利用煅燒、氧化堿浸、脫泥及磁選釩鈦磁鐵精礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種釩鈦磁鐵精礦的選礦工藝，尤其涉及一種利用煅燒、氧化堿浸、脫 泥及磁選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素的復(fù)合礦，是以含鐵、釩、鈦為主的共生的磁鐵礦。 而釩鈦磁鐵精礦是釩鈦磁鐵礦經(jīng)過選礦獲得的產(chǎn)物之一，其中釩以類質(zhì)同象賦存于鈦磁鐵 礦中，置換高價(jià)鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe30 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2Fe0*Ti 0 2、鈦鐵礦Fe0 ?Ti0 2、鋁鎂尖晶石（Mg，F(xiàn)e) (Al，F(xiàn)e)20 4】形成的復(fù)合體。例如，中 國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦和選鐵后的釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 見表1，釩鈦磁鐵礦原礦和釩鈦磁鐵礦精礦物相分析結(jié)果分別見表2和表3。
[0003] 表1中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠原礦和釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果
表2中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
表3中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦精礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
世界上釩鈦磁鐵礦資源豐富，全世界儲(chǔ)量達(dá)400億噸以上，中國儲(chǔ)量達(dá)98. 3億噸。釩 鈦磁鐵礦石中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，礦石中的Ti0 2主要賦存于粒狀鈦鐵礦和鈦磁鐵 礦中。一般情況下，約57%的鈦賦存于鈦磁鐵礦〇1^6110 3*1^630 4)中，約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦（FeTi0 3)中，由于釩鈦磁鐵礦礦石組成復(fù)雜，性質(zhì)特殊，因而這類礦石的綜合 利用是國際一直未徹底解決的一大難題。釩鈦磁鐵礦礦物的這種賦存特點(diǎn)決定了采用物理 選礦方法無法從礦石的源頭實(shí)現(xiàn)鈦、鐵的有效分離，造成釩鈦磁鐵礦石經(jīng)物理選礦后，鐵精 礦品位低（TFe〈55%)，鐵精礦中的鈦在煉鐵過程完全進(jìn)入高爐渣（Ti0 2含量達(dá)22%以上） 形成玻璃體，Ti0 2失去了活性而無法經(jīng)濟(jì)回收，同時(shí)，鈦回收率低只有18%。因此用物理 的選礦方法選別鈦鐵礦石大大降低了鈦和鐵單獨(dú)利用的價(jià)值。
[0004] 中國是世界上第一個(gè)以工業(yè)規(guī)模從復(fù)雜釩鈦磁鐵礦中綜合提取鐵、釩、鈦的國家， 但由于一般的物理方法不能從根本上改變鐵、鈦致密共生的賦存特性，因此，采用通常的重 選法、磁選法、浮選法等物理選礦方法進(jìn)行鈦、鐵分離，效率低，很難選出品位高而雜質(zhì)少的 鈦精礦或鐵精礦；同時(shí)，Ti02回收效率不高，釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)過選礦分離后，約54%的Ti02 進(jìn)入鐵精礦，這些Ti02經(jīng)高爐冶煉后幾乎全部進(jìn)入渣相，形成TiO2含量20~24%的高爐 渣；另外，由于鐵精礦中的S、Si、Al等雜質(zhì)含量也過高，上述原因不僅造成冶煉高爐利用系 數(shù)低、能耗大、鈦資源浪費(fèi)，而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0005]CN2011100879566公開了 "一種鈦鐵礦的選礦方法"，是將釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)磨礦、 堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選得到鈦精礦和鐵精礦的方法。該方法將含鐵32. 16%和含 Ti0212. 11%的f凡鈦磁鐵礦原礦通過磨礦、堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選處理，形成了含 鐵59. 30%鐵精礦和含Ti0220. 15%的鈦精礦。由于該方法是針對(duì)鈦鐵礦原礦而言，原礦Si02、 A1203、CaO、MgO等脈石礦物含量高，堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、A1203等礦物身上，堿浸 過程中形成了與鈦相似的堿浸后化合物，堿浸鈦鐵原礦消耗的NaOH堿量是469Kg/t原礦， 成本高；而且鈦鐵原礦堿浸后形成的鈦化合物，與石英等脈石礦物堿浸后形成的硅的化合 物，要想在后續(xù)的磁選中實(shí)現(xiàn)有效分離是十分困難的，這也制約了鈦鐵原礦堿浸后鐵精礦 品位和鈦精礦品位的提高。同時(shí)，該方法采用兩次磨礦過程改變礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)，增 加了該方法的復(fù)雜程度和工序成本。總之，用該種方法過程復(fù)雜，而且處理過程中堿消耗量 大、成本高；同時(shí)，無法獲得更高品位的鐵精礦和鈦精礦。
[0006]CN201410164282. 9公開了一種"利用煅燒、堿浸、脫泥及磁選再選f凡鈦磁鐵精 礦的方法"，該發(fā)明將釩鈦磁鐵精礦按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO,然后在800°C~ 1400°C的溫度下進(jìn)行煅燒20~60分鐘，再將煅燒產(chǎn)品置于堿溶液中堿浸，然后將堿浸濾餅 形成礦漿進(jìn)行脫泥作業(yè)，再將脫泥后的沉砂進(jìn)行磁選，分別得到TFe含量為63%~68%鐵精 礦、Ti02含量為35%~50%鈦精礦。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩鈦磁鐵精礦進(jìn)行高效選別，但由于反 應(yīng)中單純采用堿浸，在300~370°C溫度下反應(yīng)0. 5~5小時(shí)，化學(xué)反應(yīng)溫度較高，時(shí)間較長， 且反應(yīng)后SiOjPTiO2含量高達(dá)3%，雜質(zhì)含量較高，致使高爐利用系數(shù)降低，增加了煉鐵成 本；該發(fā)明方法中堿耗較高，且堿浸產(chǎn)物鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率小于80kg/T原礦，鈦酸鈉 或鈦酸鉀產(chǎn)率較低致使鈦資源利用率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服上述選礦方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在物理和化學(xué)選礦 方法有效結(jié)合的基礎(chǔ)上，提供一種成本低、回收質(zhì)量和效率高且操作性好的利用煅燒、氧化 喊浸、脫泥及磁選f凡欽磁鐵精礦的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)f凡欽磁鐵精礦中欽、鐵進(jìn)彳丁尚效分尚，提 尚了入爐如鐵品位，減少進(jìn)入尚爐Ti02、S、Si、A1等雜質(zhì)的含量，提尚尚爐利用系數(shù)，減少尚 爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，提高了 1102資源綜合利用率，同時(shí)降低了NaOH或KOH消 耗量，減少了環(huán)境污染。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種利用煅燒、氧化堿浸、脫泥及磁選釩鈦磁鐵精礦的方法，其特征在于包括如下步 驟： 1) 煅燒 將TFe含量范圍為50%~55%，Ti02含量范圍為10%~15%，Si02含量為3%~6%、A1203含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO， 在800°C~1400°C的溫度下進(jìn)行煅燒20~60分鐘，形成煅燒產(chǎn)品A; 2) 氧化堿浸 將步驟1)中的煅燒產(chǎn)品A置于質(zhì)量濃度為5%~52%的堿溶液中，加入氧化劑，然后在 220°C~330°C的溫度下堿浸反應(yīng)0. 5~2小時(shí)，得濾液和堿浸濾餅B，所述的濾液給入回收 處理系統(tǒng)； 3)脫泥 將步驟2)中的堿浸濾餅B加水配制成質(zhì)量濃度為21%~25%的礦漿進(jìn)行脫泥作業(yè)，得 到沉砂C和溢流D; 4)磁選 將步驟3)中的沉砂C加水制成質(zhì)量濃度30%~36%的礦漿進(jìn)行磁選，選別出磁選精礦E和磁選尾礦F，所述的磁選精礦E為TFe含量范圍為64%~69%的最終鐵精礦，磁選尾礦 F與溢流D合并為Ti02含量范圍為36%~52%的最終鈦精礦。
[0009] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、K0H水溶液或NaOH和K0H混合水溶液中的任意一 種。
[0010] 所述的氧化劑為02或11 202, 02加入量為2〇~l2〇psi、H 202加入量為5〇~2〇Okg/t給 礦0
[0011] 所述的脫泥作業(yè)采用纟3~5米的脫泥斗進(jìn)行脫泥作業(yè)。
[0012] 所述的磁選采用0. 13T~0. 16T的筒式磁選機(jī)進(jìn)行磁選。
[0013] 所述的磁選采用0? 03T~0? 05T的磁力脫水槽進(jìn)行磁選。
[0014] 所述的磁選分別采用0? 13T~0? 16T的筒式磁選機(jī)和0? 03T~0? 05T磁力脫水槽 進(jìn)行兩段磁選。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 鍛燒過程利用CaO部分代替堿浸過程中堿液消耗，減少了后續(xù)堿浸工序中NaOH或K0H的消耗量20%~30% ;由于CaO價(jià)格是NaOH價(jià)格的1/5~1/6,是K0H價(jià)格的1/20,因此可 大大降低生產(chǎn)成本。
[0016] 氧化堿浸的過程對(duì)釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、A1等元素進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)，形成了 相應(yīng)的鹽，使釩鈦磁鐵精礦中的鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F的形式。與釩鈦磁鐵精礦不同的是，鈦鐵礦 原礦中SiOjPA1 203的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩鈦磁鐵精礦中SiO2和A1 203含量，其中鈦鐵礦原礦 中Si02>20%、Al203>7%，釩鈦磁鐵精礦中Si02〈6%、Al203〈6%。在堿浸鈦鐵礦原礦過程中，由于 堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、A1203等礦物上，使得堿浸釩鈦磁鐵精礦比堿浸鈦鐵礦原礦 堿用量更少，同時(shí)〇 2的引入使含S化合物氧化，氧化了FeTiO3，加速了反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫 度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，效果更好，大大降低能耗和設(shè)備投資。例如，煅燒后，用NaOH氧化堿浸 時(shí)，本發(fā)明消耗的堿量小于50kg/t精礦，比堿浸原礦消耗的堿量469kg/t原礦降低了 9倍 以上。比未通入氧氣的堿浸消耗的堿量降低了 10kg/t精礦；02的引入使堿浸反應(yīng)溫度最低 降至220°C，反應(yīng)時(shí)間小于2小時(shí)。
[0017]另外，該方法中氧化堿浸的反應(yīng)產(chǎn)物為鈦酸鈉或鈦酸鉀，鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率 大于100kg/T原礦，鈦酸鈉或鈦酸鉀存在于最終產(chǎn)物鈦精礦中，由掃描電鏡觀察鈦精礦的 顯微結(jié)構(gòu)可知有大量晶須，如圖4、5、6所示。鈦酸鉀和鈦酸鈉的晶須具有優(yōu)異的性質(zhì)和廣 泛的應(yīng)用，主要的實(shí)用特征與性能為：具有優(yōu)良的顯微增強(qiáng)和填充能力；優(yōu)異的耐磨損及 摩擦滑動(dòng)性能；優(yōu)良的表面平滑性及高的尺寸精度和穩(wěn)定性；成型性能好，對(duì)加工設(shè)備和 模具磨損?。烩佀徕浘ы毜氖袌鰞r(jià)位6. 5~15萬/噸。鈦酸鉀和鈦酸鈉還廣泛用于藥芯焊 絲、不銹鋼焊條、低氫焊條、交直流兩用焊條。作為焊條添加劑，鈦酸鈉的市場價(jià)位1. 8萬/ 噸，該方法有效提高了Ti02資源綜合利用率。
[0018] 脫泥過程按礦物的粒度和比重分級(jí)，堿浸后生成的鈦化合物比磁鐵礦物的粒度 細(xì)，比重小，鈦鐵的比重差異較大，實(shí)現(xiàn)了鈦鐵的有效分離。
[0019] 再加上磁選，磁選是利用不同礦物磁性差異進(jìn)行分選的。堿浸使鈦從磁鐵礦晶格 中解離出，鈦生成了無磁性的鈦化合物，因此依據(jù)磁鐵礦與鈦化合物磁性差異，即可采用簡 單的磁選法將鈦鐵分離，使鐵精礦品位由50%~55%提高到64%~69%，同時(shí)分離出的鐵精 礦中S含量大幅降低，由0. 50%以上降至小于0. 10%，Si02含量由3%~6%降至1%以下， A1203含量由3%~6%降至1. 8%以下，TiO2含量由12%以上降至6