CN109338098B - 一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，本发明将待还原的钛铁矿和煤粉、助剂混匀，进行微波加热，使钛铁矿得到迅速还原，通过微波加热后，仅需要再进行一次弱磁场磁选和一次中磁场磁选即可得到TiO2含量达到72～92％的优质钛精矿，且TiO2回收率可达到97％。本发明还具有节能减排，提高反应速率，加快生产进度的效果，能节省电耗35％～40％，同时大幅度减少了废气的排放(90％)，是先进工业生产力的标志性技术。

Description

一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法
技术领域
本发明涉及一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，属于矿物处理技术领域。
背景技术
钛铁矿是制造钛白粉和钛合金的主要原料，每年要消耗700-750万吨，数目巨大。钛铁矿组分是TiO2·FeO，行业内的钛铁矿大部分属于海滨砂矿，海滨砂长期受空气和水流的影响，容易发生变质，组成钛铁矿分子的FeO大部分已经氧化成了Fe2O3。
为了获得优质的钛铁矿，需要把被氧化后难于溶解的三价铁钛铁矿还原成易溶解的二价铁钛铁矿，传统的方式是将钛铁矿与还原剂混合后加热，加热过程中采用的煤和天然气都会造成大量的废气排放，给环境造成影响，普通电加热也存在热效率低的问题。微波加热具有加热速度快、效率高、节能环保等诸多优点，可广泛应用于各领域。但是，目前，采用微波加热实现钛铁矿还原仍然存在以下问题：还原过程中需要保持长时间的600℃左右的高温，耗能仍然较大，而且钛铁矿还原效果一般，尚不能得到更高品质的钛精矿。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，从而解决以上问题。
本发明采取的技术方案如下：
一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将待还原的钛铁矿和煤粉按质量比10：(1.5～2)的比例混合，同时往物料内加入助剂A、还原铁粉和水，混合均匀；
步骤(2)：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，进行200～580℃微波加热50～70min，加热期间加入助剂B1和助剂B2，反应完成后将物料冷却至常温；
步骤(3)：将冷却后的物料进行气流分级，将残留的煤粉从物料中除去，然后再进行磁选，即得优质的钛铁矿；
所述助剂A为硼砂和碳酸钠的混合物，所述助剂B1和助剂B2均为次氯酸钠和硫酸铝的混合物。
优选的，所述助剂A为硼砂和碳酸钠按质量比1：(5～8)的混合物。
优选的，所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：(3～8)的混合物，所述助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：(4～5)的混合物。
优选的，还原铁粉和水的加入量均为物料总质量的1～2％。
优选的，助剂A的加入量为物料总质量的0.2～0.5％。
优选的，助剂B1和助剂B2的加入量之和为物料总质量的0.2～0.3％。
优选的，步骤(2)为：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，首选进行200～300℃微波加热10～25min，加入助剂B1，升温至350～420℃加热10～15min，加入助剂B2，升温至540～580℃加热10～50min，反应完成后将物料在10min内迅速冷却至常温；
所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：3的混合物，助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：5的混合物。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
A.本发明通过微波加热后，仅需要再进行一次弱磁场磁选和一次中磁场磁选即可得到TiO2含量达到72～86％的优质钛精矿，且TiO2回收率可达到97％。
B.微波加热实现钛铁矿还原的工业生产，具有节能减排，加快生产进度的效果，能节省电耗35％～40％，同时大幅度减少了废气的排放(90％)，是先进工业生产力的标志性技术。
C.本发明借助助剂A和助剂B1、助剂B2的催化作用，不仅可以加速还原反应的进行，降低还原反应所需加热温度以及保持600℃左右高温的时间，节省能源，而且通过助剂的处理，增强了钛铁矿的磁性分级，使得后续的磁选效果明显，磁选效率更高，增加TiO2回收率。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将待还原的钛铁矿和煤粉按质量比10：1.5的比例混合，同时往物料内加入助剂A、还原铁粉和水，混合均匀；还原铁粉和水的加入量均为物料总质量的1％。助剂A的加入量为物料总质量的0.2％；
步骤(2)：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，进行580℃微波加热50min，加热期间加入助剂B1和助剂B2，反应完成后将物料冷却至常温；助剂B1和助剂B2的加入量之和为物料总质量的0.2％(助剂B1和助剂B2的加入量之比为1:2)。
步骤(3)：将冷却后的物料进行气流分级，将残留的煤粉从物料中除去，然后再进行磁选，即得优质的钛铁矿；
所述助剂A为硼砂和碳酸钠(质量比1：5)的混合物，所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝(质量比1：3)的混合物，所述助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝(质量比1：4)的混合物。
实施例2
一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，包括以下步骤：
步骤(1)：将待还原的钛铁矿和煤粉按质量比10：2的比例混合，同时往物料内加入助剂A、还原铁粉和水，混合均匀；还原铁粉和水的加入量均为物料总质量的2％；助剂A的加入量为物料总质量的0.5％。
步骤(2)：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，进行500℃微波加热70min，加热期间加入助剂B1和助剂B2，反应完成后将物料冷却至常温；助剂B1和助剂B2的加入量之和为物料总质量的0.3％(助剂B1和助剂B2的加入量之比为1:1)；
步骤(3)：将冷却后的物料进行气流分级，将残留的煤粉从物料中除去，然后再进行磁选，即得优质的钛铁矿；
所述助剂A为硼砂和碳酸钠(质量比1：8)的混合物；
所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝(质量比1：8)的混合物，所述助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝(质量比1：5)的混合物。
实施例3
实施例3与实施例2的区别在于：
步骤(2)为：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，首选进行300℃微波加热25min，加入助剂B1，升温至420℃加热15min，加入助剂B2，升温至580℃加热10min，反应完成后将物料在10min内迅速冷却至常温；
所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：3的混合物，助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：5的混合物。
实施例4
实施例4与实施例2的区别在于：
步骤(2)为：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，首选进行200℃微波加热10min，加入助剂B1，升温至350℃加热10min，加入助剂B2，升温至540℃加热50min，反应完成后将物料在10min内迅速冷却至常温；
所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：3的混合物，助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：5的混合物。
对比例1
与实施例1的区别在于，未加入助剂A。
对比例2
与实施例1的区别在于，未加入助剂B1和助剂B2。
试验例：
测试实施例和对比例所得钛精矿，结果见下表。
本发明通过微波加热后，仅需要再进行一次弱磁场磁选和一次中磁场磁选即可得到TiO2含量达到72～92％的优质钛精矿，且TiO2回收率可达到97％。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (7)

1.一种用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)：将待还原的钛铁矿和煤粉按质量比10：(1.5～2)的比例混合，同时往物料内加入助剂A、还原铁粉和水，混合均匀；
步骤(2)：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，进行200～580℃微波加热50～70min，加热期间加入助剂B1和助剂B2，反应完成后将物料冷却至常温；
步骤(3)：将冷却后的物料进行气流分级，将残留的煤粉从物料中除去，然后再进行磁选，即得优质的钛铁矿；
所述助剂A为硼砂和碳酸钠的混合物，所述助剂B1和助剂B2均为次氯酸钠和硫酸铝的混合物。
2.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，所述助剂A为硼砂和碳酸钠按质量比1：(5～8)的混合物。
3.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：(3～8)的混合物，所述助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：(4～5)的混合物。
4.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，还原铁粉和水的加入量均为物料总质量的1～2％。
5.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，助剂A的加入量为物料总质量的0.2～0.5％。
6.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，助剂B1和助剂B2的加入量之和为物料总质量的0.2～0.3％。
7.根据权利要求1所述的用微波技术实现钛铁矿还原的方法，其特征在于，步骤(2)为：将混合均匀的物料装入料盘中，厚度为10～15cm，首选进行200～300℃微波加热10～25min，加入助剂B1，升温至350～420℃加热10～15min，加入助剂B2，升温至540～580℃加热10～50min，反应完成后将物料在10min内迅速冷却至常温；
所述助剂B1为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：3的混合物，助剂B2为次氯酸钠和硫酸铝按质量比1：5的混合物。
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