CN108396138B - 一种钒钛磁铁矿富集分离的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钒钛磁铁矿富集分离的方法，包括：（1）将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后压制成球团；（2）将经步骤（1）得到的球团进行金属化还原；（3）将经步骤（2）得到的物料进行缓冷后再水淬急冷；（4）将经步骤（3）得到的物料进行破碎、球磨，得到球磨矿浆，然后将球磨矿浆重选分离，得到重选铁精矿、次精矿以及重选尾矿；（5）将经步骤（4）得到的次精矿细磨、磁选分离，得到磁选铁精矿及钛精矿。本发明的方法从根本上解决传统工艺高炉‑转炉法、还原焙烧‑电炉法钛渣中钛难以的回收问题。
Description
技术领域
本发明属于选矿技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿富集分离的方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种重要的矿产资源，是炼铁、提钒、生产重要的战略金属钛和制造钛白粉的原料。世界已知的钒储量1.6亿吨，有98%源自钒钛磁铁矿；钛资源总量20亿吨，其中钒钛磁铁矿/钛铁矿资源占比92%。
传统的钒钛磁铁矿行业利用途径是“高炉-转炉”流程，只回收了铁和钒，钛进入高炉渣，高炉渣中TiO2含量达23~25%。高炉法每生产一吨铁约产出0.9吨的高炉渣，仅攀钢每年排放的含钛高炉渣超过300万t，至今已累计排放7000多万t。大量的高炉渣堆积如山，既浪费了资源，又污染了环境。
金属化还原焙烧-电炉熔分工艺，国内研究者采用竖炉、流化床、回转窑、隧道窑等不同设备进行了大量的试验研究，与高炉法相比，含钛炉渣TiO2品位有所富集，但这种品位的炉渣对于生产钛制品而言，并不是优质原料，且随炉渣中TiO2升高，炉渣变得粘滞，造成铁损增加等问题。
近年来开发的一种钒钛磁铁矿的处理方法（CN101624658A），采用两段焙烧-磁选工艺处理，将钒钛磁铁矿原矿干燥后破碎磨矿、粉料焙烧预热、沸腾炉焙烧还原、焙砂水淬后球磨、磁选得到铁粉和钛精矿。该方法采用两段炉处理工艺，预热段及还原焙烧段，与传统方法比较，工艺流程短，避免原矿压块或者造球处理及焙烧过程烧结，挂壁，增强了操作稳定性，全流程精矿铁选出率90~96%，钒选出率55%，尾矿钛富集率95%。该方法为钒钛磁铁矿的综合利用提出了新的思路，实现了铁、钛的高效分离，但该方法磁选尾矿含Ti品位偏低，Ti的进一步富集利用是该方法工业化应用的关键，尚需进一步研究开发。
发明内容
针对上述已有技术存在的不足，本发明提供一种钒钛磁铁矿高效富集分离的方法。
本发明是通过以下技术方案实现的。
一种钒钛磁铁矿富集分离的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
（1）将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后压制成球团；
（2）将经步骤（1）得到的球团进行金属化还原；
（3）将经步骤（2）得到的物料进行缓冷后再水淬急冷；
（4）将经步骤（3）得到的物料进行破碎、球磨，得到球磨矿浆，然后将球磨矿浆重选分离，得到重选铁精矿、次精矿以及重选尾矿；
（5）将经步骤（4）得到的次精矿细磨、磁选分离，得到磁选铁精矿及钛精矿。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（1）所述钒钛磁铁矿矿粉粒度<1mm。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（1）所述煤粉粒度<2mm，煤粉的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的15~35%。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（1）所述复合添加剂包括第一类添加剂和第二类添加剂；所述第一类添加剂为NaCl、KCl、CaCl2中的一种或几种，第一类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5~5%；所述第二类添加剂为CaO、CaCO3、Na2CO3、CaF2中的一种或几种，第二类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5~4%。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（1）所述粘结剂为聚丙烯酰胺、沥青、腐殖酸钠中的一种，其中，聚丙烯酰胺的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.01~0.05%，沥青的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2~5%，腐殖酸钠的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2~5%。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（1）将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后加水通过混料机混匀，压球机制团，控制湿球团含水5~10%。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（2）球团金属化还原过程，是采用回转窑对球团进行焙烧，包括两个阶段：第一阶段初步还原，控制温度950~1150℃，焙烧时间1~2h；第二阶段强化还原，控制温度1150~1300℃，恒温时间2~3h。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（3）先将物料冷却4~8h至750~800℃后，再水淬急冷。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（4）控制磨矿粒度小于74μm超过60%，球磨矿浆采用摇床或螺旋溜槽重选分离。
根据上述的方法，其特征在于，步骤（5）控制次精矿磨矿粒度小于74μm占比超过90%，磁场强度80~150mT。
本发明的一种钒钛磁铁矿捕集分离的方法，采用回转窑煤基金属化还原焙烧，与隧道窑、转底炉还原焙烧相比，具有产能大，设备运行稳定，检修方便，生产效率高，金属化率高等优点，避免了隧道窑设备要求高、转底炉布料和进出料困难等缺陷。
本发明的一种钒钛磁铁矿捕集分离的方法，金属化还原过程分两阶段进行，第一段初步还原，控制较低还原温度，将大部分含铁矿物在较低温度下还原成金属铁微粒，避免因还原过程中有大量FeO中间相产出，直接高温易产生低熔点铁橄榄石相，造成物料熔结；第二阶段强化还原及新生微粒的聚合长大，控制较高的温度，在添加剂的作用下强化还原，并促进新生微粒迁移、聚合、长大。
本发明的一种钒钛磁铁矿捕集分离的方法，通过缓冷，促使黑钛石晶格重填、聚合长大，利于重选分离。
本发明的方法，采用回转窑煤基金属化还原，通过添加剂在金属化焙烧过程对原矿矿物矿相转变、新生矿相迁移、聚合的促进作用，调控主要新生金属铁相、黑钛石相及硅酸相的单体成矿，再通过磨矿解离及物理分选，获得铁精矿、钛精矿及尾矿，实现铁、钛的高效捕集。从根本上解决传统工艺高炉-转炉法、还原焙烧-电炉法钛渣中钛难以的回收问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种钒钛磁铁矿高效富集分离的方法，步骤包括：
（1）将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后压制成球团；其中，钒钛磁铁矿矿粉粒度<1mm；煤粉粒度<2mm，煤粉的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的15~35%；复合添加剂包括第一类添加剂和第二类添加剂，第一类添加剂为NaCl、KCl、CaCl2中的一种或几种，第一类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5~5%；第二类添加剂为CaO、CaCO3、Na2CO3、CaF2中的一种或几种，第二类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5~4%；粘结剂为聚丙烯酰胺、沥青、腐殖酸钠中的一种，其中，聚丙烯酰胺的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.01~0.05%，沥青的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2~5%，腐殖酸钠的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2~5%；将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后加水通过混料机混匀，压球机制团，控制湿球团含水5~10%；
（2）将经步骤（1）得到的球团进行金属化还原：采用回转窑对球团进行焙烧，包括两个阶段：第一阶段初步还原，控制温度950~1150℃，焙烧时间1~2h，使钒钛磁铁矿中大部分的铁还原成细微粒的金属铁，控制物料（焙球）铁金属化率>85%；第二阶段强化还原，控制温度1150~1300℃，恒温时间2~3h，通过提高焙烧温度及复合添加剂的作用强化还原，并促进新生铁微粒的迁移、聚集，控制物料（焙球）铁金属化率>96%；利用金属化还原烟气余热，通过窑尾附设的链篦机或竖炉实现球团的干燥预热，控制入窑球团含水率<1%；
（3）将经步骤（2）得到的物料（焙球）先冷却4~8h至750~800℃后，促使黑钛石晶格重填，微粒进一步聚合长大，再水淬急冷；
（4）将经步骤（3）得到的物料（焙球）进行破碎、球磨，控制磨矿粒度小于74μm超过60%，得到球磨矿浆，然后将球磨矿浆采用摇床或螺旋溜槽重选分离，得到重选铁精矿、次精矿以及重选尾矿；
（5）将经步骤（4）得到的次精矿细磨、磁选分离，控制次精矿磨矿粒度小于74μm占比超过90%，磁场强度80~150mT，得到磁选铁精矿及钛精矿（磁选尾矿）。本发明对于钒钛磁铁矿、钒钛磁铁精矿均适用。
实施例1
取1000g钒钛磁铁精矿（TFe 53%，TiO2 13.4%），配入30gNaCl、20gCaO、300g煤粉后混匀，其中，钒钛磁铁矿矿粉粒度0.9mm，煤粉粒度1.9mm，加入质量浓度为1.5‰的聚丙烯酰胺溶液200mL作为粘结剂制成球团，球团1000℃恒温焙烧2h后升温至 1200℃，恒温焙烧3h，产出的焙球6h逐步缓冷至750℃，缓冷后水淬急冷，产出焙球830g；焙球破碎球磨，粒度小于74μm占75%，矿浆摇床重选分离，产出重选铁精矿346g（Fe 92.71%，TiO2 2.07%）、次精矿321g（Fe51.49%，TiO2 28.32%）及重选尾矿163g（Fe 13.74%，TiO2 23.24%）；次精矿再次球磨，粒度小于74μm占比91%，矿浆在150mT下磁选分离；产出磁选铁精矿165.7g（Fe 92.85%，TiO2 2.92%）、钛精矿155.3g（Fe7.33%，TiO2 55.42%）；铁精矿铁富集率 89%，钛精矿钛富集率64%。
实施例2
取1000g钒钛磁铁精矿（TFe 53%，TiO2 13.4%），配入40gCaCl2、30gNa2CO3、320g煤粉后混匀，其中，钒钛磁铁矿矿粉粒度0.85mm，煤粉粒度1.8mm，加入30g腐殖酸钠作为粘结剂制粒，球粒1050℃恒温焙烧1h后升温至 1300℃，恒温焙烧2h，产出的焙球8h逐步缓冷至800℃，缓冷后水淬急冷，产出焙球847g；焙球破碎球磨，粒度小于74μm占68%，矿浆摇床重选分离，产出重选精矿415.5g（Fe 93.84%，TiO2 1.02%）、次精矿284g（Fe43.7%，TiO2 31.73%）及尾矿147g（Fe 12.9%，TiO2 26.24%）；次精矿再次球磨，粒度小于74μm占比92%，矿浆在80mT下磁选分离；产出磁选精矿118.7g（Fe 93.87%，TiO2 1.92%）、钛精矿165.3g（Fe7.68%，TiO2 55.42%）；铁精矿铁富集率 93%，钛精矿钛富集率66%。
实施例3
取1000g钒钛磁铁矿（TFe 45%，TiO2 24.5%），配入40gKCl、10gCaF2、225g煤粉后混匀，加入40g沥青作为粘结剂制粒，球粒1000℃恒温焙烧1.5h后升温至 1230℃，恒温焙烧2.5h，产出的焙球5h逐步缓冷至770℃，缓冷后水淬急冷，产出焙球860g；焙球破碎球磨，粒度小于74μm占69%，矿浆摇床重选分离，产出重选精矿308g（Fe 92.4%，TiO2 1.89%）、次精矿394g（Fe 37.2%，TiO2 49.72%）及尾矿158g（Fe 11.72%，TiO2 27.38%）；次精矿再次球磨，粒度小于74μm占比91.2%，矿浆在80mT下磁选分离；产出磁选精矿142.8g（Fe 92.47%，TiO22.13%）、钛精矿251.2g（Fe17.28%，TiO2 76.8%）；铁精矿铁富集率 92%，钛精矿钛富集率78%。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种钒钛磁铁矿富集分离的方法，其特征在于，所述方法步骤包括：
(1)将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后压制成球团；
(2)将经步骤(1)得到的球团进行金属化还原；
(3)将经步骤(2)得到的物料进行缓冷后再水淬急冷；
(4)将经步骤(3)得到的物料进行破碎、球磨，得到球磨矿浆，然后将球磨矿浆重选分离，得到重选铁精矿、次精矿以及重选尾矿；
(5)将经步骤(4)得到的次精矿细磨、磁选分离，得到磁选铁精矿及钛精矿；
步骤(1)所述复合添加剂包括第一类添加剂和第二类添加剂；第一类添加剂为NaCl、KCl、CaCl2中的一种或几种，第一类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5～5％；第二类添加剂为CaO、CaCO3、Na2CO3、CaF2中的一种或几种，第二类添加剂的配入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.5～4％；
步骤(1)所述粘结剂为聚丙烯酰胺、沥青、腐殖酸钠中的一种，其中，聚丙烯酰胺的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的0.01～0.05％，沥青的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2～5％，腐殖酸钠的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的2～5％；
步骤(2)球团金属化还原过程，是采用回转窑对球团进行焙烧，包括两个阶段：第一阶段初步还原，控制温度950～1150℃，焙烧时间1～2h；第二阶段强化还原，控制温度1150～1300℃，恒温时间2～3h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钒钛磁铁矿矿粉粒度<1mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述煤粉粒度<2mm，煤粉的加入量为钒钛磁铁矿矿粉质量的15～35％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)将钒钛磁铁矿矿粉、煤粉、复合添加剂、粘结剂一起混合后加水通过混料机混匀，压球机制团，控制湿球团含水5～10％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)先将物料冷却4～8h至750～800℃后，再水淬急冷。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)控制磨矿粒度小于74μm超过60％，球磨矿浆采用摇床或螺旋溜槽重选分离。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)控制次精矿磨矿粒度小于74μm占比超过90％，磁场强度80～150mT。
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