CN105018748A - 一种赤泥和钛精矿的综合处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金领域，提供一种赤泥和钛精矿的综合处理方法，包括以下步骤：1)赤泥与钛精矿混合，再加入碳质还原剂进行混匀得到混合料；2)焙烧；3)分离得到铁产品和含钛尾渣。本发明通过配入20-40％的钛精矿，解决低钛含量(9％)赤泥中钛元素回收率低的技术难题，回收率可达到97％以上，并解决现有赤泥提钛技术工艺流程长、能耗大、难以实现大规模综合回收利用的难题。

Description

一种赤泥和钛精矿的综合处理方法

技术领域

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种赤泥和钛精矿的综合处理方法。

背景技术

赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的最主要的固体废渣，目前，国内赤泥每年排放量超过3000万t，除少部分应用于水泥生产、制砖等用途外，大多湿法露天筑坝堆存，现今赤泥累积堆存已超过1亿吨。赤泥的综合利用一直是一项世界性难题，已经成为严重制约着我国氧化铝工业的可持续发展的问题。近些年，氧化铝行业利润率一直下降，目前多家企业处于亏损状态，赤泥堆场的建设不仅占用大量土地，而且维护费高昂，增加了氧化铝生产成本。另外，赤泥本身的高碱度和高盐度对生态环境造成很大危害。并且赤泥中含有大量的有用矿物，如Fe₂O₃、Al₂O₃、SiO₂、CaO、TiO₂、Na₂O等，同时还含有少量Ni、Ge、Sc、Ga、V、P等元素。因此，研究赤泥的综合利用，对国家的资源综合利用和氧化铝生产企业有非常重要的理论和现实意义。

目前，已有大量文献介绍了赤泥提铁技术、脱碱提铝、提取稀贵金(钪等)，利用酸法提取沉淀SiO₂，利用赤泥中CaO作为的固硫剂等方面的内容。然而，对于提取赤泥中钛元素，以往的文献或专利中研究较少。赤泥中的钛含量一般为6％～9％，接近于某些低钛的钒钛海砂矿中的钛含量，具有一定的回收价值，但钛等有价金属元素在赤泥中赋存状态复杂，并不是以单一的矿物形式存在，不同矿物间相互包裹、夹杂。文献报道中多采用酸溶浸出(湿法)的方式提取钛，由于浸出率不稳定、酸耗大、单位成本高，湿法处理有一定的难度和局限性。

发明内容

针对冶金技术领域存在的不足之处，在直接还原炼铁、资源综合利用方向上，本发明要解决的问题是提取有色冶金固废资源(氧化铝赤泥)中的钛和铁等有价元素,以实现综合回收利用。

本发明的目的具体是提供一种赤泥和钛精矿的综合处理方法。

实现本发明目的的技术方案为：

一种赤泥和钛精矿的综合处理方法，包括以下步骤：

1)将赤泥与钛精矿混合，再加入碳质还原剂进行混匀，得到混合料；

2)焙烧；

3)分离得到铁产品和含钛尾渣。

步骤1)所述混合料中，TiO₂的质量百分比为8～30％。

所述步骤1)中，赤泥、钛精矿和碳质还原剂的质量比为100:20～60：10～50，优选为100：24：10～20。

本发明所述方法可进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合料进行造球处理，以便得到球团。

本发明所述方法优选包括以下步骤：

1)磨细钛精矿至200目以下的颗粒占65％以上，将所述钛精矿与赤泥混合，再加入碳质还原剂进行混匀得到混合料；其中各组分质量比为赤泥：钛精矿：碳质还原剂＝100：24：10～20；

2)将所述混合料经圆盘造球制得的含碳球团烘干，再放入还原炉中进行还原焙烧，得到金属化球团；

3)将所述金属化球团置入熔炼炉中熔分，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛。

由于赤泥中铁、钛的存在形式与钛精矿中铁、钛的存在形式不同,赤泥中铁主要是以赤铁矿和针铁矿形式存在，有少量与钛结合的物质，如FeTiO₄，钛元素大部分是以钙钛矿(CaTiO₃)形式存在，少部分与铁的氧化物符合形式存在；钛精矿中钛部分呈金红石形式存在,大部分与铁结合，以FeTiO₃形式存在，因此直接还原、熔炼的温度范围需要重新摸索，保证两种物料中铁和钛元素均能得到有效还原。本发明在实际实施过程中，研究了不同的钛精矿配料比对混合料造球成球性的研究、不同矿物混合后的温度控制制度以及赤泥中钛氧化物火法还原、熔分参数控制，同时也提供了一条适合大规模综合利用赤泥的新工艺路线及控制手段。通过本发明提出的方法，所得钛渣中，TiO₂>45％，TiO₂回收率＞97％，TFe％≤5％；金属铁中，TFe％≥95％，TFe回收率＞96％。得到的钛渣经常规选矿工艺后可得到TiO₂>70％的富钛料。

其中，所述赤泥中总铁质量比例TFe为35-40％，TiO₂质量比例为8-11％。

本发明采用的赤泥可不需要优选而直接利用，里面的TiO₂含量可以仅为8％。由于赤泥本身粒度很细，适合采用制球成本低的造球工艺，但赤泥黏性很大，在造球过程中母球不容易长大，直接进行造球存在困难，而钛精矿属于疏水性矿，黏度较小，因此配入的钛精矿可起到破黏的作用，促进成球过程。

本发明所述步骤2)中，焙烧温度为1150-1330℃。

本发明的有益效果在于：

本发明通过配入20-40％的钛精矿，解决低钛含量赤泥中钛元素回收率低的技术难题，回收率可达到97％以上，并解决现有赤泥提钛技术工艺流程长、能耗大、难以实现大规模综合回收利用的难题。

本发明的原料赤泥中含钛量低至9％，用常规的技术手段很难提取利用，通过配入20-40％的钛精矿，可以将处理的物料中钛综合含量提高，采用直接还原-熔炼即可提取赤泥中的主要成分铁元素和稀有金属钛元素。另外，配入钛精矿之后可以减小赤泥的黏性，有利于母球的长大，有效提高造球成球率和球团的强度。利用该技术路线可将赤泥中钛的回收率提高到97％以上，高于现有流程约80％的钛回收率。

附图说明

图1：赤泥中配加钛精矿联产钛渣与铁水的工艺流程图。

具体实施方式

现以以下最佳实施例来说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例中，如无特别说明，所采用的手段均为本领域常规的技术手段。

实施例1：

流程见图1。一种在赤泥中配加钛精矿联产铁水和钛渣的方法，该方法包括将钛精矿与氧化铝赤泥(TFe 38％，TiO₂10.64％)均匀混合，再加入碳质还原剂无烟煤进行混匀造球，其中，各组分质量比为：赤泥：钛精矿：还原剂＝100:24:15.8。造球过程的成球率为92％球团的落下强度为6～8次。

将采用上述原料造成的球团烘干，在温度1150-1300℃下焙烧，得到金属化球团；然后将金属化球团置入熔炼炉中于1500-1550℃下熔分得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣。所得钛渣中，TiO245.3％，TiO2回收率97.2％，铁回收率96.23％。

实施例2

一种在赤泥中配加钛精矿联产铁水和钛渣的方法，该方法是将氧化铝赤泥(TFe 40％，TiO₂9.78％)配入28％的钛精矿。混合后的物料作为新的原料，然后再加入碳质还原剂焦粉进行混匀造球。以占原矿的百分比算，加入的还原剂的比例约为14.8％。造球过程的成球率为95％，球团的落下强度为10～12次。

将采用上述原料造成的球团烘干2小时，再放入还原炉中进行直接还原，还原温度程序段为1180～1320℃，总还原时间为48min。然后将金属化球团置入熔炼炉中于1500-1600℃下熔分，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣。所得钛渣中，TiO₂47.63％，TiO₂回收率97.6％，铁回收率96.00％。

实施例3

一种在赤泥中配加钛精矿联产铁水和钛渣的方法，该方法是将氧化铝赤泥(TFe 40％，TiO₂8.64％)配入35％的钛精矿。混合后的物料作为新的原料，然后再加入碳质还原剂进行混匀造球。以占原矿的百分比算，加入的还原剂的比例约为13.5％。造球过程的成球率为90％，球团的落下强度为5～6次。

将采用上述原料造成的球团在180℃烘干，在然后将金属化球团置入熔炼炉中于1500-1650℃下熔分，得到渣铁分离良好的熔分铁和钛渣。所得钛渣中，TiO₂48.6％，TiO₂回收率98.1％，铁回收率96.72％。

本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变换、变型都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种赤泥和钛精矿的综合处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)赤泥与钛精矿混合，再加入碳质还原剂进行混匀，得到混合料；

2)焙烧；

3)分离得到铁产品和含钛尾渣。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合料中TiO₂的质量比例为8-30％。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中，各组分质量比为赤泥：钛精矿：碳质还原剂＝100：20～60：10～50。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：在所述焙烧处理前，对所述混合料进行造球处理，以便得到球团。