CN103757426A

CN103757426A - 一种利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法

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Publication number: CN103757426A
Application number: CN201310653270.8A
Authority: CN
Inventors: 王丽娜; 齐涛; 赵龙胜; 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: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2033-12-05
Also published as: CN103757426B

Abstract

本发明属于湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法。本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，包括以下步骤：1）将钒铬钛渣与盐酸溶液混合，在90～160℃下浸取，得到中间浆料；其中，所述的盐酸溶液与钒铬钛渣的液固质量比为3:1～10:1；2）将步骤1）得到中间浆料进行固液分离，得到浸出渣和含钒、铬的浸出液；3）将步骤2）得到的浸出渣经洗涤、脱硅后，在100～200℃下进行干燥，得到富钛渣。本发明采用盐酸酸浸钒铬钛渣，不仅能大幅提高钛渣的品位，还能实现钛与钒、铬的高效分离，大大提高钛、钒和铬的回收率。本发明反应条件温和，且大幅提高了资源利用率。

Description

一种利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法

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钒铬钛渣制备富钛渣的方法。

背景技术

四川攀西地区是我国最大的钒钛磁铁精矿基地，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精矿是目前国内最大的钒钛磁铁精矿矿床，储量高达35.45亿吨。与攀枝花其他矿区相比，红格矿区的钒钛磁铁精矿中铁、钛和钒元素的含量相当，且伴生的铬、镍、钴、镓以及铂族元素等的含量均较高。尤其是，红格矿区钒钛磁铁精矿中铬元素的含量要高得多，其总量是全国已探明储量的近两倍，是攀西地区唯一具有开采价值的含铬矿。因此，高铬型钒钛磁铁精矿的综合利用具有重要的战略意义。

现有的富钛渣制备技术一般是以钛精矿为原料，直接在电炉中进行冶炼，得到TiO₂质量含量约为75%的富钛渣。该技术较为成熟，但不适用于冶炼直接还原-电炉熔分得到的钛渣，这主要是因为电炉熔分钛渣中的杂质含量较高。目前，以电炉熔分钛渣为原料制备富钛渣的方法一般都是将原料活化后进行盐酸酸浸提质。常见的活化手段有钠化焙烧、机械活化和微波强化等。这是因为电炉熔分钛渣物相很稳定，利用盐酸直接提取非常困难。已有的关于盐酸酸浸的专利文献未见有使用盐酸酸浸技术处理钒铬钛渣制备富钛渣的专利或文献报道。

发明内容

本发明的目的是针对高铬型钒钛磁铁精矿难以综合利用的现状，提供一种具有工业操作性、条件温和的以钒铬钛渣为原料制备富钛料的方法，并实现钛与钒、铬的高效分离。

本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，包括以下步骤：

1）将钒铬钛渣与盐酸溶液混合，在90～160℃下浸取，得到中间浆料；其中，所述的盐酸溶液与钒铬钛渣的液固质量比为3:1～10:1；

2）将步骤1）得到中间浆料进行固液分离，得到浸出渣和含钒、铬的浸出液；

3）将步骤2）得到的浸出渣经洗涤、脱硅后，在100～200℃下进行干燥，得到富钛渣。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，所述钒铬钛渣的TFe的质量含量小于35%，TiO₂的质量含量为15%～30%，V₂O₅的质量含量为0.5%～3.0%，Cr₂O₃的质量含量为0.5%～3.0%。

进一步地，所述钒铬钛渣的制备方法包括以下步骤：

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，得到金属化率为30%～80%的金属化物料；

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，磁场强度为200～2000奥斯特，获得铁精粉和钒铬钛渣。

上述制备钒铬钛渣的方法中，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%。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。所述的添加剂优选为碳酸钠、碳酸钾、四硼酸钠、氟化钠、硅酸钠碱金属盐中的一种或几种。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，步骤1）所述的盐酸溶液的质量百分比浓度为10%～30%。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，步骤1）所述的浸取时间优选为1～10小时。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，步骤2）所述含钒、铬的酸浸液中TFe的质量浓度为10～50g/L，V₂O₅的质量浓度为1.0～4.5g/L，Cr₂O₃的质量浓度为1.5～6.0g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.5g/L。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣方法，步骤3）所述的富钛渣中TiO₂的质量含量大于75%。

根据本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，所述的利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法中钛的回收率大于98%，钒和铬的回收率均大于90%。

由于电炉熔分钛渣的物相很稳定，直接酸浸难以满足工艺要求，一般都是将原料活化后进行盐酸酸浸。常见的活化手段有钠化焙烧、机械活化和微波强化等。但这种方法工艺流程长，能耗高，设备投资大大增加。本发明是以物相相对不稳定的钒铬钛渣为原料，采用盐酸直接酸浸，钒、铬提取率高，杂质去除率高。

本发明的优点在于：

（1）本发明采用盐酸酸浸钒铬钛渣，不仅能大幅提高钛渣的品位，还能实现钛与钒、铬的高效分离，大大提高钛、钒和铬的回收率。

（2）本发明得到的富钛渣的TiO₂质量含量大于75%，可以作为硫酸法钛白原料，也可获得TiO₂质量含量大于88%的富钛渣，作为氯化法钛白原料。

（3）本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的工艺，反应条件温和，且大幅提高了资源利用率，其中，钛的回收率大于98%，钒、铬的回收率均大于90%。

附图说明

图1为本发明的利用钒铬钛渣制备富钛渣的工艺流程图。

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。

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为21.5%、27.5%、1.10%和2.10%的钒铬钛渣与25%盐酸溶液混合，在150℃下浸取3小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为4.5:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为36.5g/L，V₂O₅的质量浓度为2.5g/L，Cr₂O₃的质量浓度为6.0g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.5g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、100℃干燥后得到TiO₂的质量含量为92.6%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.6%，钒的回收率为94.5%，铬的回收率为95.4%。

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；

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为18.6%、29.5%、1.03%和1.75%的钒铬钛渣与10%盐酸溶液混合，在160℃下浸取1小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为10:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为16.7g/L，V₂O₅的质量浓度为1.2g/L，Cr₂O₃的质量浓度为2.0g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于0.8g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、150℃干燥后得到TiO₂的质量含量为76%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.1%，钒的回收率为90.5%，铬的回收率为90.2%。

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，钒钛磁铁精矿和焦炭的重量比为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。

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为34.8%、15.5%、1.52%和0.80%的钒铬钛渣与30%盐酸溶液混合，在90℃下浸取10小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为3:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为46.2g/L，V₂O₅的质量浓度为4.1g/L，Cr₂O₃的质量浓度为2.3g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.0g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、200℃干燥后得到TiO₂的质量含量为80%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.4%，钒的回收率为91.1%，铬的回收率为92.8%。

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。

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为18.8%、20.5%、1.21%和1.07%的钒铬钛渣与15%盐酸溶液混合，在120℃下浸取5小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为7:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为14.8g/L，V₂O₅的质量浓度为1.9g/L，Cr₂O₃的质量浓度为1.7g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.0g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、150℃干燥后得到TiO₂的质量含量为89.7%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.2%，钒的回收率为92.4%，铬的回收率为93.7%。

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。

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为17.8%、25.4%、2.04%和1.17%的钒铬钛渣与20%盐酸溶液混合，在135℃下浸取4.5小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为5.5:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为21.5g/L，V₂O₅的质量浓度为3.9g/L，Cr₂O₃的质量浓度为2.0g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于0.8g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、100℃干燥后得到TiO₂的质量含量为90.3%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.9%，钒的回收率为94.2%，铬的回收率为93.6%。

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。

将TFe、TiO₂、V₂O₅和Cr₂O₃的质量含量分别为24.3%、17.5%、1.41%和1.27%的钒铬钛渣与25%盐酸溶液混合，在105℃下浸取9小时，得到中间浆料，其中，稀盐酸与浸出渣的液固质量比为4:1；中间浆料经固液分离得到浸出渣和含钒、铬的浸出液，浸出液中TFe的质量浓度为29.2g/L，V₂O₅的质量浓度为2.8g/L，Cr₂O₃的质量浓度为2.2g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.2g/L；所得浸出渣经洗涤、脱硅、120℃干燥后得到TiO₂的质量含量为93.5%的富钛渣；此工艺中钛的回收率为98.6%，钒的回收率为92.6%，铬的回收率为91.8%。

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

1.一种利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征在于，所述钒铬钛渣的TFe的质量含量小于35%，TiO₂的质量含量为15%～35%，V₂O₅的质量含量为0.5%～3.0%，Cr₂O₃的质量含量为0.5%～3.0%。

3.根据权利要求1或2所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征在于，所述钒铬钛渣的制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，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%。

5.根据权利要求3所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，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。

6.根据权利要求3所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征在于，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一种或几种。

7.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征是：步骤1）所述的盐酸溶液的质量百分比浓度为10%～30%。

8.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征是：步骤1）所述的浸取时间为1～10小时。

9.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征是：步骤2）所述含钒、铬的酸浸液中TFe的质量浓度为10～50g/L，V₂O₅的质量浓度为1.0～4.5g/L，Cr₂O₃的质量浓度为1.5～6.0g/L，TiO₂和SiO₂的质量浓度均小于1.5g/L。

10.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征在于，步骤3）所述的富钛渣中TiO₂的质量含量大于75%。

11.根据权利要求1所述利用钒铬钛渣制备富钛渣的方法，其特征在于，所述方法中钛的回收率大于98%，钒和铬的回收率均大于90%。