CN103757199B

CN103757199B - 一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法

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Publication number: CN103757199B
Application number: CN201310654831.6A
Authority: CN
Inventors: 齐涛; 赵龙胜; 王丽娜; 陈德胜; 于宏东; 曲景奎
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2013-12-05
Filing date: 2013-12-05
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: CN103757199A

Abstract

本发明涉及一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法。本发明的利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法，包括以下步骤：1）将高铬型钒钛磁铁精矿与含碳还原剂及添加剂混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿：含碳还原剂：添加剂的质量比为100:2～20:0～10；2）将步骤1）的混合物料进行部分还原，还原温度为1000～1300℃，还原时间为1～10h，得到金属化物料；3）将步骤2）得到的金属化物料破碎、磨细至粒度90%小于0.074mm，进行磁选分离，获得铁精粉和钒铬钛渣。本发明首次提出采用部分还原技术，能实现铁与钛、钒和铬的分离。本发明的钒铬钛渣易于后续处理提取钛、钒和铬，从而有望大幅提高资源回收率。

Description

一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法。

背景技术

四川攀西地区是我国最大的钒钛磁铁矿基地，其TiO₂储量占世界钛资源储量的35％以上，占国内已探明储量的90％以上，主要集中分布在攀枝花、白马、红格和太和四个矿区。红格矿区的钒钛磁铁矿是目前国内最大的钒钛磁铁矿矿床，储量高达35.45亿吨。与攀枝花钒钛磁铁精矿相比，红格高铬型钒钛磁铁精矿的铁、钛和钒元素的含量相当，且伴生的铬元素含量较高。铬的品位(Cr₂O₃0.5％～2％)是攀枝花钒钛磁铁精矿的8～10倍。

目前，高铬型钒钛磁铁精矿的综合利用方法主要有两种：高炉路线和直接还原路线。在高炉路线中(见中国专利CN101020970A)，将高铬型钒钛磁铁精矿通过高炉或电炉冶炼获得含铬、钒的铁水。但该方法得到的含钛炉渣难以回收利用，不仅造成资源浪费，由于铬的存在还存在导致环境恶化的风险。直接还原路线又可以分为“先钒后铁”法(见中国专利CN102061397A)和“先铁后钒”法(见中国专利CN101082068A、CN101294242A)。在“先钒后铁”法中，高铬型钒钛磁铁精矿与钠盐混合并在高温下氧化焙烧，再用水浸取其中的钒、铬，水浸后的残渣与煤粉混合造球后，在转底炉或电炉中进行直接还原。该方法工艺流程长，能耗高，且加入的钠盐在高温下分解释放有害气体，污染环境。在“先铁后钒”法中，高铬型钒钛磁铁精矿经配料压球干燥后，进入回转窑或转底炉中进行直接还原，再将得到的金属化球团装入电炉进行熔化分离。但中国专利CN101082068A没有说明直接还原和熔化分离的工艺条件，而中国专利CN101294242A采用转底炉还原-电炉熔化分离-电炉吹氧冶炼三步高温过程，流程复杂，能耗高。

已有的关于高铬型(Cr₂O₃0.5％～2％)钒钛磁铁精矿的专利文献基本上都是高温还原以及钒铬铁水吹炼的方法，而一般直接还原-熔分过程为使铁钛完全分离，普遍采用深度还原的方式，未见有采用部分还原技术制备钒铬钛渣，以实现铁与钛、钒和铬分离的专利或文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对目前高炉炼铁-转炉炼钢传统工艺中钛、钒和铬资源利用率低、能耗高以及环境污染严重等缺点，提供一种具有工业操作性、能耗低的一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法。

本发明的利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法，包括以下步骤：

1)将高铬型钒钛磁铁精矿与含碳还原剂及添加剂混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿：含碳还原剂：添加剂的质量比为100:2～20:0～10；

2)将步骤1)的混合物料进行部分还原，还原温度为1000～1300℃，还原时间为1～10h，得到金属化物料；

3)将步骤2)得到的金属化物料破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，进行磁选分离，获得铁精粉和钒铬钛渣。

根据本发明的制备钒铬钛渣的方法，步骤1)所述高铬型钒钛磁铁精矿的TFe的质量含量大于40％，TiO₂的质量含量大于9％，V₂O₅的质量含量大于0.4％，Cr₂O₃的质量含量大于0.5％；步骤1)所述含碳还原剂优选为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭中的一种或几种。根据本发明的制备钒铬钛渣的方法，步骤1)所述的添加剂为碳酸钠、碳酸钾、四硼酸钠、氟化钠、硅酸钠碱金属盐中的任一种或几种。

根据本发明的制备钒铬钛渣的方法，步骤2)所述金属化物料的金属化率为30％～80％。

根据本发明的制备钒铬钛渣的方法，步骤3)所述磁选分离的磁场强度为200～2000奥斯特。磁选分离后的钒铬钛渣中钛、钒和铬的回收率分别均大于93％；所述的铁精粉中的TFe的质量含量大于90％；所述的钒铬钛渣中的TFe的质量含量小于35％；所述的钒铬钛渣的物相更不稳定，与高温熔分得到的钛渣相比，更利于钛资源高效提取。

现有直接还原-电炉熔分流程由于采用高温熔分过程，能耗高，且得到的钛渣物相很稳定，通常需要进行活化后提取钛资源。常见的活化手段包括钠化焙烧、机械活化和微波强化等。这不仅大大增加了设备投资，还大大增加了工艺的能耗。针对这些问题，本发明采用部分还原-磁选分离技术，不仅避免了高温熔分过程，还能控制钒、铬的走向与钛一致，得到的钒铬钛渣的物相相对不稳定，易于后续处理提取钛、钒和铬。

本发明的优点在于：

(1)本发明首次提出采用部分还原技术，即控制还原程度的方法，能实现铁与钛、钒和铬的分离，为综合利用高铬型钒钛磁铁矿提供了一条有效的途径。

(2)本发明的磁选分离中，钛、钒和铬的回收率均高于93％，资源利用率高。

(2)本发明的铁精粉的TFe的质量含量大于90％，是优质的炼钢原料。

(3)本发明的钒铬钛渣是通过磁选分离得到的。与电炉熔分得到的钛渣相比，钒铬钛渣的矿相结构更不稳定，易于后续处理提取钛、钒和铬，从而有望大幅提高资源回收率。

附图说明

图1为本发明的利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为55％，TiO₂的质量含量为12.1％，V₂O₅的质量含量为0.53％，Cr₂O₃的质量含量为1.10％)与无烟煤及碳酸钠混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿、无烟煤和碳酸钠的重量比为100:8:2.5；得到的混合物料在1200℃下进行部分还原，还原时间为2小时，得到金属化率为70％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在600奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为93.5％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为21.5％、27.5％、1.10％和2.10％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为96.5％，钒的回收率为94.2％，铬的回收率为93.8％。

实施例2

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为55％，TiO₂的质量含量为12.1％，V₂O₅的质量含量为0.53％，Cr₂O₃的质量含量为1.10％)与烟煤及四硼酸钠混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿、烟煤和四硼酸钠的重量比为100:20:3；得到的混合物料在1300℃下进行部分还原，还原时间为1小时，得到金属化率为80％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在1000奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为95.5％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为18.6％、29.5％、1.03％和1.75％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为95.7％，钒的回收率为93.9％，铬的回收率为93.1％。

实施例3

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为47.2％，TiO₂的质量含量为10.5％，V₂O₅的质量含量为1.20％，Cr₂O₃的质量含量为0.58％)与褐煤混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿和褐煤的重量比为100:2；得到的混合物料在1000℃下进行部分还原，还原时间为10小时，得到金属化率为30％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在2000奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为90.1％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为34.8％、15.5％、1.52％和0.80％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为94.3％，钒的回收率为92.1％，铬的回收率为91.8％。

实施例4

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为40.5％，TiO₂的质量含量为9.2％，V₂O₅的质量含量为0.86％，Cr₂O₃的质量含量为0.75％)与无烟煤及硅酸钠混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿、无烟煤和硅酸钠的重量比为100:10:1；得到的混合物料在1150℃下进行部分还原，还原时间为4小时，得到金属化率为62％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在200奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为97.5％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为18.8％、20.5％、1.21％和1.07％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为93.2％，钒的回收率为91.5％，铬的回收率为90.9％。

实施例5

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为47.2％，TiO₂的质量含量为10.5％，V₂O₅的质量含量为1.20％，Cr₂O₃的质量含量为0.58％)与焦炭及硅酸钠混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿、焦炭和硅酸钠的重量比为100:6.5:4；得到的混合物料在1200℃下进行部分还原，还原时间为2小时，得到金属化率为76％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在800奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为94.7％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为17.8％、25.4％、2.04％和1.17％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为92.8％，钒的回收率为90.6％，铬的回收率为90.3％。

实施例6

将高铬型钒钛磁铁精矿(TFe的质量含量为40.5％，TiO₂的质量含量为9.2％，V₂O₅的质量含量为0.86％，Cr₂O₃的质量含量为0.75％)与无烟煤及四硼酸钠混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿、无烟煤和添加剂的重量比为100:4:10；得到的混合物料在1000℃下进行部分还原，还原时间为10小时，得到金属化率为45％的金属化物料；得到的金属化物料经破碎、磨细至粒度90％小于0.074mm，在1600奥斯特的磁场强度下进行磁选分离，获得TFe的质量含量为92.1％的铁精粉和TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为24.3％、17.5％、1.41％和1.27％的钒铬钛渣；此工艺中钛的回收率为95.8％，钒的回收率为93.9％，铬的回收率为93.5％。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种利用高铬型钒钛磁铁精矿制备钒铬钛渣的方法，包括以下步骤：

1)将高铬型钒钛磁铁精矿与含碳还原剂及添加剂混合制备混合物料，其中，钒钛磁铁精矿：含碳还原剂：添加剂的质量比为100:2～20:0～10；其中，所述的添加剂为碳酸钠、碳酸钾、四硼酸钠、氟化钠、硅酸钠碱金属盐中的一种或几种；

2)将步骤1)的混合物料进行部分还原，还原温度为1000～1300℃，还原时间为1～10h，得到金属化物料；所述金属化物料的金属化率为30％～80％；

2.根据权利要求1所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤1)所述高铬型钒钛磁铁精矿的TFe的质量含量大于40％，TiO₂的质量含量大于9％，V₂O₅的质量含量大于0.4％，Cr₂O₃的质量含量大于0.5％。

3.根据权利要求1所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤1)所述含碳还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤、焦炭中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤3)所述磁选分离的磁场强度为200～2000奥斯特。

5.根据权利要求1或4所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤3)所述的磁选分离后的钒铬钛渣中钛、钒和铬的回收率分别均大于93％。

6.根据权利要求1或4所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤3)所述的铁精粉中的TFe的质量含量大于90％。

7.根据权利要求1或4所述的制备钒铬钛渣的方法，其特征在于，步骤3)所述的钒铬钛渣中的TFe的质量含量小于35％。