專利名稱：一種從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種從釩鈦磁鐵礦中回收釩、鉻、鈦、鐵的方法，特 別是從含鉻、鈦較高的高鈦鉻型釩鈦磁鐵礦或精礦中綜合回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法。
背景技術(shù)：
我國釩鈦磁鐵礦儲量巨大，特別是四川省攀枝花西昌地區(qū)蘊(yùn)藏著豐富的釩鈦磁鐵 礦資源，它是世界上少有的多金屬共生礦，有多種有價元素達(dá)到提取標(biāo)準(zhǔn)，例如，伴生在攀 枝花釩鈦磁鐵礦中的釩和鈦的儲量分別占全國的63%和91%，有些鐵礦石中同時含有釩 鉻鈦鐵等共生元素。攀西釩鈦磁鐵礦的儲量及礦石類型均世界著名，與其伴生的多種有價 元素是現(xiàn)代高技術(shù)新材料的支撐材料，具有極高的經(jīng)濟(jì)價值和社會價值。但是由于攀枝花 釩鈦磁鐵礦本身具有的多金屬共生的特點(diǎn)和特殊的冶金特性，幾十年來人們一直以提鐵為 中心，大量伴生的比鐵價值更高的稀貴元素在傳統(tǒng)鋼鐵生產(chǎn)流程中白白流失了。過去利用釩鈦磁鐵礦工業(yè)生產(chǎn)的只有回收釩，而鐵等不利用；或者只回收釩和鐵 兩種元素，而鈦等不利用兩種工藝路線。采用只提釩的原料特點(diǎn)是對釩鈦磁鐵礦礦石或精 礦中V2O5的含量要求高，我國釩鈦磁鐵礦大多是低品位礦，含釩量高的釩鈦磁鐵礦很少，因 此，從精礦只回收釩而鐵等不利用的工藝流程在我國無工業(yè)價值。攀枝花礦綜合利用的實(shí) 際工業(yè)生產(chǎn)上只回收了鐵和釩，但是產(chǎn)生的高爐渣中含有較豐富的鈦，幾乎全部廢棄，既浪 費(fèi)資源又污染環(huán)境。近年來，人們越來越重視攀枝花釩鈦磁鐵礦資源全方位綜合利用技術(shù)的研究和實(shí) 驗，出現(xiàn)了一系列專利技術(shù)。高鉻釩鈦磁鐵礦提取鉻釩氧化物的方法Q00710048726. 2)介紹了一種先提鐵后 從鐵水中回收釩鉻的工藝流程，先將礦石或精礦用高爐或電爐冶煉出含釩鉻的鐵水，然后 再用轉(zhuǎn)爐吹煉出含釩鉻渣，再從釩鉻渣中回收釩鉻。該方法沒有說明回收釩鉻的工藝條件， 也沒有介紹如何分離出V2O5的工藝條件，其中加入銨鹽調(diào)節(jié)PH值就能得到三氧化二鉻的說 法違反基本技術(shù)常識，而且釩鉻的回收率低，只有44. 8-51. 2%。綜合回收釩鈦磁鐵精礦中鐵、釩、鈦的方法Q00710202813.9)公開了一種用精 礦先提釩后提鐵鈦的方法，首先是將釩鈦磁鐵礦精礦添加重量為5% -9%的鈉鹽，造球， 1200 1300°C氧化焙燒25-60分鐘，水浸提釩，提釩后殘渣含有鐵和鈦，再磨碎、配入煤粉 和粘結(jié)劑，造球，入轉(zhuǎn)底爐還原、用電爐熔化分離得到鐵水和鈦渣。該工藝流程的原料使用 的是含V2O5為0. 769%的攀枝花白馬精礦，只能回收釩、鈦、鐵，沒有考慮提鉻；需要兩次造 球成本較高；還要采用轉(zhuǎn)底爐-電爐兩步方法分離鐵和鈦，流程復(fù)雜；另外提釩配入添加劑 優(yōu)選采用硫酸鈉，硫酸鈉焙燒中放出氣體，污染環(huán)境。長期以來國內(nèi)外冶金工作者為了經(jīng)濟(jì)地綜合回收釩鈦磁鐵礦中的有價元素，做過 不懈的努力，但是到目前為止，國內(nèi)外釩鈦磁鐵冶煉的生產(chǎn)實(shí)踐和試驗結(jié)果證明，尚未找到 一種工藝上合理可行、經(jīng)濟(jì)上合算且可有效回收釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦、鉻的工藝流程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種先用精礦提釩鉻后分離鈦鐵的方法，特別適用于含鈦和鉻較 高的釩鈦磁鐵礦，能更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保地全方位綜合利用釩鈦磁鐵礦中的有益元素，全面回收 釩、鉻、鈦、鐵，而且經(jīng)濟(jì)合理、回收利用率高，開辟了有效地全面提取釩鈦磁鐵礦資源中多 種稀貴金屬元素的新途徑。本發(fā)明的另一個目的是克服專利2007102(^813. 7等現(xiàn)有技術(shù)只能回收釩、鈦、
鐵、不能提取鉻的缺陷，而且根本無需兩次造球，分離鐵和鈦也無需先在轉(zhuǎn)底爐還原然后在 電爐分離，顯著簡化了工藝流程，降低了能耗和生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的所采用的技術(shù)方案是一種從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，該方法依次包括以下具體步 驟步驟A 選取 Cr2O3 >0.5%，V205+Cr203 總量> 1 %，TiO2 > 12%的釩鈦磁鐵礦石 或精礦破碎至粉料；步驟B 向步驟A所得的粒狀粉料中加入鈉鹽添加劑制成混合粉料，所述鈉鹽添加 劑為碳酸鈉和硝酸鈉的混合鈉鹽；步驟C 將步驟B所得的混合粉料置于回轉(zhuǎn)窯或多膛爐內(nèi)，以900 1100°C的溫度 氧化焙燒2 3小時，使釩、鉻都轉(zhuǎn)化為可熔性鹽；步驟D 將步驟C焙燒后的熟料用熱水浸出，從溶液中分離釩和鉻，得到五氧化二 釩和三氧化二鉻兩種產(chǎn)品；將浸出后得到的含鐵和鈦的殘渣送入步驟權(quán)或者步驟肪中處 理；步驟fe 向步驟D中浸出后的含鐵和鈦的殘渣中配入煤粉混合、壓制成球團(tuán)，所述 球團(tuán)在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，然后選礦分離得到磁性鐵粉和非磁性含TW2 > 50%的提鈦原料；或 者，步驟肪將步驟D中浸出后得到的含鐵和鈦的殘渣在電爐內(nèi)還原分離，得到鐵水和含 TiO2 > 50%的鈦渣作為提鈦的原料。其中，上述步驟A中所述的粒狀粉料是將釩鈦磁鐵礦石或精礦破碎至-200目在 70% -80%的粒度。其中，上述步驟B中所述的鈉鹽添加劑的配入總重量為步驟A中的釩鈦磁鐵礦石 或精礦中V205+Cr203總重量的5-7倍。其中，上述硝酸鈉配入重量為混合鈉鹽總重量的10% 20%。其中，上述步驟D中所述的從溶液中分離釩和鉻是用酸性銨鹽沉釩，還原中和沉
淀氫氧化鉻。其中，上述步驟fe中所述的將浸出后的含鐵和鈦的殘渣配入煤粉量為殘渣重量 的20% 25%。所述的轉(zhuǎn)底爐還原的工藝條件是1300 1350°C，8-15分鐘。所述的選 礦分離鐵和鈦的工藝條件是磨礦粒度為-325目，磁場強(qiáng)度為400 500Gs。其中，上述步驟肪中所述的浸出后的含鐵和鈦的殘渣在電爐還原分離鐵和鈦的 工藝條件是加入煤粉在1500 1550°C還原，熔化分離出鐵水和鈦渣。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果1.針對攀西釩鈦磁鐵礦中釩鉻含量較高和釩鉻的經(jīng)濟(jì)價值比較高的特點(diǎn)，本發(fā)明 通過先提取釩、鉻，從含釩鉻的礦石或精礦中直接提取釩鉻，不需要高爐或電爐，也不需要吹煉(一般是轉(zhuǎn)爐)釩鉻渣。這樣不僅可以簡化提取釩鉻的工藝；同時比用含釩鉻鐵水吹 煉出的釩鉻渣提取釩鉻氧化物的總回收率提高了 20% (電爐鐵水提釩)和80% (高爐鐵 水提釩)以上。采用本發(fā)明方法處理釩鈦磁鐵礦精礦，鉻回收率>75%，釩回收率>80%， 鐵回收率> 85%，鈦回收率> 90%。本發(fā)明不僅大幅度提高了釩鉻的回收率，經(jīng)濟(jì)上也更合算。2.采用本發(fā)明的流程，僅要求將步驟B中所述的混合鈉鹽加入到釩鈦磁鐵礦石或 精礦的粉狀礦料中形成混合粉料即可，在本發(fā)明的步驟C焙燒過程前，并不要求對混合粉 料進(jìn)行造球或壓塊處理，簡化了流程。3.本發(fā)明采用粉料焙燒，水浸后可以充分與水溶液接觸，可溶性的釩酸鹽和鉻酸 鹽可迅速溶解于水中，有利于浸出率的提高。與先造球后通過焙燒、浸出，后續(xù)環(huán)節(jié)往往還 要破碎成粉料再浸出的已有工藝相比，本發(fā)明不必造球，簡化了工藝，降低了成本。4.本發(fā)明提取釩鉻后的殘渣中殘留有鈉氧化物，它對轉(zhuǎn)底爐還原有催化作用，并 有促進(jìn)還原鐵顆粒的聚合長大作用，有利于選礦分離鐵粉和鈦渣，技術(shù)上更合理。另外，本 發(fā)明流程中的鈉鹽選擇硝酸鈉和碳酸鈉的混合物，避免了傳統(tǒng)工藝大量使用硫酸鈉無法 回收鉻還釋放二氧化硫污染環(huán)境的問題，與碳酸鈉配合使用的少量硝酸鈉可在焙燒時放出 氧，作為氧化劑，有利于釩和鉻的氧化。5.本發(fā)明提取釩鉻后大大降低了殘留在渣中的釩鉻數(shù)量，降低了對殘渣只回收鐵 和鈦及后面的鈦、鐵分離的難度，而由于釩鉻含量低，提鈦的原料不影響鈦白的質(zhì)量。6.本發(fā)明如果采用轉(zhuǎn)底爐還原鐵+選礦分離鐵和鈦，就不再用電爐熔化分離鐵和 鈦，簡化了鈦、鐵分離工藝，使能耗更低。本發(fā)明也可采用與傳統(tǒng)的鈦鐵礦電爐冶煉鈦渣相 似的電爐分離鈦鐵，工藝簡單，更容易進(jìn)行。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖，其中分支a 為浸出殘渣用轉(zhuǎn)底爐直接還原、選礦分離方案；b 為浸出殘渣用電爐分離鐵、鈦方案。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖所示的流程圖，進(jìn)一步說明具體實(shí)施本發(fā)明方法的步驟、過程的實(shí) 施例。以攀枝花紅格礦區(qū)的高鈦鉻型釩鈦磁鐵礦為例，選取含TiO2 > 12%，含Cr2O3 > 0. 5 %，且V205+Cr203合量> 1 %的礦石或精礦為原料，本發(fā)明中所述的百分比均為重量百分 比。實(shí)施例1將攀枝花紅格釩鈦磁鐵礦鐵精礦磨碎至粉料，其中-200目占80%，精礦中含有 (重量百分比，％ wt) :TFe56. 7，Ti0212. 9，V2O5O. 58，Cr2O3L 11，取 IOOOg 磨碎的精礦，配入碳 酸鈉80g，硝酸鈉20g，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)900°C -1000°C氧化焙燒2. 5-3小時，熟料用80°C熱水浸 出，液固比為5 1，凈化后的浸出液用銨鹽沉釩法沉淀出多釩酸銨，煅燒后得到五氧化二 釩；釩的回收率為83%。沉釩后殘液用硫化鈉還原，調(diào)節(jié)pH值到堿性，沉淀出氫氧化鉻，煅燒后得到三氧化二鉻，鉻回收率為76%。浸出殘渣重量1050g，含有TFe55. 5%，Ti0212. 7%， Na202. 1 %，配入煤粉粒度< 0. 1mm，250g，壓制成球團(tuán)，在還原爐內(nèi)1300°C直接還原15min， 金屬化率為94. 0 %，金屬化球團(tuán)重量710g，磨碎至-325目，用磁選管500 磁選分離，得到 磁性鐵粉570g，含TFe91. 2%，鐵的回收率為91. 3%。非磁性部分227g，含Ti0253. 2%，鈦 的回收率為93.6%。實(shí)施例2將攀枝花紅格釩鈦磁鐵礦鐵精礦磨碎至-200目占70%，精礦中含有(重量百 分比，% wt) :TFe55. 2, Ti0213. 1，V2O5O. 58，Cr2O3O. 87，取 IOKg 磨碎的精礦，配入碳酸鈉 0. 9Kg，硝酸鈉0. lKg，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)1000-1100°C氧化焙燒2小時，熟料用70°C熱水浸出，液固 比為5 1，凈化后的浸出液用銨鹽沉釩法沉淀出多釩酸銨，煅燒后得到五氧化二釩；釩的 回收率為84. 5%。沉釩后殘液用硫化鈉還原，調(diào)節(jié)pH值到堿性，沉淀出氫氧化鉻，煅燒后 得到三氧化二鉻，鉻回收率為77. 5%0浸出殘渣重量10. 7Kg，含有TFe53. 5%,Ti0213. 0%, Na202. 3 %。殘渣在電爐內(nèi)用煤粉2. 2Kg在1550°C還原熔化分離，得到鐵水4. 94kg，含 MFe96%，鐵回收率 85. 6%,鈦· 2. 43kg,^ Ti0251. 2%,鈦回收率 94. 9%。在過去的工藝流程中存在一種偏見，認(rèn)為焙燒前必須造球，否則就會在回轉(zhuǎn)爐還 原過程中產(chǎn)生大量粉末致使回轉(zhuǎn)爐嚴(yán)重結(jié)圈。而本發(fā)明的工藝流程通過對破碎粒度、焙燒 用添加劑的精確選擇及配比、焙燒溫度、焙燒時間等工藝參數(shù)進(jìn)行有選擇地搭配控制，從而 克服了以上技術(shù)偏見。比如，根據(jù)我們研究，發(fā)現(xiàn)在1200°C以上焙燒爐料是極易燒結(jié)結(jié)圈 導(dǎo)致設(shè)備無法正常運(yùn)行的；還有的現(xiàn)有技術(shù)為了在提鉻時避免燒結(jié)，就選擇配入大量白云 石、石灰石等惰性物質(zhì)作為填充劑，卻沒有考慮到這種方案會對提釩非常不利，有些常規(guī)提 鉻的技術(shù)手段在應(yīng)用于提釩工藝時會產(chǎn)生毀滅性的結(jié)果，反之亦然。因此，我們通過實(shí)驗， 篩選出各參數(shù)的搭配控制及相互配合關(guān)系，以適應(yīng)較低的焙燒溫度、避免結(jié)圈，同時也降低 了耗能使焙燒順利進(jìn)行，保證了釩、鉻的共同的高回收。另外，根據(jù)分析結(jié)果顯示，由于本發(fā)明在步驟A中采用的添加劑方案，在步驟D的 鐵鈦復(fù)合氧化物殘渣中鈉殘留物約在2%，并且該鈉殘留物很容易與鈦氧化物結(jié)合，使鐵氧 化物被置換出來，有利于鐵的還原，降低還原溫度。同時，存在與步驟D中的鈉殘留物的熔 點(diǎn)低，在高溫下呈液態(tài)，具有流動性，使還原出來的鐵顆粒聚合并長大，有利于礦選分離鐵 和鈦。
權(quán)利要求
1.一種從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，該方法依次包括以下具體步驟步驟A 選取Cr2O3 > 0. 5%, V205+Cr203總量> 1%, TiO2 > 12%的釩鈦磁鐵礦石或精 礦破碎至粉料；步驟B 向步驟A所得的粉料中加入鈉鹽添加劑制成混合粉料，所述鈉鹽添加劑為碳酸 鈉和硝酸鈉的混合鈉鹽；步驟C 將步驟B所得的混合粉料置于回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，以900 1100°C的溫度氧化焙燒2 3小時，使釩、鉻都轉(zhuǎn)化為可熔性鹽；步驟D 將步驟C焙燒后的熟料用熱水浸出，從溶液中分離釩和鉻，得到五氧化二釩和 三氧化二鉻兩種產(chǎn)品；將浸出后得到的含鐵和鈦的殘渣送入步驟fe或者步驟肪中處理；步驟fe 向步驟D中浸出后的含鐵和鈦的殘渣中配入煤粉混合、壓制成球團(tuán)，所述球團(tuán) 在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，然后選礦分離得到磁性鐵粉和非磁性含TiO2 > 50%的提鈦原料；或者， 步驟肪將步驟D中浸出后得到的含鐵和鈦的殘渣在電爐內(nèi)還原分離，得到鐵水和含TW2 > 50%的鈦渣作為提鈦的原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟A中所述的粒狀粉料是將釩鈦磁鐵礦石或精礦破碎至-200目在70% -80%的粒度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟B中所述的鈉鹽添加劑的配入總重量為步驟A中的釩鈦磁鐵礦石或精礦中V205+Cr203 總重量的5-7倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在 于硝酸鈉配入重量為混合鈉鹽總重量的10% 20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟D中所述的從溶液中分離釩和鉻是用酸性銨鹽沉釩，還原中和沉淀氫氧化鉻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟fe中所述的將浸出后的含鐵和鈦的殘渣配入煤粉量為殘渣重量的20% 25%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟fe中所述的轉(zhuǎn)底爐還原的工藝條件是1300 1350°C，8-15分鐘。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟fe中所述的選礦分離鐵和鈦的工藝條件是磨礦粒度為-325目，磁場強(qiáng)度為400 500Gso
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，其特征在于 步驟肪中所述的浸出后的含鐵和鈦的殘渣在電爐還原分離鐵和鈦的工藝條件是加入煤 粉在1500 1550°C還原，熔化分離出鐵水和鈦渣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種從釩鈦磁鐵礦中回收利用有價元素的方法，包括將礦石或精礦破碎后配入鈉鹽、氧化焙燒，將釩和鉻轉(zhuǎn)化為可溶于水的釩酸鈉和鉻酸鈉，水浸到溶液中，從溶液中分離釩鉻得到五氧化二釩和三氧化二鉻產(chǎn)品。浸出后殘渣可配入煤粉造球，在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)還原，磁選分離鐵和鈦，得到磁性鐵粉可作為粉末冶金或煉鋼的原料，和含TiO2大于50％的非磁性產(chǎn)品作為提鈦的原料?；蛘邔⒔龊髿堅陔姞t內(nèi)將鐵還原，得到鐵水作為煉鋼的原料，和含TiO2大于50％的電爐爐渣作為提鈦的原料。本方法不僅工藝流程短，經(jīng)濟(jì)合算，而且鐵釩鈦鉻的回收率高。
文檔編號C22B34/22GK102061397SQ20101018862
公開日2011年5月18日 申請日期2010年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月2日
發(fā)明者俞勇, 張聲貴, 李華彬, 楊明飛, 楊紹利, 胡曉, 范先國, 陳厚生 申請人:四川龍蟒礦冶有限責(zé)任公司, 攀枝花學(xué)院