CN105734266A - 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺 - Google Patents

一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN105734266A
CN105734266A CN201610105489.8A CN201610105489A CN105734266A CN 105734266 A CN105734266 A CN 105734266A CN 201610105489 A CN201610105489 A CN 201610105489A CN 105734266 A CN105734266 A CN 105734266A
Authority
CN
China
Prior art keywords
titanium
sodium
iron
vanadium
reduction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610105489.8A
Other languages
English (en)
Inventor
张俊
戴晓天
高建军
王�锋
王海风
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical CISRI SHENGHUA ENGINEERING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201610105489.8A priority Critical patent/CN105734266A/zh
Publication of CN105734266A publication Critical patent/CN105734266A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02—Roasting processes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B15/00—Other processes for the manufacture of iron from iron compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00—Obtaining refractory metals
    • C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
    • C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
    • C22B34/1209—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent by dry processes, e.g. with selective chlorination of iron or with formation of a titanium bearing slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00—Obtaining refractory metals
    • C22B34/20—Obtaining niobium, tantalum or vanadium
    • C22B34/22—Obtaining vanadium
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

Abstract

一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺，属于冶金资源综合利用技术领。将钒钛磁铁精矿与碳质还原剂、NaOH熔剂混合制备含碳球团，低温下实现铁氧化物的还原与钛氧化物的钠化，高温下渣、铁分离，铁与钒富集在铁水中，钛富集在熔渣中。优点在于，降低了钒钛磁铁矿的处理温度，可以高效回收铁、钒、钛资源，为钒钛磁铁矿铁精矿的综合利用提供了广阔的应用前景。

Description

一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺
技术领域
本发明属于冶金资源综合利用技术领域，特别是提供了一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺，主要涉及钒钛磁铁矿的还原与熔分过程，以及钛渣的处理过程。
背景技术
碱法制钛白作为一项绿色工艺受到了广泛的关注，主要过程是先通过钠化焙烧将钛矿物转变为偏钛酸钠，之后经过逆流水洗过程得到偏钛酸沉淀，同时去除部分Si、Al等杂质，实现钛与杂质的初步分离；水洗残渣经过酸洗去除Fe、Ca、Mg等杂质，进一步提高钛的品位。由于铁的去除需要消耗酸，故该工艺一般以高钛渣为原料。钒钛磁铁矿铁精矿目前主要通过高炉配矿冶炼，氧化钛在高炉渣中的含量仅为20％左右，回收利用价值不高，造成了钛的大量损失，急需一种新的钒钛磁铁矿铁精矿的冶炼方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺，
本研究提出的钠化还原法直接处理钒钛矿铁精矿的工艺中，钒钛磁铁矿与碳质还原剂和钠化剂混合制备含碳球团，为了防止钠化剂的还原，首先在较低的温度下进行铁氧化物的还原以及钛、硅等的钠化，之后在高温下进行熔分。熔分过程中铁和钒进入铁水，实现了铁与钒的同步回收。同时，钛、硅、铝等酸性氧化物与钠化剂形成钠盐，进入熔渣。由于钠盐的熔点较低，可以显著降低渣的熔化温度，改善熔分效果。熔分渣中的偏钛酸钠水解过程中形成偏钛酸沉淀，可以实现与硅、铝的分离，钛在水洗残渣中进一步富集。水洗残渣中含有钙、镁等杂质，通过酸性去除后可以作为制取钛白粉或氯化工艺制备海绵钛的优质原料。另外，通过铝热法处理含钛高炉渣得到铁‐钛‐铝‐硅合金的相关研究已见报导，本工艺得到的水洗残渣只含有钙、镁杂质，采取铝热法可以得到铝‐钛合金，是制备铝、钛轻质合金的基础，具有广泛的应用。
本发明将钒钛磁铁精矿与碳质还原剂、NaOH熔剂混合制备含碳球团，低温下实现铁氧化物的还原与钛氧化物的钠化，高温下渣、铁分离，铁与钒富集在铁水中，钛富集在熔渣中。NaOH熔剂一方面作为碱性熔剂与钛、硅等氧化物发生钠化反应，促进铁氧化物的还原，另一方面，钛酸钠盐熔点较低，可以显著降低熔渣的熔化温度，促进渣、铁分离以及钒向铁水的转移，实现铁、钛、钒的同步回收。具体工艺步骤及在工艺中控制的技术参数如下：
a以钒钛磁铁矿、NaOH、碳质还原剂为原料制备含碳球团，不需添加其它熔剂和粘结剂，降低了造球成本；
b含碳球团在1100～1150℃、惰性气氛或还原气氛下保温60～120min、进行钠化还原反应，制备钠化金属化球团，铁氧化物还原后的金属化率高于96％，钛转变为偏钛酸钠；
c钠化还原后的金属化球团在1450～1500℃、保温60～90min进行熔分，得到含钒0.52～0.57％的铁水，以及富含钛氧化物的熔分渣；
d熔分渣经水洗去除硅、铝杂质，水洗液溶液除杂后得到NaOH循环利用；水洗残渣中二氧化钛的质量分数为66～72.4％，经稀盐酸处理后可作为制备钛白粉或海绵钛的优质原料，或者水洗残渣直接作为铝热法生产铝钛合金的原料。
含碳球团中铁氧化物的还原与钛、硅氧化物的钠化同时进行，钠化过程促进铁氧化物的还原，碳的存在促进钠化过程的进行；钠化产物均为低熔点化合物，熔分过程中降低了渣的熔化温度，改善了渣、铁分离过程，促进了钒向铁水中的转移富集；熔分渣经水洗步骤后去除硅、铝等杂质，进一步提高了钛的品位，可以作为制备钛白、海绵钛或钛铝合金的原料。最终，铁、钛、钒均得到合理利用。
NaOH熔剂一方面作为碱性熔剂与钛、硅等氧化物发生钠化反应，促进铁氧化物的还原，另一方面，钛酸钠盐熔点较低，可以显著降低熔渣的熔化温度，促进渣、铁分离以及钒向铁水的转移，实现铁、钛、钒的同步回收。以NaOH为钠化剂，1150℃反应60min后试样中铁的金属化率高于96％。将钠化还原后的试样进行水解、磁选后，铁精粉的铁品位高于85％，铁的收得率高于95％，钛含量降低至4.18％，磁选尾渣中氧化钛的含量为46.8％；将钠化还原后的试样在1300℃反应60min后进行水解、磁选，铁精粉的铁品位进一步提高至91％，钛含量降低至1～1.2％，尾渣中氧化钛的含量为61～65％；钠化还原试样在1480℃保温60min进行熔分，铁的收得率高于95％，钛含量低于0.1％，钒含量为0.52～0.57％，收得率高于85％，熔分渣水洗后氧化钛含量为66～71％。水洗液经除杂处理后得到NaOH进行循环利用，尾渣经酸法处理后作为制备钛白或海绵钛的原料，或者直接作为制备铝-钛合金的原料。
本研究提出的工艺降低了钒钛磁铁矿的处理温度，可以高效回收铁、钒、钛资源，为钒钛磁铁矿铁精矿的综合利用提供了广阔的应用前景。
附图说明
图1为钒钛矿的钠化处理工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
四川川威钒钛磁铁精矿，TFe含量为55％，TiO2含量11.86％，V2O5含量0.54％，SiO2含量5.73％，Al2O3含量2.65％。将钒钛磁铁精矿、NaOH和石墨粉按比例混合均匀，其中，NaOH与钒钛磁铁矿中TiO2、SiO2、Al2O3总摩尔数之和的比值为1.2，碳与可还原去除氧的摩尔比为1.2。将混合均匀的试样在立式千斤顶上压制成圆柱体小块，烘干后在1150℃、N2气氛下保温60min进行钠化还原反应，达到保温时间后取出以煤粉覆盖，防止冷却过程中铁的氧化。
钠化还原后的金属化球团在振动破碎机上破碎至100～200目制备粉末试样，通过化学滴定分析确定还原试样的金属化率。结果表明，还原试样中铁的金属化率达到96％，对比没有NaOH存在的还原试样，试样中铁的金属化率仅为81％，因此，钠化剂具有促进铁氧化物还原的效果。
还原试样粉末在50～60℃经三级逆流水洗后，残渣与水按固液比3:7混合搅拌20min制浆后在65mT的磁场强度下进行磁选，铁精粉中的铁品位85％，铁的收得率为96％，磁选尾渣中的氧化钛含量为46.8％；没有钠化剂存在的情况下，得到铁精粉的全铁含量为66％，铁的收得率为80％。可以看出，钠化剂提高了钛与铁的分离限度，改善了铁的磁选效果。
实施例2
钠化还原后的金属化球团在1300℃、N2气氛下保温60min，可以发现一部分铁聚集形成了较大的铁粒，表明铁的聚合程度显著提高。冷却后的试样破碎后进行水洗、磁选，得到铁精粉中的铁品位为91％，铁的收得率98％，钛含量为1～1.2％，残渣中的氧化钛含量为61～65％。通过对比案例1可以发现，温度提高时促进了钛与铁的分离，提高了铁精粉的铁品位和钛在磁选尾渣中的富集。
实施例3
钠化还原后的球团在1480℃保温60min进行熔分，铁聚集为完整的铁块，铁的收得率为96％，铁水中钛含量低于0.1％，这表明，钛与铁分离完全，钛在熔分渣中的富集率超过99％，熔分渣经水洗步骤后的残渣中氧化钛的含量达到66％。
另外，铁水中钒的含量达到0.52％，钒的回收率高于85％。没有钠化剂情况下的含碳球团，由于氧化钛的熔点较高，需要较高的熔分温度，在1650℃保温60min进行熔分后，铁中的钒含量仅为0.27％。这表明，钠化剂的加入显著降低了熔分渣的熔化温度，有利于钒在铁水中的富集回收。
实施例4
印尼海砂钒钛磁铁矿，TFe含量为56.46％，TiO2含量13.01％，V2O5含量0.6％，SiO2含量4.41％，Al2O3含量2.11％。将海砂矿、NaOH和石墨粉按比例混合均匀制备含碳球团，其中，钠化比为1.2，C/O＝1.2。混合均匀的试样在1150℃保温60min进行钠化还原后，在1480℃保温60min进行熔分。试样冷却后，对铁块进行化学滴定分析确定钒含量；将熔分渣破碎研磨至100～200目之后进行水洗，对残渣进行化学滴定分析钛含量。结果表明，铁水中的含量达到0.57％，水洗残渣中的钛含量达到71％，钒和钛分别在铁水和渣中的富集程度较高。因此，钠化法适合处理不同类型的钒钛磁铁矿精矿。

Claims (1)

1.一种钠化法直接处理钒钛矿铁精矿的综合回收工艺，其特征在于，工艺步骤及在工艺中控制的技术参数如下：
a以钒钛磁铁矿、NaOH、碳质还原剂为原料制备含碳球团；
b含碳球团在1100～1150℃、惰性气氛或还原气氛下保温60～120min进行钠化还原反应，制备钠化金属化球团，铁氧化物还原后的金属化率高于96％，钛转变为偏钛酸钠；
c钠化还原后的金属化球团在1450～1500℃保温60～90min进行熔分，得到含钒0.52～0.57％的铁水，以及富含钛氧化物的熔分渣；
d熔分渣经水洗去除硅、铝杂质，水洗液溶液除杂后得到NaOH循环利用；水洗残渣中二氧化钛质量分数为66～72.4％，经稀盐酸处理后可作为制备钛白粉或海绵钛的原料，或者水洗残渣直接作为铝热法生产铝钛合金的原料。
CN201610105489.8A 2016-02-25 2016-02-25 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺 Pending CN105734266A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105489.8A CN105734266A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105489.8A CN105734266A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105734266A true CN105734266A (zh) 2016-07-06

Family

ID=56249550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610105489.8A Pending CN105734266A (zh) 2016-02-25 2016-02-25 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105734266A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106566906A (zh) * 2016-11-14 2017-04-19 钢研晟华工程技术有限公司 一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法
CN108018437A (zh) * 2017-10-24 2018-05-11 钢研晟华科技股份有限公司 一种钒钛磁铁矿铁、钒、钛低温综合回收工艺
CN109385532A (zh) * 2018-10-22 2019-02-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 回收钛渣除尘灰中铁、钛、硅的方法
US10316392B2 (en) * 2015-12-09 2019-06-11 Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences Method for converting and separating vanadium, titanium, and iron from vanadium-titanium-iron concentrate in one step
CN111378830A (zh) * 2020-05-06 2020-07-07 中国科学院过程工程研究所 一种提高钠化还原过程渣中钒收率的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641045A (zh) * 2005-01-07 2005-07-20 四川龙蟒集团有限责任公司 从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法
CN1743488A (zh) * 2005-09-27 2006-03-08 梅卫东 用钒钛铁精矿制取钛铁、钢及钒铁的方法
CN104131179A (zh) * 2014-08-04 2014-11-05 东北大学 一种钒钛矿热压块转底炉直接还原-电炉熔分方法
CN105018721A (zh) * 2015-08-06 2015-11-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法
CN105112689A (zh) * 2015-09-30 2015-12-02 中国地质科学院矿产综合利用研究所 钒钛磁铁矿提取钛的方法
CN105177212A (zh) * 2015-09-01 2015-12-23 中南大学 一种含铁物料固态还原方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1641045A (zh) * 2005-01-07 2005-07-20 四川龙蟒集团有限责任公司 从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法
CN1743488A (zh) * 2005-09-27 2006-03-08 梅卫东 用钒钛铁精矿制取钛铁、钢及钒铁的方法
CN104131179A (zh) * 2014-08-04 2014-11-05 东北大学 一种钒钛矿热压块转底炉直接还原-电炉熔分方法
CN105018721A (zh) * 2015-08-06 2015-11-04 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种从钒钛磁铁矿中分离铁、钒、钛的方法
CN105177212A (zh) * 2015-09-01 2015-12-23 中南大学 一种含铁物料固态还原方法
CN105112689A (zh) * 2015-09-30 2015-12-02 中国地质科学院矿产综合利用研究所 钒钛磁铁矿提取钛的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
储满生等: "《特色冶金资源非焦冶炼技术》", 31 March 2014, 冶金工业出版社 *
袁亚莉: "《无机化学》", 30 September 2007, 华中科技大学出版社 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10316392B2 (en) * 2015-12-09 2019-06-11 Institute Of Process Engineering, Chinese Academy Of Sciences Method for converting and separating vanadium, titanium, and iron from vanadium-titanium-iron concentrate in one step
CN106566906A (zh) * 2016-11-14 2017-04-19 钢研晟华工程技术有限公司 一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法
CN108018437A (zh) * 2017-10-24 2018-05-11 钢研晟华科技股份有限公司 一种钒钛磁铁矿铁、钒、钛低温综合回收工艺
CN108018437B (zh) * 2017-10-24 2020-04-24 钢研晟华科技股份有限公司 一种钒钛磁铁矿铁、钒、钛低温综合回收工艺
CN109385532A (zh) * 2018-10-22 2019-02-26 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 回收钛渣除尘灰中铁、钛、硅的方法
CN111378830A (zh) * 2020-05-06 2020-07-07 中国科学院过程工程研究所 一种提高钠化还原过程渣中钒收率的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105734266A (zh) 一种钠化法直接处理钒钛铁精矿的综合回收工艺
CN109022773B (zh) 一种综合性利用钛精矿的方法
CN110317945B (zh) 一种高铁锰矿氯化还原焙烧生产碳酸锰和铁粉的方法
CN103695631B (zh) 一种钛铁氧化矿的选矿富集工艺
KR101900672B1 (ko) 적니를 활용한 일메나이트 제련방법
CN1641045A (zh) 从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法
US9334548B2 (en) Method of separating and recovering iron from waste non-ferrous slag discharged from process for smelting of non-ferrous metals, including copper, zinc and lead by physical and chemical separation technique
CN106854702A (zh) 一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法
CN106676281A (zh) 一种铜冶炼熔融渣矿相重构综合回收铜、铁的工艺
Shi et al. Titanium extraction from titania-bearing blast furnace slag: a review
CN101117660A (zh) 一种用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法
CN101487066B (zh) 从铁精矿中直接制取铁和钒钛铝合金的工业化生产方法
CN109385533A (zh) 钛渣除尘灰的回收利用方法
CN110699554A (zh) 一种富钒渣生产富钒铁的方法
CN110512096A (zh) 一种细粒级攀西钛精矿制备可氯化富钛料的方法
CN107058764A (zh) 一种从刚玉渣中回收钒的方法
CN106884089A (zh) 一种从非高炉钛渣中回收钒的方法
CN110564906A (zh) 一种从铁精矿中分离富集钒和生产纯铁的方法
CN113787085A (zh) 一种提取电炉除尘灰中Fe、Zn、Pb并高值化利用的方法
CN101597774B (zh) 一种利用钒钛磁铁矿选铁尾矿制备钛铁合金的方法
CN103484683A (zh) 一种熔融含钛高炉渣综合利用的方法
CN105087864A (zh) 一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法
CN110453093A (zh) 一种含钛炉渣选择性浸出钛的方法
CN112159895A (zh) 一种强化赤泥直接还原的复合添加剂、方法以及复合添加剂的制备方法
CN101509139A (zh) 一种由钛铁矿制备钛铁合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160706

RJ01 Rejection of invention patent application after publication