一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法。本發(fā)明的利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法，包括以下步驟：1）將高鉻型釩鈦磁鐵精礦與含碳還原劑及添加劑混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦：含碳還原劑：添加劑的質(zhì)量比為100:2～20:0～10；2）將步驟1）的混合物料進(jìn)行部分還原，還原溫度為1000～1300℃，還原時(shí)間為1～10h，得到金屬化物料；3）將步驟2）得到的金屬化物料破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm，進(jìn)行磁選分離，獲得鐵精粉和釩鉻鈦渣。本發(fā)明首次提出采用部分還原技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)鐵與鈦、釩和鉻的分離。本發(fā)明的釩鉻鈦渣易于后續(xù)處理提取鈦、釩和鉻，從而有望大幅提高資源回收率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕法冶金領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]四川攀西地區(qū)是我國(guó)最大的釩鈦磁鐵礦基地，其TiO2儲(chǔ)量占世界鈦資源儲(chǔ)量的35%以上，占國(guó)內(nèi)已探明儲(chǔ)量的90%以上，主要集中分布在攀枝花、白馬、紅格和太和四個(gè)礦區(qū)。紅格礦區(qū)的釩鈦磁鐵礦是目前國(guó)內(nèi)最大的釩鈦磁鐵礦礦床，儲(chǔ)量高達(dá)35.45億噸。與攀枝花釩鈦磁鐵精礦相比，紅格高鉻型釩鈦磁鐵精礦的鐵、鈦和釩元素的含量相當(dāng)，且伴生的鉻元素含量較高。鉻的品位(Cr2O30.5%~2%)是攀枝花釩鈦磁鐵精礦的8~10倍。
[0003]目如，聞絡(luò)型I凡欽磁鐵精礦的綜合利用方法主要有兩種:聞爐路線(xiàn)和直接還原路線(xiàn)。在高爐路線(xiàn)中(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利CN101020970A)，將高鉻型釩鈦磁鐵精礦通過(guò)高爐或電爐冶煉獲得含鉻、釩的鐵水。但該方法得到的含鈦爐渣難以回收利用，不僅造成資源浪費(fèi)，由于鉻的存在還存在導(dǎo)致環(huán)境惡化的風(fēng)險(xiǎn)。直接還原路線(xiàn)又可以分為“先釩后鐵”法(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利CN102061397A)和“先鐵后釩”法(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利CN101082068A、CN101294242A)。在“先釩后鐵”法中，高鉻型釩鈦磁鐵精礦與鈉鹽混合并在高溫下氧化焙燒，再用水浸取其中的釩、鉻，水浸后的殘?jiān)c煤粉混合造球后，在轉(zhuǎn)底爐或電爐中進(jìn)行直接還原。該方法工藝流程長(zhǎng)，能耗高，且加入的鈉鹽在高溫下分解釋放有害氣體，污染環(huán)境。在“先鐵后釩”法中，高鉻型釩鈦磁鐵精礦經(jīng)配料壓球干燥后，進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行直接還原，再將得到的金屬化球團(tuán)裝入電爐進(jìn)行熔化分離。但中國(guó)專(zhuān)利CN101082068A沒(méi)有說(shuō)明直接還原和熔化分離的工藝條件，而中國(guó)專(zhuān)利CN101294242A采用轉(zhuǎn)底爐還原-電爐熔化分離-電爐吹氧冶煉三步高溫過(guò)程，流程復(fù)雜，能耗高。
[0004]已有的關(guān)于聞絡(luò)型(Cr2O30.5%~2%)|凡欽磁鐵精礦的專(zhuān)利文獻(xiàn)基本上都是聞溫還原以及釩鉻鐵水吹煉的方法，而一般直接還原-熔分過(guò)程為使鐵鈦完全分離，普遍采用深度還原的方式，未見(jiàn)有采用部分還原技術(shù)制備釩鉻鈦渣，以實(shí)現(xiàn)鐵與鈦、釩和鉻分離的專(zhuān)利或文獻(xiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)目前高爐煉鐵-轉(zhuǎn)爐煉鋼傳統(tǒng)工藝中鈦、釩和鉻資源利用率低、能耗高以及環(huán)境污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，提供一種具有工業(yè)操作性、能耗低的一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法。
[0006]本發(fā)明的利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法，包括以下步驟:
[0007]I)將高鉻型釩鈦磁鐵精礦與含碳還原劑及添加劑混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦:含碳還原劑:添加劑的質(zhì)量比為100:2~20:0~10 ;
[0008]2)將步驟I)的混合物料進(jìn)行部分還原，還原溫度為1000~1300°C，還原時(shí)間為I~IOh,得到金屬化物料；[0009]3)將步驟2)得到的金屬化物料破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm,進(jìn)行磁選分離，獲得鐵精粉和釩鉻鈦渣。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的制備釩鉻鈦渣的方法，步驟I)所述高鉻型釩鈦磁鐵精礦的TFe的質(zhì)量含量大于40%, TiO2的質(zhì)量含量大于9%, V2O5的質(zhì)量含量大于0.4%, Cr2O3的質(zhì)量含量大于0.5% ;步驟I)所述含碳還原劑優(yōu)選為無(wú)煙煤、煙煤、褐煤、焦炭中的一種或幾種。根據(jù)本發(fā)明的制備釩鉻鈦渣的方法，步驟I)所述的添加劑為碳酸鈉、碳酸鉀、四硼酸鈉、氟化鈉、硅酸鈉堿金屬鹽中的任一種或幾種。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的制備釩鉻鈦渣的方法，步驟2)所述金屬化物料的金屬化率為30%~80%。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的制備釩鉻鈦渣的方法，步驟3)所述磁選分離的磁場(chǎng)強(qiáng)度為200~2000奧斯特。磁選分離后的釩鉻鈦渣中鈦、釩和鉻的回收率分別均大于93% ;所述的鐵精粉中的TFe的質(zhì)量含量大于90% ;所述的釩鉻鈦渣中的TFe的質(zhì)量含量小于35% ;所述的釩鉻鈦渣的物相更不穩(wěn)定，與高溫熔分得到的鈦渣相比，更利于鈦資源高效提取。
[0013]現(xiàn)有直接還原-電爐熔分流程由于采用高溫熔分過(guò)程，能耗高，且得到的鈦渣物相很穩(wěn)定，通常需要進(jìn)行活化后提取鈦資源。常見(jiàn)的活化手段包括鈉化焙燒、機(jī)械活化和微波強(qiáng)化等。這不僅大大增加了設(shè)備投資，還大大增加了工藝的能耗。針對(duì)這些問(wèn)題，本發(fā)明采用部分還原-磁選分離技術(shù)，不僅避免了高溫熔分過(guò)程，還能控制釩、鉻的走向與鈦一致，得到的釩鉻鈦渣的物相相對(duì)不穩(wěn)定，易于后續(xù)處理提取鈦、釩和鉻。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0015](I)本發(fā)明首次提出采用部分還原技術(shù)，即控制還原程度的方法，能實(shí)現(xiàn)鐵與鈦、釩和鉻的分離，為綜合利用高鉻型釩鈦磁鐵礦提供了一條有效的途徑。
[0016](2)本發(fā)明的磁選分`離中，鈦、釩和鉻的回收率均高于93%，資源利用率高。
[0017](2)本發(fā)明的鐵精粉的TFe的質(zhì)量含量大于90%，是優(yōu)質(zhì)的煉鋼原料。
[0018](3)本發(fā)明的釩鉻鈦渣是通過(guò)磁選分離得到的。與電爐熔分得到的鈦渣相比，釩鉻鈦渣的礦相結(jié)構(gòu)更不穩(wěn)定，易于后續(xù)處理提取鈦、釩和鉻，從而有望大幅提高資源回收率。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明的利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]實(shí)施例1
[0021]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為55%，TiO2的質(zhì)量含量為12.1%，V205的質(zhì)量含量為0.53%, Cr2O3的質(zhì)量含量為1.10%)與無(wú)煙煤及碳酸鈉混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦、無(wú)煙煤和碳酸鈉的重量比為100:8:2.5 ;得到的混合物料在1200°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為2小時(shí)，得到金屬化率為70%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm,在600奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離,獲得TFe的質(zhì)量含量為93.5%的鐵精粉和TFe、Ti02、V205和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為21.5%,27.5%、1.10%和2.10%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為96.5%，釩的回收率為94.2%，鉻的回收率為93.8%。[0022]實(shí)施例2
[0023]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為55%，TiO2的質(zhì)量含量為12.1%，V2O5的質(zhì)量含量為0.53%,Cr2O3的質(zhì)量含量為1.10%)與煙煤及四硼酸鈉混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦、煙煤和四硼酸鈉的重量比為100:20:3 ;得到的混合物料在1300°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為I小時(shí)，得到金屬化率為80%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm，在1000奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離，獲得TFe的質(zhì)量含量為95.5%的鐵精粉和TFe、Ti02、V205和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為18.6%,29.5%、1.03%和1.75%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為95.7%，釩的回收率為93.9%，鉻的回收率為93.1%。
[0024]實(shí)施例3
[0025]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為47.2%，TiO2的質(zhì)量含量為10.5%，V2O5的質(zhì)量含量為1.20%, Cr2O3的質(zhì)量含量為0.58%)與褐煤混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦和焦炭的重量比為100:2 ;得到的混合物料在1000°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為10小時(shí)，得到金屬化率為30%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于
0.074mm,在2000奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離，獲得TFe的質(zhì)量含量為90.1%的鐵精粉和TFe、Ti02、V2O5和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為34.8%、15.5%、1.52%和0.80%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為94. 3%，釩的回收率為92.1%，鉻的回收率為91.8%。
[0026]實(shí)施例4
[0027]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為40.5%，TiO2的質(zhì)量含量為9.2%，V2O5的質(zhì)量含量為0.86%，Cr2O3的質(zhì)量含量為0.75%)與無(wú)煙煤及硅酸鈉混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦、無(wú)煙煤和硅酸鈉的重量比為100:10:1 ;得到的混合物料在1150°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為4小時(shí)，得到金屬化率為62%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm,在200奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離，獲得TFe的質(zhì)量含量為97.5%的鐵精粉和TFe、TiO2, V2O5和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為18.8%,20.5%、
1.21%和1.07%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為93.2%，釩的回收率為91.5%，鉻的回收率為90.9%ο
[0028]實(shí)施例5
[0029]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為47.2%，TiO2的質(zhì)量含量為10.5%，V2O5的質(zhì)量含量為1.20%, Cr2O3的質(zhì)量含量為0.58%)與焦炭及硅酸鈉混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦、焦炭和硅酸鈉的重量比為100:6.5:4 ;得到的混合物料在1200°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為2小時(shí)，得到金屬化率為76%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm，在800奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離，獲得TFe的質(zhì)量含量為94.7%的鐵精粉和TFe、TiO2, V2O5和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為17.8%,25.4%、2.04%和1.17%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為92.8%，釩的回收率為90.6%，鉻的回收率為90.3%。
[0030]實(shí)施例6
[0031]將高鉻型釩鈦磁鐵精礦(TFe的質(zhì)量含量為40.5%，TiO2的質(zhì)量含量為9.2%，V205的質(zhì)量含量為0.86%，Cr2O3的質(zhì)量含量為0.75%)與無(wú)煙煤及四硼酸鈉混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦、無(wú)煙煤和添加劑的重量比為100:4:10 ;得到的混合物料在1000°C下進(jìn)行部分還原，還原時(shí)間為10小時(shí)，得到金屬化率為45%的金屬化物料；得到的金屬化物料經(jīng)破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm，在1600奧斯特的磁場(chǎng)強(qiáng)度下進(jìn)行磁選分離，獲得TFe的質(zhì)量含量為92.1%的鐵精粉和TFe、TiO2, V2O5和Cr2O3的質(zhì)量含量分別為24.3%、17.5%、
1.41%和1.27%的釩鉻鈦渣；此工藝中鈦的回收率為95.8%，釩的回收率為93.9%，鉻的回收率為93.5%ο
[0032]當(dāng)然，本發(fā)明還可以有多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根 據(jù)本發(fā)明的公開(kāi)做出各種相應(yīng)的改變和變型，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用高鉻型釩鈦磁鐵精礦制備釩鉻鈦渣的方法，包括以下步驟: 1)將高鉻型釩鈦磁鐵精礦與含碳還原劑及添加劑混合制備混合物料，其中，釩鈦磁鐵精礦:含碳還原劑:添加劑的質(zhì)量比為100:2~20:0~10 ; 2)將步驟I)的混合物料進(jìn)行部分還原，還原溫度為1000~1300°C，還原時(shí)間為I~10h，得到金屬化物料； 3)將步驟2)得到的金屬化物料破碎、磨細(xì)至粒度90%小于0.074mm，進(jìn)行磁選分離，獲得鐵精粉和釩鉻鈦渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟I)所述高鉻型釩鈦磁鐵精礦的TFe的質(zhì)量含量大于40%, TiO2的質(zhì)量含量大于9%, V2O5的質(zhì)量含量大于0.4%,Cr2O3的質(zhì)量含量大于0.5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟I)所述含碳還原劑為無(wú)煙煤、煙煤、褐煤、焦炭中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟I)所述的添加劑為碳酸鈉、碳酸鉀、四硼酸鈉、氟化鈉、硅酸鈉堿金屬鹽中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟2)所述金屬化物料的金屬化率為30%~80%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟3)所述磁選分離的磁場(chǎng)強(qiáng)度為200~2000奧 斯特。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟3)所述的磁選分離后的釩鉻鈦渣中鈦、釩和鉻的回收率分別均大于93%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟3)所述的鐵精粉中的TFe的質(zhì)量含量大于90%。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備釩鉻鈦渣的方法，其特征在于，步驟3)所述的釩鉻鈦渣中的TFe的質(zhì)量含量小于35%。
【文檔編號(hào)】C22B1/02GK103757199SQ201310654831
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】齊濤, 趙龍勝, 王麗娜, 陳德勝, 于宏?yáng)|, 曲景奎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所