CN107737673B - 一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法，所述装置包括离心动力传动系统和离心机转鼓；所述离心机转鼓一端的中轴线部位连接离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口开设加料口。本发明在熔融含钛物料由1600℃降温至1300℃的过程中，控制含钛物料中的钛富集于黑钛石高钛晶相，同时，利用离心力的作用将析出的黑钛石富集，经后续分离得到TiO2品位76％以上的高品位钛渣，可实现低品位含钛物料的提钛升级，为钒钛磁铁矿的综合利用提供新的思路与方法。

Description

一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法
技术领域
本发明属于冶金领域，涉及一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法，尤其涉及一种从分离含钛物料中钛资源的高温离心分离装置及其处理方法。
背景技术
现有利用直接还原-熔分流程处理钒钛磁铁矿的方法在提铁的同时可以使钛富集，得到TiO2含量40％以上的熔分钛渣，这类钛渣含有较高的SiO2、Al2O3、CaO和MgO等非铁杂质，后续硫酸法难以利用；若采用氧化还原焙烧-盐酸对熔分钛渣浸出除杂，SiO2和Al2O3浸出率低，难以获得满足沸腾氯化要求的高品质钛原料。因此，如果不能实现除杂提质，熔分钛渣将很难获得大规模应用，其只能以废渣的形式堆存，不仅资源浪费巨大，占用大面积土地，带来粉尘和水体污染等环境问题；同时，无法实现直接还原-熔分流程的关键意义。
目前，国内外对钛渣提质的研究主要集中在两方面。一类是针对TiO2含量较高的钛渣，以加拿大魁北克铁钛公司(QIT)为代表，将TiO2品位为70％的钛渣，通过氧化焙烧-还原焙烧-盐酸浸出，制备出TiO2品位为92％～94％的UGS或人造金红石，作为氯化法钛白的优质原料；但该方法主要除CaO和MgO，无法有效去除SiO2和Al2O3。因此，该工艺不能适用于含大量SiO2和Al2O3的熔分钛渣。另一类是针对TiO2含量为22％～25％左右的高炉钛渣，CN1253185A公开了利用“选择性析出-选择性富集-选择性分离”的技术路线从含钛渣中分离钛组分的方法，但由于此类钛渣析出的钙钛矿含钛物相晶粒较小且呈枝晶状，单体解离度差，后续选矿分离难以大幅提高TiO2品位。该工艺更适用于析晶能力强、晶体易长大和富钛相易解离的渣系，但受富钛物相钛含量以及传统选矿技术瓶颈的限制，对钛渣的提质升级作用有限。
总之，目前在钛渣利用方面提出的提质方案，或难以直接应用于熔分钛渣的升级利用，或提质效果有限，均不能满足获得高品位钛渣的需求。研究表明，黑钛石是熔分钛渣结晶析出的主要含钛物相，其TiO2含量较高(＞80％)。因此，将黑钛石相从熔渣中选择性分离，即可实现熔分渣的提质。黑钛石磁性极弱，基本不具可磁选性，且目前尚无其浮选方面的研究，可浮选性及浮选工艺条件不明确，而黑钛石相与玻璃相的密度差异较大。因此，重选法分离黑钛石则成为熔分钛渣提质的主要方法。若利用现有的传统重选工艺，提高黑钛石相单体解离度是提高精矿品位的关键。但是，一方面，单体解离度难以达到理想状况；另一方面，要实现较高的单体解离度，需将钛渣磨至较细的粒度，该过程不仅磨矿费用高，而且会将渣中黑钛石相粉碎成细小颗粒，使其容易进入尾矿，降低熔分渣中钛资源的回收率。因此，传统重选分离法存在品位提高有限、回收率低的瓶颈。
除传统重选分离方法之外，将熔融或富钛相已析晶但玻璃相仍具流动性的钛渣置于超重力(离心力)的作用下，实现含钛物相与玻璃相的分离，在提高精矿品位、回收率方面具有独特的优势，是一条具有前景的技术路线。但是，离心分离的主要问题在于：1)要达到分离所需的较大离心力，2)要在离心分离过程中控制熔分钛渣的温度，以避免渣样降温凝固，失去流动性而影响分离效果，3)装置要有较大的规模的处理能力，满足工业应用需求。因此，解决这些问题，建设大型高温离心分离装置，是实现超重力提取熔分钛渣中钛资源的关键。
国内外对熔体的高温离心除杂已有相关研究，例如CN 201524606U、CN103060576A、CN 102925711A、CN 102925711A、CN 1386871A、CN 102086488A、CN103627909A和CN 102139348A等公开了铝熔体、锌及锌合金熔体、铜及铜合金熔体和钢熔体等高温金属熔体的离心过滤设备及方法，实现了这类熔体中非金属夹杂物的有效去除。但是，这些装置及方法在应用于熔渣体系时尚存在一些不足之处：
(1)只适用于金属熔体，无法直接应用于熔渣体系，如所述离心过程中均采用陶瓷物料为过滤介质，而高温熔渣与陶瓷过滤介质易互熔形成熔体，无法实现熔渣中有价资源的分离。
(2)所涉方法均侧重于离心过滤，适用于粘度比较小的金属熔体，而熔渣的粘度远大于金属熔体，容易直接导致过滤介质的堵塞，无法完成分离任务。
(3)具体实施方式或实现方案不明确，目前的高温离心装置鲜有能达到1600℃以上使用需求的，CN 103602782A公布了一种超重力去除钢水中非金属夹杂物的方法，提及离心过程中钢水温度控制在1600℃以上，但离心过程中钢水降温速率快，温度较难保持在1600℃以上不降低，该方法并未阐明具体的温度控制方法，无法为熔渣离心分离富钛相过程的温度控制提供借鉴。
除金属熔体外，针对渣熔体中有价元素的超重力提取，如CN 103451329A、CN103451442A和CN 103361451A分别公开了离心分离钒渣中钒资源、稀土渣中稀土资源以及钛渣中钛资源的方法，为熔渣的高温超重力提质提供了参考。特别是超重力分离钛渣中钛资源的方法(CN 103361451A)，介绍了利用超重力提取熔化性温度低于1300℃、二元碱度为1.1～1.3，CaF2含量3％～5％的钛渣中钙钛矿相的方法，该方法可将高炉钛渣的TiO2品位由25％提高至53％。但是，一方面，该方法的适用对象为高炉钛渣，离心温度低于1300℃，所分离的富钛相为CaTiO3，无法直接适用于熔点1500℃以上、富钛相为黑钛石的熔分钛渣；另一方面，CaTiO3中含有大量CaO杂质，该法最终仅能得到TiO2品位为44％～53％的钛渣，提质后的钛渣仍不具经济价值，提质意义有限；此外，该方法需要向熔融钛渣中加入CaO、SiO2和CaF2等添加剂来调节渣的性质，不但增大了处理成本，而且CaF2的加入造成环境污染、设备腐蚀的同时又影响尾矿的化学组成，不利于尾矿的回收利用。
综上所述，目前尚无可应用于熔分钛渣中钛的离心分离的大型高温离心分离装置。因此，如何开发出使用温度高、处理能力大且更适用于熔分钛渣的高温离心装置及离心方法，是钛渣中钛资源高值利用的关键所在。
发明内容
针对现有含钛钒渣中分离钛所存在的问题，本发明提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法。本发明采用离心分离温度1300℃以上的离心分离装置直接与熔分过程排出的高温熔融渣相衔接，可以最大限度地提取熔分钛渣中的钛资源，得到适于硫酸法或氯化法钛白生产的高品质钛渣原料。并且，本发明在处理过程中不需要额外添加添加剂，在降低调渣成本的同时保留了尾矿的原始组成，利于尾矿中其他成分的开发利用，使钒钛磁铁矿的利用达到最大化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，所述装置包括离心动力传动系统和离心机转鼓；所述离心机转鼓一端的中轴线部位连接离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口。
本发明中，所述离心分离装置中离心机转鼓在离心动力传动系统带动下进行超重力离心，可以使离心机转鼓在所需温度(1300℃～1600℃)内进行高温离心。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述离心机转鼓为圆柱形筒体，即圆柱形筒体一端的中轴线部位设置离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口。
优选地，所述离心机转鼓外部包覆控温加热套，当离心机转鼓中设置的物料需要进行加热时，可以通过控温加热套对其进行加热，可以调控离心机转鼓内物料温度。
优选地，当离心机转鼓需要进料时，将加料装置与覆有盖板的开口连接。
优选地，所述离心机转鼓内部不设置陶瓷内衬。
优选地，所述离心机转鼓在水平方向上或垂直方向上旋转，即本发明所述的离心机转鼓以中轴线为定位轴，可以中轴线垂直于地面放置，也可以中轴线平行于地面放置，离心机转鼓以中轴线为轴选择。
优选地，所述离心机转鼓的壳体为至少三层钢结构形成的外壁。
优选地，所述离心机转鼓的壳体为三层钢结构形成的外壁，其由内向外依次为第一层钢结构、第二层钢结构和第三层钢结构。
优选地，所述第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构。
所述中空结构可真空、也可充空气或连接冷却水，目的在于，与耐火材料保温层一起，实现对物料的控温功能，将离心过程中的物料温度控制在1300℃～1600℃。在离心机转鼓内物料需要快速冷却时，可通入冷却水等加快降温速率；在离心机转鼓中物料需要保温时，排净冷却水或空气，则低导热系数的中空结构与外环的保温层共同起到保温作用。
优选地，所述第二层钢结构和第三层钢结构之间的空隙中填充耐火材料作为保温层。
本发明所述离心机转鼓的外壁结构可以有效地控制高温含钛物料在离心转动过程中的降温过程。
作为本发明优选的技术方案，所述控温加热套中所用发热元件为Pt-Rh电热体、Mo电热体、W电热体、Ta电热体、碳质电热体或MoSi2电热体中任意一种，但并不仅限于所列举的发热元件，其他同样可达到目的的发热元件同样适用于本发明。
优选地，所述控温加热套的加热温度为1300℃～1600℃，例如1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃或1600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的外控温加热在熔融含钛物料倒入离心机转鼓之前，可对离心机转鼓进行预热；其在离心机转鼓运行工作过程中处于静止状态，可调控离心机转鼓的降温过程，以保证含钛物料中钛的有效分离。
作为本发明优选的技术方案，所述离心动力传动系统包括依次连接的离心调速电机、联轴器和轴承，并通过轴承与所述离心机转鼓相连。即所述离心动力传动系统通过轴承与离心机转鼓一端的中轴线部位连接，以带动离心机转鼓进行离心转动。
作为本发明优选的技术方案，所述离心分离装置包括破碎系统，所述破碎系统包括旋转破碎器以及与其相连的破碎调速机。
优选地，所述旋转破碎器为转盘结构。
优选地，所述转盘结构上设有锯齿状剪切刀。
优选地，所述转盘结构的直径根据离心机转鼓的筒体直径及筒体内形成物料的尺寸进行调节。
本发明中，所述旋转破碎器可以对离心机转鼓中经离心分离后，含钛物料形成的圆环体沿径向方向由内而外进行破碎处理。
优选地，所述旋转破碎器通过覆有盖板的开口伸入离心机转鼓中进行破碎。
作为本发明优选的技术方案，所述离心分离装置的相对离心力为50g～2000g，例如50g、100g、300g、500g、700g、1000g、1300g、1500g、1700g或2000g等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；使用温度为1300-1600℃，例如1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃或1600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；物料处理量为0～3t，例如0.5t、1t、1.5t、2t、2.5t或3t等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的离心分离装置可进行在线实时处理，也可进行非在线实时处理。
当进行在线实时处理时，其可直接用于承接熔分过程排出的高温熔融渣，实现熔分渣的在线实时提质。
当进行非在线实时处理时，利用包覆于离心机转鼓外部的控温加热套将冷却的含钛物料熔融后，即可进行后续的离心分离。
第二方面，本发明提供了上述离心分离装置的处理方法，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将含钛物料置于离心分离装置的离心机转鼓(5)中，降温至富钛物相的结晶温度，使含钛物料开始析晶；
(b)在步骤(a)所述含钛物料由开始析晶至完全凝固的过程中，对其进行离心分离，分离出富钛物相。
作为本发明优选的技术方案，步骤(a)所述含钛物料为熔分钛渣和/或含钛矿物；其中，所述含钛物料可以析出黑钛石作为富钛物相。
优选地，步骤(a)所述含钛物料处于熔融状态，温度在1500℃以上。
优选地，当步骤(a)所述含钛物料为冷却的含钛物料时，通过控温加热套对离心机转鼓进行加热，使含钛物料完全熔化。
优选地，步骤(a)所述降温速率为1℃/min～20℃/min，例如1℃/min、3℃/min、5℃/min、7℃/min、10℃/min、13℃/min、15℃/min、17℃/min或20℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为1℃/min～15℃/min。
本发明所述降温速率以1℃/min～20℃/min为可实现的温度范围，又以1℃/min～15℃/min为效果更好的降温速率范围；本发明中，降温速率控制在合适范围内，可使钛资源充分富集至富钛物相；若降温速率过低，会使离心分离过程较长，分离效率低且能耗增大；若降温速率过高，会使一部分钛资源来不及富集至富钛物相，造成钛资源浪费，同时，富钛物相晶体未及长大，分离所需的离心力更大。
优选地，步骤(a)所述降温通过控温加热套调节。
优选地，步骤(a)所述结晶析出温度为1350℃～1500℃，例如1350℃、1400℃、1450℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(a)所述富钛物相为黑钛石，其TiO2的质量含量≥78％。
本发明中，相比于钙钛矿，以晶粒尺寸较大且TiO2品位高的黑钛石为目标分离物对熔分钛渣进行离心分离更具优势，可以得到满足硫酸法或氯化法钛白工艺的高品位钛渣，实现钒钛磁铁矿中钛资源的利用意义和经济价值。
作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述所述含钛物料由开始析晶至完全凝固的过程中，含钛物料处于未完全凝固状态的温度范围为1300℃～1500℃，例如1350℃、1400℃、1450℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述离心分离的相对离心力为50g～2000g，例如50g、100g、300g、500g、700g、1000g、1300g、1500g、1700g或2000g等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为700g～1200g。
本发明所述相对离心力以50g～2000g为可实现的相对离心力数值范围，又以700g～1200g效果更好；本发明中，相对离心力控制在合适范围内，可使分离效果及设备的负荷达到最优；若相对离心力过低，会使晶粒粒径稍小的富钛物相无法富集分离，分离效果差；而更高的相对离心力则对设备的材质等有更高的要求，经济性及安全性较差。
优选地，步骤(b)所述离心分离的温度为1300℃～1500℃，例如1300℃、1350℃、1400℃、1450℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(b)所述离心分离的时间为1min～30min，例如1min、3min、5min、7min、10min、13min、15mmin、17min、20min、23min、25min、27min或30min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为10min～20min。
作为本发明优选的技术方案，步骤(b)所述离心分离结束后，被分离的含钛物料形成圆环体形状。
本发明中，经过离心分离后的含钛物料几近凝固，受离心力的作用而成为圆环体形状；含钛物料中玻璃相与黑钛石相沿圆环体的径向由内向外分布，黑钛石富集于最外层。
优选地，步骤(b)中当被分离的钛物料冷却至25℃～40℃时，对含钛物料形成的圆环体进行破碎处理。
优选地，对含钛物料形成的圆环体沿径向由内向外进行破碎，获得不同径向位置处的物料。此处，所述由内向外是指由圆环体的圆心向外进行破碎。
优选地，对含钛物料进行破坏处理采用破碎系统进行。
本发明中，采用破碎系统中的旋转破碎器由圆环体内部开始对其进行破碎处理，取出已破碎的物料后，调整旋转破碎器的破碎直径，继续对圆环体由内向外进行破碎，最终获得不同径向位置处的物料。
并且分析不同径向位置物料的TiO2品位，即可得到物料的TiO2品位径向分布规律，从而获得不同回收率下不同TiO2品位的高品位钛渣。
具体的，所述离心分离装置的处理方法包括以下步骤：
(a)将熔分钛渣和/或含钛矿物置于离心分离装置的离心机转鼓中，以1℃/min～20℃/min的速率降温至富钛物相的结晶温度1350℃～1500℃，使含钛物料开始析晶；
(b)在步骤(a)所述含钛物料的温度由1500℃将至1300℃的过程中，以50g～2000g的相对离心力对其进行离心分离1min～30min，富集富钛物相；经过离心分离的含钛物料几近凝固，相形成圆环体形状，当冷却至25℃～40℃时，采用破碎系统对圆环体由内向沿径向外进行破碎，获得不同径向位置处的物料。
更为具体的，所述离心分离装置的处理方法包括以下步骤：
(a)启动离心分离装置中的控温加热套对离心机转鼓进行预热，将熔分钛渣和/或含钛矿物置于离心分离装置的离心机转鼓中，调节控温加热套的控温程序，使含钛物料以1℃/min～20℃/min的速率降温至富钛物相的结晶温度1350℃～1500℃，使含钛物料开始析晶；
(b)在步骤(a)所述含钛物料的温度由1500℃将至1300℃的过程中，以50g～2000g的相对离心力对其进行离心分离1min～30min，富集富钛物相；
待离心机转鼓的温度降至1300℃以下，结束离心分离，关闭控温加热套，向离心机转鼓的第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构中通入冷却水，加快渣料的降温速率，待离心机转鼓中的渣冷却至室温后，利用旋转破碎器对离心后形成的圆环体钛渣物料沿径向逐步破碎，沿径向分别收集不同位置处的物料，得到不同品位的钛渣，最终实现熔分渣中钛资源的提取。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述装置的使用温度高，温度可控，相对离心力大，可实现对粘度较大的熔渣体系进行超重力分离。利用该装置对熔分钛渣中的黑钛石相进行离心分离，可得到以黑钛石富钛相为主要组成的高品位钛渣；
(2)通过本发明所述装置和方法对钛渣处理后可得到黑钛石品位90％以上的高品位钛渣，其中TiO2品位达到76％以上；
(3)本发明所述方法在处理过程中无需向熔分渣中添加助熔剂，节省调渣成本的同时不影响尾矿产品的化学组成，有助于尾矿的回收利用。不但解决了熔分渣的钛资源提取利用问题，而且有助于实现熔分渣中SiO2和CaO等资源的综合利用。
附图说明
图1是本发明实施例1所述从含钛物料中分离钛的离心分离装置的结构示意图；
其中，1-离心调速电机，2-联轴器，3-轴承，4-控温加热套，5-离心机转鼓，6-加料口，7-旋转破碎器，8-破碎调速机。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置及其处理方法，所述装置包括离心动力传动系统和离心机转鼓5；所述离心机转鼓5一端的中轴线部位连接离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口。
其处理方法为：
(a)将含钛物料置于离心分离装置的离心机转鼓5中，降温至富钛物相的结晶温度，使含钛物料开始析晶；
(b)在步骤(a)所述含钛物料由开始析晶至完全凝固的过程中，对其进行离心分离，富集富钛物相。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，如图1所述，所述装置包括离心动力传动系统、离心机转鼓5、破碎系统和加料系统；其中，所述离心机转鼓5外包覆控温加热套4，所述离心机转鼓5一端的中轴线部位连接离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口，当离心机转鼓5需要进料时，将加料装置6与覆有盖板的开口连接。
其中，所述离心机转鼓5为圆柱形筒体，其内部不设置陶瓷内衬，该离心机转鼓5在垂直方向上旋转，其壳体为三层钢结构形成的外壁，其由内向外依次为第一层钢结构、第二层钢结构和第三层钢结构，第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构，第二层钢结构和第三层钢结构之间的空隙中填充耐火材料作为保温层。
所述控温加热套4中所用发热元件为Pt-Rh电热体，其加热温度范围为1300℃～1600℃。
所述离心动力传动系统包括依次连接的离心调速电机1、联轴器2和轴承3，并通过轴承3与所述离心机转鼓5相连。
所述破碎系统包括旋转破碎器7以及与其相连的破碎调速机8，旋转破碎器7为转盘结构，其直径可根据离心机转鼓的筒体直径及筒体内形成物料的尺寸进行调节，进行破碎时，旋转破碎器7进入离心机转鼓5进行破碎。
实施例2：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，所述装置结构参照实施例1中装置结构，区别仅在于在离心机转鼓5外部不包覆控温加热套4。
实施例3：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，所述装置结构参照实施例1中装置结构，区别仅在于所述控温加热套4中所用发热元件为MoSi2电热体。
实施例4：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，所述装置结构参照实施例1中装置结构，区别仅在于所述控温加热套4中所用发热元件为碳质电热体。
实施例5：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的方法，所述方法采用实施例1中的装置进行，具体处理方法包括以下步骤：
(1)配制化学组成为TiO2为40wt％、MgO为10wt％、Al2O3为12wt％、FeOx为4wt％，且w(CaO)/w(SiO2)＝0.5的钛渣；
(2)启动离心分离装置中的控温加热套4，对离心机转鼓5进行预热，将钛渣置于离心机转鼓5中，调节控温加热套的温控程序，将钛渣加热至1550℃后，并恒温1h，使钛渣完全融化并混合均匀，调节控温加热套4的温控程序，以15℃/min的速率使钛渣降温至1450℃，富钛物相开始析晶；
(3)启动离心动力传动系统，将离心机转鼓5的相对离心力控制在1000g，在1450℃～1300℃下离心分离15min，析出的富钛物相受到离心力的作用，富集至渣罐内壁处，冷却凝固的含钛物料形成圆环体；
(4)离心结束后，关闭控温加热套，向离心机转鼓的第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构中通入冷却水，加快渣料的降温速率，待离心机转鼓中的渣冷却至室温后，利用旋转破碎器7对离心后形成圆环体的钛渣物料沿径向逐步破碎，取不同径向位置处的试样进行分析。
其中，由SEM-EDS分析可得，试样中的富钛相为黑钛石，其TiO2含量为80.8％，由XRF成分分析测得，当回收率为35％时，试样的TiO2品位为76.2％。
实施例5：
本实施例提供了一种分离含钛物料中钛资源的方法，所述方法采用实施例2中的装置进行，具体处理方法包括以下步骤：
(1)配制化学组成为TiO2为45wt％、MgO为10wt％、Al2O3为12wt％、FeOx为4wt％，且w(CaO)/w(SiO2)＝0.5的钛渣；
(2)启动离心分离装置中的控温加热套4，对离心机转鼓5进行预热，将钛渣置于离心机转鼓5中，调节控温加热套的温控程序，将钛渣加热至1600℃后，并恒温1h，使钛渣完全融化并混合均匀，调节控温加热套4的温控程序，以10℃/min的速率使钛渣降温至1450℃，富钛物相开始析晶；
(3)启动离心动力传动系统，将离心机转鼓5的相对离心力控制在900g，在1450℃～1300℃下离心分离20min，析出的富钛物相受到离心力的作用，富集至渣罐内壁处，冷却凝固的含钛物料形成圆环体；
(4)离心结束后，关闭控温加热套，向离心机转鼓的第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构中通入冷却水，加快渣料的降温速率，待离心机转鼓中的渣冷却至室温后，利用旋转破碎器7对离心后形成圆环体的钛渣物料沿径向逐步破碎，取不同径向位置处的试样进行分析。
其中，由SEM-EDS分析可得，试样中的富钛相为黑钛石，其TiO2含量为82.1％，由XRF成分分析测得，当回收率为35％时，试样的TiO2品位为78.5％。
对比例1：
本对比例提供了一种从分离钛物料中钛资源的方法，所述方法采用的离心分离装置的离心转鼓壳体仅为一层钢结构，不具备控温功能，且转鼓外围无控温加热套；具体处理方法为：将1600℃的熔融钛渣(45wt％TiO2)置于离心机转鼓中，启动离心动力传动系统，将离心机转鼓5的相对离心力控制在1000g，离心分离20min后，结束离心，转鼓中的渣自然冷却至室温。
对离心后的物料进行分析，由SEM-EDS分析可得，试样中的富钛相为黑钛石，其TiO2含量为79％，由XRF成分分析测得，黑钛石基本未沿离心力方向富集，距离中心轴最近处钛渣的TiO2品位为44.2％，距离中心轴最远处钛渣的TiO2品位为46.6％。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述装置的使用温度高，温度可控，相对离心力大，可实现对粘度较大的熔渣体系进行超重力分离。利用该装置对熔分钛渣中的黑钛石相进行离心分离，可得到以黑钛石富钛相为主要组成的高品位钛渣；通过本发明所述装置和方法对钛渣处理后可得到黑钛石品位90％以上的高品位钛渣，其中TiO2品位达到76％以上。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (28)

1.一种分离含钛物料中钛资源的离心分离装置，其特征在于，所述装置包括离心动力传动系统和离心机转鼓(5)；所述离心机转鼓(5)一端的中轴线部位连接离心动力传动系统，另一端设覆有盖板的开口；
所述离心机转鼓(5)的壳体为三层钢结构形成的外壁，其由内向外依次为第一层钢结构、第二层钢结构和第三层钢结构；所述第一层钢结构和第二层钢结构之间形成中空结构；所述第二层钢结构和第三层钢结构之间的空隙中填充耐火材料作为保温层；
所述离心分离装置包括破碎系统，所述破碎系统包括旋转破碎器(7)以及与其相连的破碎调速机(8)；所述旋转破碎器(7)通过覆有盖板的开口伸入离心机转鼓(5)中进行破碎；所述旋转破碎器(7)为转盘结构，所述转盘结构的直径根据离心机转鼓的筒体直径及筒体内形成物料的尺寸进行调节；
离心机转鼓(5)外部包覆控温加热套(4)。
2.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心机转鼓(5)为圆柱形筒体。
3.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，当离心机转鼓(5)需要进料时，将加料装置(6)与覆有盖板的开口连接。
4.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心机转鼓(5)在水平方向上或垂直方向上旋转。
5.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述控温加热套(4)中所用发热元件为Pt-Rh电热体、Mo电热体、W电热体、Ta电热体、碳质电热体或MoSi2电热体中任意一种。
6.根据权利要求5所述的离心分离装置，其特征在于，所述控温加热套(4)的加热温度为1300℃～1600℃。
7.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心动力传动系统包括依次连接的离心调速电机(1)、联轴器(2)和轴承(3)，并通过轴承(3)与所述离心机转鼓(5)相连。
8.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述转盘结构上设有锯齿状剪切刀。
9.根据权利要求1所述的离心分离装置，其特征在于，所述离心分离装置的相对离心力为50g～2000g，使用温度为1300-1600℃，物料处理量为0～3t。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的离心分离装置的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括以下步骤：
(a)将含钛物料置于离心分离装置的离心机转鼓(5)中，降温至富钛物相的结晶温度，使含钛物料开始析晶；
(b)在步骤(a)所述含钛物料由开始析晶至完全凝固的过程中，对其进行离心分离，分离出富钛物相。
11.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述含钛物料为熔分钛渣和/或含钛矿物。
12.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述含钛物料处于熔融状态，温度在1500℃以上。
13.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，当步骤(a)所述含钛物料为冷却的含钛物料时，通过控温加热套(4)对离心机转鼓(5)进行加热，使含钛物料完全熔化。
14.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述降温速率为1℃/min～20℃/min。
15.根据权利要求14所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述降温速率为1℃/min～15℃/min。
16.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述降温通过控温加热套(4)调节。
17.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述结晶析出温度为1350℃～1500℃。
18.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(a)所述富钛物相为黑钛石，其TiO2的质量含量≥78％。
19.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述含钛物料由开始析晶至完全凝固的过程中，含钛物料处于未完全凝固状态的温度范围为1300℃～1500℃。
20.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离的相对离心力为50g～2000g。
21.根据权利要求20所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离的相对离心力为700g～1200g。
22.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离的温度为1300℃～1500℃。
23.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离的时间为1min～30min。
24.根据权利要求23所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离的时间为10min～20min。
25.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)所述离心分离结束后，被分离的含钛物料形成圆环体形状。
26.根据权利要求10所述的处理方法，其特征在于，步骤(b)中当被分离的含钛物料冷却至25℃～40℃时，对含钛物料形成的圆环体进行破碎处理。
27.根据权利要求26所述的处理方法，其特征在于，对含钛物料形成的圆环体沿径向由内向外进行破碎，获得不同径向位置处的物料。
28.根据权利要求27所述的处理方法，其特征在于，对含钛物料进行破碎处理采用破碎系统进行。
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