專利名稱:一種自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本申請涉及一種釩鈦磁鐵礦綜合利用的技術(shù)方法,具體涉及的是一種利用氯化物 自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法。
背景技術(shù):
當(dāng)前,我國釩鈦磁鐵礦的綜合利用主要是依靠的傳統(tǒng)的冶煉工藝,S卩,以高爐為主 體設(shè)備,通過焦炭和含鐵礦物在高溫下發(fā)生氧化還原反應(yīng),冶煉出含釩鐵水,再經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉 獲得釩渣和半鋼,然后由釩渣提釩、半鋼進(jìn)一步煉鋼,這已經(jīng)是多年的成熟工藝,并在攀枝 花鋼鐵公司得到了充分的實(shí)施。但是原礦中的鈦資源僅僅是通過選礦流程少量回收,大 部分的鈦元素隨釩鈦鐵精礦進(jìn)入高爐,經(jīng)冶煉后又幾乎全部進(jìn)入高爐渣中,且高爐渣中的 TiO2含量偏低(約22%),回收利用比較困難。以攀鋼為例,目前其高爐流程中的鐵、釩、鈦 元素回收率分別為60%、39%和10%,鈦回收率明顯偏低,釩的回收率也不十分高。另外,現(xiàn)行鈦生產(chǎn)工藝主要利用“克勞爾法”工藝技術(shù),該種工藝需要對鈦礦石進(jìn) 行氯化處理,而在實(shí)際處理過程中必將產(chǎn)生大量的氯化廢棄物,如要對這些氯化廢棄物進(jìn) 行無害化處理,需要花費(fèi)大量的資金;如不處理,則對環(huán)境造成很大的污染,危害人的健康 和生命。
發(fā)明內(nèi)容
本申請?zhí)岢隽死冒üI(yè)氯化廢棄物的氯化物氯化處理釩鈦磁鐵礦的工藝流 程,目的在于通過該工藝不僅可以實(shí)現(xiàn)鐵、釩、鈦的綜合回收,而且可使氯化廢棄物得到無 害化處理,從而實(shí)現(xiàn)資源的有效節(jié)約和環(huán)境的充分友好。眾所周知,在1100K溫度條件下的Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優(yōu)勢區(qū)域圖(見圖1) 中,存在著一個Ti-V-Fe-Cl-O五元體系的VOCl3 (g)與TiO2(S)、Fe2O3(S)化合物共同穩(wěn)定 存在的區(qū)域,這一區(qū)域即為圖1中的陰影區(qū)域A。由此可見,氯化提釩時在1100K溫度條件 下控制氣氛使之處于A區(qū)之內(nèi),S卩,VOCl3 (g)與Ti02(S)、Fe203(S)化合物共同穩(wěn)定存在的區(qū) 域,可使釩元素以州(13氣體形式從固相Ti02、Fe203化合物中分離出來,S卩,實(shí)現(xiàn)釩元素V與 鐵元素Fe、鈦元素Ti的有效分離。本項(xiàng)發(fā)明采用的是氯化提釩的工藝流程,具體包括1.經(jīng)選礦獲得釩鈦磁鐵精礦和尾礦,并從尾礦中按照常規(guī)方法提取鈦精礦進(jìn)而制 備鈦白;2.將釩鈦磁鐵精礦、氯化劑和少許石墨粉混合壓塊,這里所說的氯化劑是指所有 的氯化物或工業(yè)氯化廢棄物,其中,以FeCl3和含有FeCl3成分較高的工業(yè)氯化廢棄物為宜; 依靠一定比例的石墨粉還原劑以其控制氧勢,改變氯化物的添加量以其控制氯勢;另外,為 了使原料能很好的成型,還需要配加一定比例的熔劑,其中以CaCl2為宜;一般而言,為了達(dá)到比較理想的氯化效果,造塊時物料中的氯化劑、熔劑同釩鈦 磁鐵精礦中所含有的V2O5按摩爾比為3 3 1,同時為了控制氧勢還需加入與V2O5含量為等摩爾當(dāng)量的還原劑石墨粉,即氯化劑熔劑V2O5 石墨粉之間的摩爾比應(yīng)為 3:3:1: 1較為合理;3.氯化提釩焙燒。在氬氣保護(hù)下,1100K 1300K的溫度區(qū)間對釩鈦磁鐵精礦進(jìn) 行2 3小時的氯化提釩焙燒,使釩鈦磁鐵精礦中的釩元素被氯化成VOCl3氣體并收集起 來,而鐵、鈦元素以Fe2O3和TiO2兩種固體氧化物狀態(tài)存在,即,通過氯化過程使釩元素與鐵 元素、鈦元素實(shí)現(xiàn)有效分離;4.將經(jīng)氯化提釩處理后的含鈦鐵礦在1373K 1400K溫度下通入氫氣H2等還原 性氣體進(jìn)行中溫固態(tài)還原,制得海綿鐵;5.把鐵與含有TiO2彡50wt%的高鈦渣在1800K 1850K下進(jìn)行高溫熔化分離。
圖1為1100K溫度條件下Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優(yōu)勢區(qū)域圖,其中,圖中右上角 存在的A區(qū)域(即,陰影部分)是Ti-V-Fe-Cl-O五元體系的VOCl3 (g)與TiO2 (s)、Fe203 (s) 化合物共同穩(wěn)定存在的區(qū)域。
具體實(shí)施例方式圖1示出了在1100K溫度條件下的Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優(yōu)勢區(qū)域圖,其中,存 在著一個Ti-V-Fe-Cl-O五元體系的VOCl3 (g)與TiO2(S)、Fe2O3(S)化合物共同穩(wěn)定存在的 區(qū)域,這一區(qū)域即為圖1中的陰影區(qū)域A。由此可見,氯化提釩時在1100K溫度條件下控制氣氛使之處于A區(qū)之內(nèi),艮口, VOCl3(g)與Ti02(S)、Fe203 (S)化合物共同穩(wěn)定存在的區(qū)域,可使釩元素以VOCl3氣體形式從 固相Ti02、Fe2O3化合物中分離出來,即,實(shí)現(xiàn)釩元素V與鐵元素Fe、鈦元素Ti的有效分離。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例,氯化提釩的具體工藝流程包括1.經(jīng)選礦獲得釩鈦磁鐵精礦和尾礦,并從尾礦中按照常規(guī)方法提取鈦精礦進(jìn)而制 備鈦白;2.將釩鈦磁鐵精礦、氯化劑和少許石墨粉混合壓塊,這里所說的氯化劑是指所有 的氯化物或工業(yè)氯化廢棄物,其中,以FeCl3和含有FeCl3成分較高的工業(yè)氯化廢棄物為宜; 依靠一定比例的石墨粉還原劑以其控制氧勢,改變氯化物的添加量以其控制氯勢;另外,為 了使原料能很好的成型,還需要配加一定比例的熔劑,其中以CaCl2為宜;一般而言,為了達(dá)到比較理想的氯化效果,造塊時物料中的氯化劑、熔劑同釩鈦 磁鐵精礦中所含有的V2O5按摩爾比為3 3 1,同時為了控制氧勢還需加入與V2O5含 量為等摩爾當(dāng)量的還原劑石墨粉,即氯化劑熔劑V2O5 石墨粉之間的摩爾比應(yīng)為 3:3:1: 1較為合理;3.氯化提釩焙燒。在氬氣保護(hù)下,1100K 1300K的溫度區(qū)間對釩鈦磁鐵精礦進(jìn) 行2 3小時的氯化提釩焙燒,使釩鈦磁鐵精礦中的釩元素被氯化成VOCl3氣體并收集起 來,而鐵、鈦元素以Fe2O3和TiO2兩種固體氧化物狀態(tài)存在,即,通過氯化過程使釩元素與鐵 元素、鈦元素實(shí)現(xiàn)有效分離;4.將經(jīng)氯化提釩處理后的含鈦鐵礦在1373K 1400K溫度下通入氫氣H2等還原 性氣體進(jìn)行中溫固態(tài)還原,制得海綿鐵;
5.把鐵與含有TiO2彡50wt%的高鈦渣在1800K 1850K下進(jìn)行高溫熔化分離。下面,將描述根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例1將氯化劑FeCl3、熔劑CaCl2與釩鈦磁鐵精礦中所含有的V2O5按摩爾比 配制為3 3 1,同時為了控制氧勢加入與V2O5等摩爾當(dāng)量的還原劑石墨粉,即 FeCl3 CaCl2 V2O5 C 之間的摩爾比為 3 3 1 1。將FeCl3、CaCl2、石墨粉及釩鈦磁鐵精礦充分機(jī)械混合壓塊,其中,壓塊時的壓制力 為40MPa,壓制時間為2min,試樣幾何尺寸為20mmX8mm。在1100K、氬氣氛圍條件下進(jìn)行氯 化焙燒,氯化時間為2小時,將氯化后的固態(tài)物質(zhì)在1373K、氫還原氣氛條件下固態(tài)還原0. 5 小時,然后再升溫至1800K將渣鐵分離。本項(xiàng)工藝鐵的回收率為87. 68%,提釩率為95%, 高爐渣中含TiO2為51wt%0實(shí)施例2使用工業(yè)氯化廢棄物(海綿鈦生產(chǎn)工藝中流化床氯化法制備TiCl4后的塵泥,主 要組成為63% FeClx, 16% AlCl3,10% MgCl2 (摩爾含量))作為氯化提釩的氯化劑,按工業(yè) 氯化廢棄物中FeCl3 CaCl2 V2O5 C的摩爾比為3 3 1 1配制,其他氯化提釩工 藝參數(shù)同實(shí)例1,最終氯化提釩率為91%。同時實(shí)現(xiàn)回收鐵、鈦資源并使工業(yè)氯化廢棄物達(dá) 到無害化處理。本項(xiàng)發(fā)明實(shí)了鐵、釩、鈦的全面綜合回收利用,同時在使用工業(yè)氯化廢棄物為氯化 劑時,氯化廢棄物轉(zhuǎn)為有用物質(zhì),減少了環(huán)境污染的同時,實(shí)現(xiàn)了變廢為寶。(1)本項(xiàng)發(fā)明提出利用氯化物對釩鈦磁鐵礦進(jìn)行氯化提釩的工藝,新穎獨(dú)特;(2)進(jìn)一步提高釩鈦磁鐵礦綜合回收利用率,實(shí)現(xiàn)鐵、釩、鈦等有價(jià)元素的同時 回收;其中鐵的回收率為87% 92%,提釩率為95% 98%,高爐渣中的含TiO2含量為 51% 53wt%,最終鈦的回收率也將達(dá)到70% 75% ;(3)采用工業(yè)氯化廢棄物作為氯化劑,為氯化廢棄物無害化處理提供了新的途徑。
權(quán)利要求
一種自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法,該方法以釩鈦磁鐵礦精礦粉為主要原料,其特征在于原料中還要加入氯化劑、熔劑和石墨粉并一同造塊,其加入量按氯化劑∶CaCl2∶原料中的V2O5∶石墨粉之間的摩爾比應(yīng)為3∶3∶1∶1,然后在1100K~1300K的溫度范圍內(nèi),氬氣氛圍條件下對經(jīng)造塊后的物料進(jìn)行2~3小時的氯化提釩焙燒,收得含釩氣體后對余下的固體物料實(shí)行中溫固態(tài)還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法,其特征在于,所述的 氯化劑指所有的氯化物和含有氯化物的廢氣物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法,其特征在于,所述氯 化劑為FeCl3。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法,該方法依據(jù)Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優(yōu)勢圖中存有VOCl3(g)、TiO2(s)、Fe2O3(s)三種化合物共同穩(wěn)定存在的A區(qū)域這一理論基礎(chǔ),以普通的釩鈦磁鐵礦精礦粉為主要原料,其特征在于原料中還要依據(jù)釩鈦磁鐵礦精中五氧化二釩V2O5的含量按比例加入氯化劑如FeCl3、熔劑CaCl2和石墨碳并一同造塊,然后在1100K~1300K的溫度范圍內(nèi)氬氣保護(hù)氣氛中對經(jīng)造塊后的物料進(jìn)行2~3小時的氯化提釩焙燒,收取含釩氣體后對余下的固體物料實(shí)行中溫固態(tài)還原。實(shí)施本項(xiàng)發(fā)明可大幅度提高鐵、釩、鈦的收得率,節(jié)約資源,友好環(huán)境。
文檔編號C22B34/12GK101906531SQ20101023265
公開日2010年12月8日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者盧金文, 孫瑜, 沈峰滿, 鄭海燕, 魏國 申請人:東北大學(xué)