣中总钒的一次浸出率可达95%以上，用萃取—反萃方式净化和浓缩浸出液，与传统方法相比，虽然免去了焙烧工序，消除了传统钠化焙烧的废气污染问题，但是这种方法耗酸量大，浸出液杂质多，大量酸的存在，使生产过程处于强酸腐蚀环境，生产成本较高。

目前，含钛钢渣中金属铁磁选分离已实现工业化，但回收率低；国内关于含钛钢渣综合利用的研究主要集中在钒组分的综合利用，还处在研究阶段；尚未有关于对于钛的回收利用。因此，含钛钢渣大量堆积，既污染环境，又浪费资源。

、国外含钛炉渣（含钛高炉渣与含钛钢渣）的综合利用

世界的钒钛磁铁矿资源十分丰富，主要分布在中国、美国、饿罗斯、加拿大、南非等国家。由于钒钛磁铁矿冶炼难度大，因此，仅有中中国与俄罗斯冶炼钒钛磁铁矿。南非的钒钛磁铁矿含有较高含量的V₂O₅，因此，南非只提取分离其中的钒组分，其它国家尚未开采钒钛磁铁矿。俄罗斯采用“高炉-转炉”工艺流程冶炼钒钛磁铁矿，由于高炉渣中TiO₂含量低，大多作为水泥或建材使用。目前，尚未见国外关于含钛炉渣（含钛高炉渣与含钛钢渣）综合回收利用的研究。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种从含钛混合熔渣中分离铁钛钒钙的方法，目的是通过使熔渣中的钛组分在氧化气氛下得到充分富集，达到同时回收两种熔渣中钛、铁、钒以及自由氧化钙，整个过程无需加入任何添加剂，分选过程全程采用重力分选，环境污染小。

实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：

（1）熔渣混合：

将出渣口中流出的高炉液态熔融含钛高炉渣和转炉含钒钢渣充分混合形成混合熔渣，二者的质量混合比例控制在含钛高炉渣：含钒钢渣=100：（3~500）之间；

（2）喷吹气体：

向混合熔渣中喷吹氧化性气体，喷吹时间与流量依熔渣质量而定，为1~110L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

（3）选矿分离：

在冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用重力分选法将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为35~50%。

所述的含钛高炉渣中TiO₂的质量分数为8~30%；所述的含钒钢渣中TiO₂的质量分数为1~10%，V₂O₅的质量分数为0.5~5%。

所述的氧化性气体是空气或氧气。

所述的重力分选法是摇床分选、溜槽分选或者二者相结合。

与现有技术相比，本发明的特点是：

本发明是利用两种熔渣混合后形成的混合熔渣温度高，有利于氧化反应的进行，向混合熔渣中喷吹氧化性气体，使钛组分与氧化钙迁移到富钛矿物相，实现了钛组分与氧化钙的富集；

同时熔渣中的含钒生铁颗粒聚集、长大，当其接近一定尺寸后，开始沉降，大部分沉降到渣坨底部，形成整块铁锭；

氧化结束后，熔渣开始降温，原有钢渣中的钙钛氧化物矿物相形核，混合熔渣中钙钛氧化物矿物相粗化，并在随后降温冷却过程中，进一步粗化；

熔渣冷却后，将缓冷渣与沉降的铁锭分离，能够回收含钒生铁，同时还有少量金属铁留在冷凝渣内部，其直径大小小于临界尺寸，因此，必须对其进行磁选；

最后对磁选分离后的尾矿筛分，分别采用溜槽与摇床进行重选分离。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的原料是出渣口中流出的液态熔融含钛高炉渣（>1300℃）和转炉钢渣（>1500℃），具有高温度、高热量的特点，充分利用了熔渣物理热资源，高效节约能源；

（2）由于液态熔融含钛高炉渣中具有高含量的自由氧化钙，液态熔融转炉钢渣中具有高含量的低价钛氧化物，在高温条件下具有高化学活性，容易实现钒、钛、铁、钙组分迁移与富集，可以同时回收混合熔渣中钛组分、 铁组分、钒组分与自由氧化钙组分，达到二次资源高效综合回收，回收利用含钛高炉熔渣与含钒钛熔融钢渣物理热资源； 

（3）本发明还在后续的分离过程采用物理选矿（磁选或重选），分离的介质为水，水在选矿过程中可以循环，因而分离过程中不会产生环境污染，使得整个含钛混合熔渣工艺具有流程短、操作简单、铁、钒、钛、钙回收率高、无废水产生，具有高效、清洁、环保的特点； 

（4）本发明最后重选分离获得的尾矿可作为生产高标号水泥的优质原料，整个处理过程无固体废弃物产生； 

（5）本发明整个过程无需加入任何添加剂，无需任何热补偿，可操作性强，生产成本低。

附图说明

图1是本发明的工艺流程框图；

图2是本发明的原料含钛高炉渣的背散射显微形貌图；

图3是本发明实施例1经氧化后的熔渣的背散射显微形貌图。

具体实施方式

本发明中采用日本岛津SSX-550型扫描电镜观察改性渣样的背散射显微形貌，采用化学分析方法测定渣样的化学成分及所得钛精矿的化学成分。

实施例1 

将出渣口中流出的液态熔融100kg含钛高炉渣和3kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：25.52wt%TiO₂、20.69wt%CaO、7.90wt%MgO、11.95wt%Al₂O₃、3.20wt%FeO和17.80wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为：V₂O₅3.17wt%、TFe18.60wt%、41.73wt%CaO、11.65wt%SiO₂、5.37wt%TiO₂、2.60wt%MgO、1.24wt%MnO、1.22wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气25min，氧气的流量为1L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床经两次精选，三次扫选，将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为47.29%；

含钛高炉渣的背散射显微形貌图见图2，A为钙钛矿相，B为铝镁尖晶石相，C为金属铁相，D为富钛透辉石相，E为攀钛透辉石相，从图2中可以看出，处理前的含钛高炉渣中物相组成复杂，难于直接将钛组分进行分离。

喷吹氧化性气体后氧化后的熔渣背散射显微形貌图见图3，图3中a区域为钙钛矿相，b区域为基体相，c区域为含钒金属铁，从图3中可以看出，处理后的渣样中主要含钛矿物相为钙钛矿相，物相组成比处理前更加简单，有利于选矿分离。

实施例2 

将出渣口中流出的液态熔融100kg含钛高炉渣和500kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：23.01wt%TiO₂、20.68wt%CaO、8.52wt%MgO、12.58wt%Al₂O₃、3.83wt%FeO、和18.44wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为：V₂O₅2.12wt%、TFe19.55wt%、40.83wt%CaO、12.62wt%SiO₂、4.40wt%TiO₂、3.60wt%MgO、1.20wt%MnO、1.26wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹空气2min，空气的流量为110L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床进行三次精选，四次扫选，将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为48.01%。

实施例3

将出渣口中流出的液态熔融300kg含钛高炉渣和35kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：22.30wt%TiO₂、19.89wt%CaO、8.92wt%MgO、12.98wt%Al₂O₃、4.23wt%FeO、和18.74wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为：V₂O₅1.13wt%、TFe17.64wt%、43.71wt%CaO、12.63wt%SiO₂、4.41wt%TiO₂、3.64wt%MgO、1.00wt%MnO、1.42wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气6min，氧气的流量为50L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用溜槽对渣样分选一次，再采用摇床对渣样进行两次精选、三次扫选，将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为38.35%。

实施例4

将出渣口中流出的液态熔融200kg含钛高炉渣和35kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：19.37wt%TiO₂、20.88wt%CaO、9.40wt%MgO、13.47wt%Al₂O₃、4.71wt%FeO、和19.23wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为V₂O₅2.08wt%、TFe19.69wt%、40.69wt%CaO、10.69wt%SiO₂、7.21wt%TiO₂、1.66wt%MgO、2.29wt%MnO、1.27wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹空气3min，空气的流量为25L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用溜槽分选将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为48.29%。

实施例5

将出渣口中流出的液态熔融150kg含钛高炉渣和35kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：18.02wt%TiO₂、20.97wt%CaO、9.97wt%MgO、14.03wt%Al₂O₃、4.28wt%FeO、和19.79wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为V₂O₅0.77wt%、TFe17.00wt%、42.20wt%CaO、12.68wt%SiO₂、5.97wt%TiO₂、3.20wt%MgO、1.84wt%MnO、1.92wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹空气2min，空气的流量为25L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为35.64%。

实施例6

将出渣口中流出的液态熔融200kg含钛高炉渣和25kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：12.01wt%TiO₂、20.88wt%CaO、10.92wt%MgO、16.08wt%Al₂O₃、6.33wt%FeO、和20.84wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为V₂O₅2.13wt%、TFe15.60wt%、42.76wt%CaO、12.73wt%SiO₂、5.77wt%TiO₂、3.12wt%MgO、1.77wt%MnO、1.72wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气8min，氧气的流量为10L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为48.71%。

实施例7

将出渣口中流出的液态熔融20kg含钛高炉渣和100kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：29.91wt%TiO₂、20.02wt%CaO、5.94wt%MgO、12.06wt%Al₂O₃、2.31wt%FeO、和16.82wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为V₂O₅1.02wt%、TFe16.59wt%、40.04wt%CaO、15.40wt%SiO₂、5.93wt%TiO₂、3.22wt%MgO、1.66wt%MnO、1.74wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气20min，氧气的流量为2L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为49.24%。

实施例8

将出渣口中流出的液态熔融200kg含钛高炉渣和200kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：8.02wt%TiO₂、25.87wt%CaO、9.92wt%MgO、16.08wt%Al₂O₃、6.33wt%FeO、和20.84wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为化学组成为V₂O₅0.77wt%、TFe17.60wt%、41.08wt%CaO、13.60wt%SiO₂、5.89wt%TiO₂、3.22wt%MgO、1.64wt%MnO、1.80wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气2.5min，氧气的流量为80L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为40.81%。

实施例9

将出渣口中流出的液态熔融50kg含钛高炉渣和250kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：29.89wt%TiO₂、20.00wt%CaO、5.92wt%MgO、12.08wt%Al₂O₃、2.33wt%FeO、和16.84wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为化学组成为V₂O₅2.02wt%、TFe15.65wt%、42.78wt%CaO、12.70wt%SiO₂、5.80wt%TiO₂、3.17wt%MgO、1.72wt%MnO、1.74wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气9min，氧气的流量为12L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为47.91%。

实施例10

将出渣口中流出的液态熔融200kg含钛高炉渣和180kg含钒钢渣充分混合形成混合熔渣；

其中含钛高炉渣的化学组成为：12.37wt%TiO₂、20.52wt%CaO、10.81wt%MgO、16.19wt%Al₂O₃、6.21wt%FeO、和20.96wt%SiO₂，余量为其他杂质；

含钒钢渣的化学组成为化学组成为V₂O₅2.13wt%、TFe15.60wt%、42.76wt%CaO、12.73wt%SiO₂、5.77wt%TiO₂、3.12wt%MgO、1.77wt%MnO、1.72wt%Al₂O₃，余量为其他杂质；

向混合熔体中喷吹氧气10min，氧气的流量为80L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣进行破碎、磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用摇床将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为49.07%。

Claims (4)

1.一种从含钛混合熔渣中分离铁钛钒钙的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）熔渣混合：

将出渣口中流出的高炉液态熔融含钛高炉渣和转炉含钒钢渣充分混合形成混合熔渣，二者的质量混合比例控制在含钛高炉渣：含钒钢渣=100：（3~500）之间；

（2）喷吹气体：

向混合熔渣中喷吹氧化性气体，喷吹时间与流量依熔渣质量而定，为1~110L/(min·kg)，喷吹气体结束后，熔渣自然冷却；

（3）选矿分离：

在冷却后的熔渣中，人工取出熔渣中沉降到底部的含钒金属铁，将剩余熔渣破碎至粒度为20~250μm，磨矿，磁选分离出剩余含钒金属铁，然后采用重力分选法将熔渣中的含钛组分与脉石相分离，得到主要物相为钙钛矿相的钛精矿和尾矿，钛精矿中TiO₂的质量分数为35~50%。

2.根据权利要求1中所述的一种从含钛混合熔渣中分离铁钛钒钙的方法，其特征在于所述的含钛高炉渣中TiO₂的质量分数为8~30%；所述的含钒钢渣中TiO₂的质量分数为1~10%，V₂O₅的质量分数为0.5~5%。

3.根据权利要求1所述的一种从含钛混合熔渣中分离铁钛钒钙的方法，其特征在于所述的氧化性气体是空气或氧气。

4.根据权利要求1所述的一种从含钛混合熔渣中分离铁钛钒钙的方法，其特征在于所述的重力分选法是摇床分选、溜槽分选或者二者相结合。

Images