CN103468962A - 一种含钛高炉渣中钛的富集方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含钛高炉渣中钛的富集方法，属于冶金渣综合利用技术领域。该方法包括以下步骤：在含钛量为22.5%的含钛高炉渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固体硼酸（H3BO3）添加剂，在还原条件下进行熔化、冷却和保温处理后，将该炉渣在冰水中淬冷。该富集方法使渣中分散分布的钛20%以上转移到一个富含钛的新相黑钛石中富集，并结晶析出，将利于钛从含钛高炉渣中分离和提取。该富集方法工艺简单、成本低，而且钛富集相中含钛量较高，可直接用于提钛，具有重大的社会经济效益。

Description

一种含钛高炉渣中钛的富集方法
技术领域
本发明属于冶金渣综合利用技术领域，具体涉及一种含钛高炉渣中钛的富集方法。
背景技术
攀枝花是世界著名的钒钛之都，其钒钛磁铁矿中钛储量占国内已探明储量的90.54%，占世界已探明的储量的35.17%。然而，现有钢铁生产工艺是将钒钛磁铁精矿经高炉冶炼，TiO2基本进入高炉渣中，随渣一起弃为废物。攀钢高炉渣中的TiO2含量高达22～23%，以攀钢年产400万吨铁计，每年产出的高炉渣320万吨，其中约有90万吨的TiO2，直接经济损失达数十亿元人民币。攀钢至今已累计排放5000多万吨含钛高炉渣，除小部分用于作建筑材料外，绝大部分都堆积在两个渣场内，潜在经济价值就这样白白的流失了。大量的含钛高炉渣堆积成山，既浪费了价值昂贵的钛资源又污染了环境。因此，有效地利用攀钢含钛高炉渣，将具有重大的经济价值和社会效益。
含钛高炉渣的综合利用，东北大学提出的含钛高炉渣有价组分选择性析出技术较为典型。其基本思路是：创造条件，使分散在多种矿物相中的钛尽可能地富集到一种矿物相中，并使之长大粗化，然后用选矿的方法将其分离出来。基于这一思路，专利号98114444.6从含钛渣中分离钛组分的方法，先对含钛高炉渣进行改性，调整熔渣组成，控制渣的氧位使渣中的钛选择性地富集到钙钛矿相中；随后在冷却过程时控制冷却速度和温度范围，加入少量添加剂，促使析出的钙钛矿相长大和粗化；最后将凝渣破碎磨细，采用矿物加工方法选择性分离出富集钙钛矿的富钛相。然而，由于钙钛矿中TiO2的理论含量只有58%，且钙钛矿的密度与玻璃相相差较小，导致后续分离存在困难。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种含钛高炉渣中钛的富集方法，使钛富集于黑钛石相（TiO2的理论含量70%-90%，密度与玻璃相相差较大），以利于钛从含钛高炉渣中重选分离和提取。本发明所指含钛高炉渣为高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿后所产生的渣体，含钛品位较高（含22%-23%TiO2），钛弥散赋存于多个矿物相的高炉渣。
本发明所提供的含钛高炉渣中钛的富集方法包括以下步骤：
（1）向含22%-23%TiO2的含钛高炉渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固体硼酸（H3BO3）添加剂；
（2）在还原性气氛下，将该含有添加剂的含钛高炉渣置于竖立管式炉的热区，在1360℃进行熔化处理20min，并以0.25-10℃/min的冷却速率冷却到1200-1330℃，然后进行保温，保温时间在60-360min；
（3）保温后，将含钛高炉渣直接丢入冰水中进行淬冷。
经以上方法处理后的含钛高炉渣中20%以上的钛已经富集进入黑钛石相中，含钛高炉渣中钛的富集度的计算方法如下：
Figure BDA0000369597190000021
黑钛石中钛的品位，w（TiO2%），是以黑钛石中TiO2的百分含量计算的。
该方法的工艺原理如下：
（1）在还原性气氛下，对含钛高炉渣进行熔化、改性和缓冷处理，使渣中四价的钛尽可能的还原为三价和二价的钛，便于使渣中的钛更多的进入黑钛石相。
（2）添加一定量的B2O3或固体硼酸添加剂，在高温熔化的条件下达到了对含钛高炉渣的改性，使渣中的钙离子更多的与硼结合，抑制了钙钛矿的生成。这样，渣中TiO6 8-和TiO6 9-等易于和Mg2+或Al3+结合，形成固溶的黑钛石相。
（3）添加一定量的B2O3或固体硼酸添加剂，降低了熔渣的液相线温度和粘度，使含钛高炉渣与添加剂能够达到成分均匀，然后进行冷却、保温，使黑钛石在含钛高炉渣中能够析出。
本发明的优点是通过添加一定量的B2O3或固体硼酸添加剂，并在还原性气氛下熔化和冷却固化，将含钛高炉渣中弥散分布、无法大宗量直接经济有效分离的钛富集到黑钛石相，钛的富集度在20%以上，黑钛石中钛的品位达到80%以上，获得可用物理方法进行大宗量分离并利用的富钛相。该方法工艺简单，加入的添加剂量较少，不会明显降低高钛渣中钛的含量，而且，得到的黑钛石含钛品位较高，便于分离和利用，具有较大的社会经济效益。
具体实施方式
实施例1：
本发明的实施为攀钢实际的含钛高炉渣，其组分为：27.73%CaO，26.36%SiO2，14.41%Al2O3，8.31%MgO，22.50%TiO2，0.25%V2O5，0.44%S。添加2.5%渣重的B2O3，在还原气氛下（将样品置于加石墨盖的石墨坩埚中，坩埚外部炉管中通入高纯氩气保护）于1360℃熔化20min，然后以0.25℃/min的冷却速率冷却到1320℃保温360min，冰水中淬冷凝固后，将渣样磨样、抛光并喷碳，经扫描电镜和电子探针分析，钛的富集度达29.5%，黑钛石中钛的品位为88.6%。
实施例2：
本发明的实施为攀钢实际的含钛高炉渣，其组分为：27.73%CaO，26.36%SiO2，14.41%Al2O3，8.31%MgO，22.50%TiO2，0.25%V2O5，0.44%S。添加1.5%渣重的B2O3，在还原气氛下（将样品置于加石墨盖的石墨坩埚中，坩埚外部炉管中通入高纯氩气保护）于1360℃熔化20min，然后以0.25℃/min的冷却速率冷却到1320℃保温360min，冰水中淬冷凝固后，将渣样磨样、抛光并喷碳，经扫描电镜和电子探针分析，钛的富集度达23.5%，黑钛石中钛的品位为87.7%。
实施例3：
本发明的实施为攀钢实际的含钛高炉渣，其组分为：27.73%CaO，26.36%SiO2，14.41%Al2O3，8.31%MgO，22.50%TiO2，0.25%V2O5，0.44%S。添加1.5%渣重的B2O3，在还原气氛下（将样品置于加石墨盖的石墨坩埚中，坩埚外部炉管中通入高纯氩气保护）于1360℃熔化20min，然后以1℃/min的冷却速率冷却到1200℃保温60min，冰水中淬冷凝固后，将渣样磨样、抛光并喷碳，经扫描电镜和电子探针分析，钛的富集度达31.5%，黑钛石中钛的品位为91.8%。

Claims (2)

1.一种含钛高炉渣中钛的富集方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）向含22%-23%TiO2的含钛高炉渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固体硼酸（H3BO3）添加剂；
（2）在还原性气氛下，将该含有添加剂的含钛高炉渣置于竖立管式炉的热区，在1360℃进行熔化处理20min，并以0.25-10℃/min的冷却速率冷却到1200-1330℃，然后进行保温，保温时间在60-360min；
（3）保温后，将含钛高炉渣直接丢入冰水中进行淬冷。
2.根据权利要求1所述的一种含钛高炉渣中钛的富集方法，其特征在于所述的含钛高炉渣为高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿后所产生的高炉渣。
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