CN105018721A

CN105018721A - 一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法

Info

Publication number: CN105018721A
Application number: CN201510475988.1A
Authority: CN
Inventors: 曾冠武; 郝建璋; 黎建明; 文永才
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd
Priority date: 2015-08-06
Filing date: 2015-08-06
Publication date: 2015-11-04
Anticipated expiration: 2035-08-06
Also published as: CN105018721B

Abstract

本发明公开了一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法。该方法首先，将钒钛磁铁矿粉碎后加入添加剂和/或还原剂、粘接剂，制成球团或压块；然后，将球团或压块在进行还原焙烧、水淬、球磨并浸出；固液分离后，浸钒液和浸渣，浸渣继续磁选分离得到铁精粉和富钛尾矿；浸钒液可继续调浆沉钒、固液分离得到钠盐和钒酸铵。本发明工艺简单、能耗低、金属回收率高；并且本发明在分离过程中合理利用资源，有效利用分离得到的钠盐和氨气，整个分离过程的资源利用率较高。

Description

一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，涉及还原焙烧、化学浸出及磁选工艺，具体涉及一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是我国重要的矿产资源，是国内主要的钒钛材料的生产原料。目前高炉冶炼是钒钛磁铁矿的主要利用方式，该法使钒进入铁水经氧化吹炼形成钒渣用于提钒，所得半钢用于炼钢，而钛则进入高炉渣中难以利用，资源综合利用率低。因此，提高钒钛资源利用率的新方法亟待开发。

申请号为201310445237.6的中国专利提出将钒钛磁铁矿与硫酸钠、煤粉制球并控制气氛还原，并在弱酸性条件下浸出所得金属化球团中钒，浸渣磁选分离铁、钛，可实现铁、钒、钛有效分离。但控制pH所需酸耗高，使用硫酸钠焙烧时易产生二氧化硫有害气体，且钠盐用量高、钒浸出率未知。

申请号为201110367255.8的中国专利提出将钒钛磁铁矿加入添加剂及还原剂造块还原，所得还原锭破碎磁选得到还原铁粉和富钒钛料，可获得含铁95％的铁粉，铁回收率为94％，富钒钛料钒、钛的收率均大于93％，该发明实现了铁与钒钛的分离，金属回收率高，但为涉及钒与钛的分离。

申请号为201010188625.7的中国专利提出将钒钛磁铁矿中添加钠盐氧化焙烧，然后浸出提取钒、铬，对浸渣再进行还原并磁选分离铁与钛，可实现铁、钒、铬、钛的分离，金属回收率较高，但分离过程较为复杂。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述的技术问题，提供一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法。以提高钒钛磁铁矿的资源利用率，实现钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的各自分离并富集。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本发明通过添加钠盐，使钒在铁还原的过程中转化为可溶性钒酸盐，即钒的转化与铁的还原同时进行。而后通过磨矿浸出，钒进入溶液，再使用磁选分离铁与钛，从而实现铁钒钛的同步分离。

一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，它包括以下步骤：

A，造块

首先，将钒钛磁铁矿粉碎后加入添加剂和/或还原剂、粘接剂，制成球团或压块；

所述添加剂为氯化钠、碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、硼砂中的一种或多种；

B，还原

然后，将步骤A制得的球团或压块在温度为800～1300℃的条件下进行还原焙烧20～150min；

C，磨浸

其次，将步骤B还原处理的球团或压块进行水淬后，立即将所得矿浆置于湿式球磨机中球磨并浸出5～60min；

D，分离

最后，将步骤C的矿浆进行固液分离，得到浸钒液和浸渣，浸渣进行磁选，得到铁精矿和富钛尾矿，所述磁选的磁场强度为0.1～0.3T。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述还原剂为煤粉或焦粉，所述还原剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0～20％；所述添加剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的2～35％；所述粘接剂为膨润土，所述粘接剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0.2～1％。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述添加剂中加入碳酸钙、氧化钙、氯化钙、氯化镁、氧化镁中的一种或多种。

本发明更进一步的技术方案，在步骤B中，所述还原焙烧的气氛为空气、一氧化碳、氢气或天然气气氛。

本发明更进一步的技术方案，当步骤A中加入还原剂时，步骤B还原焙烧的气氛为空气；当步骤A中不加入还原剂时，步骤B还原焙烧的气氛为一氧化碳、氢气或天然气。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述水淬和磨浸时，矿浆的质量浓度为10～35％。

本发明更进一步的技术方案，在步骤D中，所述磁选可以是一段磁选，也可以是多段磁选。

本发明更进一步的技术方案，在步骤D中，所述浸钒液接着进行调浆沉钒，然后固液分离，得到钠盐和钒酸铵。

本发明更进一步的技术方案，所述钠盐回收利用；所述钒酸铵煅烧得到氧化钒和氨气。

下面将详细地说明本发明。

A，造块

B，还原

在步骤B中，钒钛磁铁矿中钒的转化与铁的还原是同时进行的。

本发明的一个优选实施方案，将步骤A制得的球团或压块在温度为900～1150℃的条件下进行还原焙烧30～120min；在上述条件下进行还原焙烧，可充分还原铁的同时进行较多的钒的转化。

C，磨浸

本发明步骤C中的球磨和浸出过程是同时进行的。

因为还原过程中使用相对较高的温度，水淬后立即进行球磨，在该过程中，水淬处理的焙烧矿仍然有一定的温度，因此可充分利用其热量达到所需浸出温度，同时还减少破碎及磨矿的负荷，节省电耗。

D，分离

在上述的磁场强度下进行的分离，得到的铁精矿较多，铁的回收率较大。同时保证了富钛尾矿具有较好的纯度。本发明富钛尾矿中的钛以偏钛酸钠的形式存在，易溶于酸，是优良的钛白粉原料。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述添加剂中加入碳酸钙、氧化钙、氯化钙、氯化镁、氧化镁中的一种或多种，用于提供碱性物料以中和矿物中的二氧化硅、氧化铝等，从而减少钠盐用量。

本发明更进一步的技术方案，在步骤A中，所述还原剂为煤粉或焦粉，所述还原剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0～20％；所述添加剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的2～35％；所述粘接剂为膨润土，所述粘接剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0.2～1％。本发明步骤A中还原剂、添加剂、粘接剂的合适的添加量是保证钒钛磁铁矿更好还原分离的关键之一。

本发明在有钠盐的存在下，只需较弱的氧势即可将三价钒氧化为五价钒，并形成钒的可溶性钠盐。在不加还原剂时，一氧化碳、氢气或天然气气氛可用作还原剂。

本发明更进一步的技术方案，在步骤C中，所述水淬和磨浸时，矿浆的质量浓度为10～35％。本发明中矿浆的质量浓度在10～35％范围内能尽可能的将钒与铁、钛分离开来，获得得率较高的浸钒液。

本发明更进一步的技术方案，所述钠盐回收利用；所述钒酸铵煅烧得到氧化钒和氨气。本发明得到的钠盐可以浓缩再生用作添加剂加入到步骤A中，进行钒钛磁铁矿的分离；氨气可用作浸钒液的调浆沉钒过程。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明工艺简单、能耗低、金属回收率高；并且本发明在分离过程中合理利用资源，有效利用分离得到的钠盐和氨气，整个分离过程的资源利用率较高。

附图说明

图1为本发明钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法流程图。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

本发明使用的钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法如图1所示，首先，将钒钛磁铁矿粉碎后加入添加剂和/或还原剂、粘接剂，制成球团或压块；然后，将球团或压块在进行还原焙烧、水淬、球磨并浸出；固液分离后，浸钒液和浸渣，浸渣继续磁选分离得到铁精粉和富钛尾矿；浸钒液可继续调浆沉钒、固液分离得到钠盐和钒酸铵。

本发明使用的钒钛磁铁矿的主要化学成分如表1：

表1 钒钛磁铁矿主要化学组成

成份

FeO

TFe

TiO₂

V₂O₅

SiO₂

Al₂O₃

MgO

质量含量

30.23％

53.06％

12.11％

0.6％

3.38％

4.13％

2.93％

实施例1：

将表1中钒钛磁铁矿配加20％硫酸钠、12％煤粉及1％膨润土，混匀造球，干燥后于1100℃的马弗炉中焙烧30min，水淬所得焙砂，趁热球磨浸出30min，固液比为1:3，过滤得到浸钒液和浸钒渣，在0.1T的磁场强度下磁选分离浸钒渣，得到铁精粉和富钛尾矿。

所得铁精粉含铁71.3％，铁回收率88.6％，富钛尾矿含TiO₂39.8％，钛收率89.5％，钒浸出率58.2％。

实施例2

将表1中钒钛磁铁矿配加15％碳酸钠、9％煤粉及1％膨润土，混匀造球，干燥后于1150℃的马弗炉中焙烧60min，水淬所得焙砂，趁热球磨浸出30min，固液比为1:5，过滤得到浸钒液和浸钒渣，在0.2T的磁场强度下磁选分离浸钒渣，得到铁精粉和富钛尾矿。

所得铁精粉含铁79.6％，铁回收率95.7％，富钛尾矿含TiO₂50.5％，钛收率93.0％，钒浸出率89.8％。

实施例3

将表1中钒钛磁铁矿配加10％氢氧化钠、9％煤粉及1％膨润土，混匀造球，干燥后于900℃的马弗炉中焙烧90min，水淬所得焙砂，趁热球磨浸出60min，固液比为1:8，过滤得到浸钒液和浸钒渣，在0.15T的磁场强度下磁选分离浸钒渣，得到铁精粉和富钛尾矿。

所得铁精粉含铁75.5％，铁回收率90.4％，富钛尾矿含TiO₂41.5％，钛收率91.2％，钒浸出率91.1％。

实施例4

将表1中钒钛磁铁矿配加10％氯化钠及1％膨润土，混匀造球，干燥后于1000℃通有CO的气氛炉中焙烧120min，水淬所得焙砂，趁热球磨浸出15min，固液比为1:9，过滤得到浸钒液和浸钒渣，在0.3T的磁场强度下磁选分离浸钒渣，得到铁精粉和富钛尾矿。

所得铁精粉含铁70.5％，铁回收率85.1％，富钛尾矿含TiO₂35.4％，钛收率83.7％，钒浸出率67.6％。

实施例5

将表1中钒钛磁铁矿配加12％碳酸钠、3％碳酸钙、9％煤粉及1％膨润土，混匀造球，干燥后于1150℃的马弗炉中焙烧60min，水淬所得焙砂，趁热球磨浸出30min，固液比为1:5，过滤得到浸钒液和浸钒渣，在0.2T的磁场强度下磁选分离浸钒渣，得到铁精粉和富钛尾矿。

所得铁精粉含铁77.5％，铁回收率90.6％，富钛尾矿含TiO₂41.2％，钛收率84.4％，钒浸出率82.0％。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims

1.一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于它包括以下步骤：

A，造块

B，还原

C，磨浸

D，分离

2.根据权利要求1所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于在步骤A中，所述还原剂为煤粉或焦粉，所述还原剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0～20％；所述添加剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的2～35％；所述粘接剂为膨润土，所述粘接剂的加入量为钒钛磁铁矿质量的0.2～1％。

3.根据权利要求1所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于在步骤A中，所述添加剂中加入碳酸钙、氧化钙、氯化钙、氯化镁、氧化镁中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于在步骤B中，所述还原焙烧的气氛为空气、一氧化碳、氢气或天然气气氛。

5.根据权利要求4所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于当步骤A中加入还原剂时，步骤B还原焙烧的气氛为空气；当步骤A中不加入还原剂时，步骤B还原焙烧的气氛为一氧化碳、氢气或天然气。

6.根据权利要求1所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于在步骤C中，所述水淬和磨浸时，矿浆的质量浓度为10～35％。

7.根据权利要求1所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于在步骤D中，所述浸钒液接着进行调浆沉钒，然后固液分离，得到钠盐和钒酸铵。

8.根据权利要求7所述的从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法，其特征在于所述钠盐回收利用；所述钒酸铵煅烧得到氧化钒和氨气。