CN1641045A - 从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法，工艺步骤包括矿粉造块、金属化还原及分离提取，即将钒钛磁铁矿矿粉、还原剂、添加剂、粘结剂混合后压制成直径为10～25mm的球块，于80～90℃温度下干燥后装入转底炉内还原得到金属化产品，最后将制得的金属化产品热装入电炉熔化分离，得到铁水及钒钛渣熔分，再提取钒铬渣熔熔分，得到钒铬的氧化物，提取钒铬后剩余的钛渣作为钛白粉生产的原料；本发明还原温度高，还原反应速度快，还原时间短，提高了生产效率，金属化率及钒钛回收率高，环境污染小，社会效益和经济效益显著。
Description
技术领域：
本发明涉及一种矿物的处理方法，特别是一种从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法。
背景技术：
钒钛磁铁矿是一种复合铁矿，含有铁、钛、钒、铬等有益元素。对钒钛磁铁矿的分离提取和综合利用，传统的方法主要是高温氧化钠化焙烧和高温还原两种方法(王文忠主编，《复合矿综合利用》)。氧化钠化提取过程为先用球团钠化氧化焙烧水浸提钒，浸钒后球团回转窑直接还原----电炉熔分，可实现铁、钒、钛的综合回收，铁、钒、钛回收率分别为85～89％、58％和74％，但生产流程长，钠化剂消耗高，提钒后球团强度差，回转窑内还原时易粉化和结圈，钒钛回收率低；高温还原法为铁精矿球团先经高温予热(900-1000℃)固结，再经回转窑还原----电炉熔分分离铁与钒钛，铁水吹炼提钒或渣中回收钒钛，铁、钒、钛的回收率分别为89％、55％和80％，实现了铁钒钛综合回收，减少钠化剂消耗，但仍存在生产流程长(两步火法加工)、能耗高、电炉熔分时铁与钒钛分离效果不稳定、钒钛流向难以控制、钒钛回收率低的缺点。申请号为99115348.0号的中国专利申请所述的“综合利用钒钛磁铁矿新工艺”提出的“冷固球团直接还原法”，缩短了工艺流程，降低了钠化剂消耗，提高了铁钒钛三种元素的回收率，但仍存在还原时间长，生产效率低的问题。
发明内容：
本发明旨在克服上述缺陷，提供一种从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法，通过该方法能直接生产获得还原铁粉、高纯钒及富钛渣，且工艺流程短，能源消耗低，铁钒钛回收率高。
本发明的技术方案如下：
本发明的技术方案包括矿粉造球、金属化还原、分离提取，其持征在于金属化还原是将造球后的钒钛磁铁矿矿粉用转底炉进行直接还原。
所述矿粉造球是指：将钒钛磁铁矿矿粉、还原剂、添加剂、粘结剂混合后，压制成直径为10～15mm的球块。
所述金属化还原是指：将上述制成的球块状钒钛磁铁矿于80～90℃温度下干燥后装入转底炉内，用油、煤粉或气体燃料加热至1200～1400℃的温度下还原20～60分钟，总还原周期50～150分钟，得到金属化产品。
所述分离提取是指：将制得的金属化产品热装入电炉熔化分离，得到作为炼钢原料的铁水及钒钛渣熔分，从熔分的钒钛渣中再提取得到钒的氧化物，提取钒后剩余的钛渣作为钛白粉生产的原料。
所述钒钛磁铁矿包括钒钛磁铁矿铁精矿、钛精矿或其他复合铁矿。
所述还原剂选用无烟煤、或褐煤、或烟煤等各种煤粉，还原剂的配入量根据钒钛磁铁矿中的铁含量确定，即还原铁需要理论耗碳量的105％～120％。
所述钒钛磁铁矿矿粉及煤粉粒度在-200目的占60～90％。
所述添加剂选用钠盐或钾盐，添加量为矿粉量的3～5％。
所述粘结剂选用有机粘结剂，如聚乙烯醇和羧甲基纤维素等，浓度在0.3～1％。
所述电炉选用电弧炉或感应电炉。
本发明与高温氧化钠化焙烧还原法、高温还原法及冷固球团直接还原法等现有技术相比，其优点在于：
1、由于本发明的还原温度比竖炉(800～1200℃)、回转窑(1050℃以下)、冷固球团直接还原(1100～1150℃)等直接还原温度高，因此本发明还原反应速度快，还原时间短，总还原周期比高炉(6～7h)、回转窑(4～5h)、隧道窑(4～6h)、竖炉(3～4h)、冷固球团直接还原(3～4h)的生产周期大大缩短；
2、本发明金属化率高达90％以上，钒钛回收率高达到90％以上；生产效率高，环境污染小，社会效益和经济效益显著。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1所示，将钒钛磁铁矿精矿(成分为：TFe 58.64％，FeO 19.69％，TiO2 11.06％，V2O5 0.71％，Cr2O3 0.021％，Co 0.010％，Ni 0.0015％，SiO2 1.68％，Al2O3 3.13％，CaO 0.38％，MgO 1.78％，S 0.093％，P 0.021％。磨矿粒度为：-200目粒级量85％。)、煤粉(成分为：灰分9.93％，挥发分10.49％，固定碳78.19％，热值30.75MJ/kg；煤粉粒度为：-120目占86％，煤粉配入量为：230kg/t铁精矿)、添加剂(Na2CO3，配入量为矿粉的3～5％)、粘结剂(羧甲基纤维素，浓度为：0.3～0.5％，用量为矿粉的0.025～0.03％)按比例混合后压制成直径为10～15mm的球状，在80℃下干燥后装入转底炉内，炉子温度控制在1200℃，60分钟还原后，冷却取出，总还原周期为150分钟，金属化率达到95％，然后在电炉内熔化分离，得到铁水脱硫后炼钢，钒钛渣成分为：FeO 1.23％，TiO255％±，V2O5 3.63％。可作为提取钒钛原料。熔分后铁回收率96％以上，钒钛回收率大于95％。
实施例2
如图1所示，将钒钛磁铁矿精矿(成分为：TFe 59.98％，FeO 20.06％，TiO2 10.97％，V2O5 0.76％，Cr2O3 0.023％，Co 0.012％，Ni 0.011％，SiO2 1.52％，Al2O3 3.05％，CaO 0.19％，MgO 1.70％，S 0.018％，P 0.024％。铁精矿粒度为：-200目粒级量84～87％。)、煤粉(成分为：灰分8.62％，挥发分17.73％，固定碳73.47％，S 0.56％，粒度为-200目粒级量70～75％，煤粉配入量为260kg/t铁精矿)、添加剂(Na2CO3，配入量为矿粉的4～6％)、粘结剂(羧甲基纤维素，浓度为0.5％左右，用量为矿粉的0.03～0.035％)按比例混合后压制成直径为10～15mm的球状，在＜90℃下干燥后装入转底炉内，炉内温度为1300℃左右，还原时间50分钟，冷却取出，总还原周期为125分钟，金属化率达到95％，然后在电炉内熔化分离，得到铁水脱硫后炼钢，钒钛渣成分为：FeO 1.29％，TiO256％±，V2O5 3.89％。可作为提取钒钛原料。熔分后铁回收率96％以上，钒钛回收率大于95％。
实施例3
如图1所示，将钒钛磁铁矿精矿(成分为：TFe 56.36％，FeO 23.67％，TiO2 13.58％，V2O5 0.55％，Cr2O3 0.002％，Co 0.014％，Ni 0.008％，SiO2 1.17％，Al2O3 3.86％，CaO 0.21％，MgO 3.03％，S 0.24％，磨矿粒度为：-200目粒级量85％。)、煤粉(高挥发分的褐煤，成分为：C58.20％，V32.63％，A8.44％，S0.83％；煤粉粒度为：-120目占80％～85％；煤粉配入量为：280kg/t铁精矿)、添加剂(Na2CO3，配入量为矿粉的3～5％)、粘结剂(聚乙烯醇，浓度为：1％，用量为矿粉的0.03～0.035％)按比例混合后压制成直径为10～15mm的球状，干燥后装入转底炉内，炉子温度控制在1400℃，35分钟还原后，冷却取出，总还原周期为90分钟，金属化率达到93％，然后在电炉内熔化分离，得到铁水脱硫后炼钢，钒钛渣成分为：FeO 1.59％，TiO2 56％，V2O5 2.27％。可作为提取钒钛原料。熔分后铁回收率96％以上，钒钛回收率大于95％。
Claims (10)
1、一种从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法，工艺步骤包括矿粉造球、金属化还原及分离提取，其持征在于金属化还原是将造球后的钒钛磁铁矿矿粉用转底炉进行直接还原。
2、根据权利要求1所述的方法，其持征在于所述矿粉造球是指：将钒钛磁铁矿矿粉、还原剂、添加剂、粘结剂混合后，压制成直径为10～15mm的球块。
3、根据权利要求1所述的方法，其持征在于所述金属化还原是指：将上述制成的球块状钒钛磁铁矿于80～90℃温度下干燥后装入转底炉内，用油、煤粉或气体燃料加热至1200～1400℃的温度下还原20～60分钟，总还原周期为50～150分钟，得到金属化产品。
4、根据权利要求1所述的方法，其持征在于所述分离提取是指：将制得的金属化产品热装入电炉熔化分离，得到作为炼钢原料的铁水及钒钛渣熔分，从熔分的钒钛渣中再提取得到钒的氧化物，提取钒后剩余的钛渣作为钛白粉生产的原料。
5、根据权利要求1或2所述的方法，其持征在于所述还原剂选用无烟煤、或褐煤、或烟煤各种煤粉。
6、根据权利要求5所述的方法，其持征在于所述还原剂的配入量根据钒钛磁铁矿中的铁含量确定，即还原铁需要理论耗碳量的105％～120％。
7、根据权利要求1或2所述的方法，其持征在于所述钒钛磁铁矿矿粉及煤粉粒度在-200目的占60～90％。
8、根据权利要求2所述的方法，其持征在于所述添加剂选用钠盐或钾盐，添加量为矿粉量的3～5％。
9、根据权利要求2所述的方法，其持征在于所述粘结剂选用有机粘结剂，如聚乙烯醇或羧甲基纤维素，浓度在0.3～1％。
10、根据权利要求4所述的方法，其持征在于所述电炉选用电弧炉或感应电炉。
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