專利名稱：一種自釩鈦磁鐵礦中提取鐵、釩、鈦的方法
技術領域：
本申請涉及一種釩鈦磁鐵礦綜合利用的技術方法，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：
當前，我國釩鈦磁鐵礦的綜合利用主要是依靠的傳統的冶煉工藝，S卩，以高爐為主 體設備，通過焦炭和含鐵礦物在高溫下發生氧化還原反應，冶煉出含釩鐵水，再經轉爐吹煉 獲得釩渣和半鋼，然后由釩渣提釩、半鋼進一步煉鋼，這已經是多年的成熟工藝，并在攀枝 花鋼鐵公司得到了充分的實施。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入高爐，經冶煉后又幾乎全部進入高爐渣中，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，現行鈦生產工藝主要利用“克勞爾法”工藝技術，該種工藝需要對鈦礦石進 行氯化處理，而在實際處理過程中必將產生大量的氯化廢棄物，如要對這些氯化廢棄物進 行無害化處理，需要花費大量的資金；如不處理，則對環境造成很大的污染，危害人的健康 和生命。

發明內容
本申請提出了利用包括工業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現鐵、釩、鈦的綜合回收，而且可使氯化廢棄物得到無 害化處理，從而實現資源的有效節約和環境的充分友好。眾所周知，在1100K溫度條件下的Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優勢區域圖(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)化合物共同穩定 存在的區域，這一區域即為圖1中的陰影區域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區之內，S卩，VOCl3 (g)與Ti02(S)、Fe203(S)化合物共同穩定存在的區 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，實現釩元素V與 鐵元素Fe、鈦元素Ti的有效分離。本項發明采用的是氯化提釩的工藝流程，具體包括1.經選礦獲得釩鈦磁鐵精礦和尾礦，并從尾礦中按照常規方法提取鈦精礦進而制 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 的氯化物或工業氯化廢棄物，其中，以FeCl3和含有FeCl3成分較高的工業氯化廢棄物為宜； 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為 3:3:1: 1較為合理；3.氯化提釩焙燒。在氬氣保護下，1100K 1300K的溫度區間對釩鈦磁鐵精礦進 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存在，即，通過氯化過程使釩元素與鐵 元素、鈦元素實現有效分離；4.將經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 性氣體進行中溫固態還原，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五元體系優勢區域圖，其中，圖中右上角 存在的A區域(即，陰影部分)是Ti-V-Fe-Cl-O五元體系的VOCl3 (g)與TiO2 (s)、Fe203 (s) 化合物共同穩定存在的區域。
具體實施例方式圖1示出了在1100K溫度條件下的Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優勢區域圖，其中，存 在著一個Ti-V-Fe-Cl-O五元體系的VOCl3 (g)與TiO2(S)、Fe2O3(S)化合物共同穩定存在的 區域，這一區域即為圖1中的陰影區域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區之內，艮口， VOCl3(g)與Ti02(S)、Fe203 (S)化合物共同穩定存在的區域，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，實現釩元素V與鐵元素Fe、鈦元素Ti的有效分離。根據本發明的實施例，氯化提釩的具體工藝流程包括1.經選礦獲得釩鈦磁鐵精礦和尾礦，并從尾礦中按照常規方法提取鈦精礦進而制 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 的氯化物或工業氯化廢棄物，其中，以FeCl3和含有FeCl3成分較高的工業氯化廢棄物為宜； 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為 3:3:1: 1較為合理；3.氯化提釩焙燒。在氬氣保護下，1100K 1300K的溫度區間對釩鈦磁鐵精礦進 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存在，即，通過氯化過程使釩元素與鐵 元素、鈦元素實現有效分離；4.將經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 性氣體進行中溫固態還原，制得海綿鐵；
5.把鐵與含有TiO2彡50wt%的高鈦渣在1800K 1850K下進行高溫熔化分離。下面，將描述根據本發明的具體實施例。實施例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、氬氣氛圍條件下進行氯 化焙燒，氯化時間為2小時，將氯化后的固態物質在1373K、氫還原氣氛條件下固態還原0. 5 小時，然后再升溫至1800K將渣鐵分離。本項工藝鐵的回收率為87. 68%，提釩率為95%， 高爐渣中含TiO2為51wt%0實施例2使用工業氯化廢棄物(海綿鈦生產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 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 藝參數同實例1，最終氯化提釩率為91%。同時實現回收鐵、鈦資源并使工業氯化廢棄物達 到無害化處理。本項發明實了鐵、釩、鈦的全面綜合回收利用，同時在使用工業氯化廢棄物為氯化 劑時，氯化廢棄物轉為有用物質，減少了環境污染的同時，實現了變廢為寶。(1)本項發明提出利用氯化物對釩鈦磁鐵礦進行氯化提釩的工藝，新穎獨特；(2)進一步提高釩鈦磁鐵礦綜合回收利用率，實現鐵、釩、鈦等有價元素的同時 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到70% 75% ；(3)采用工業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為3∶3∶1∶1，然后在1100K～1300K的溫度范圍內，氬氣氛圍條件下對經造塊后的物料進行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行中溫固態還原。
2.根據權利要求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.根據權利要求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Ti-V-Fe-Cl-O五元體系優勢圖中存有VOCl3(g)、TiO2(s)、Fe2O3(s)三種化合物共同穩定存在的A區域這一理論基礎，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的溫度范圍內氬氣保護氣氛中對經造塊后的物料進行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行中溫固態還原。實施本項發明可大幅度提高鐵、釩、鈦的收得率，節約資源，友好環境。
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 優先權日2010年7月21日
發明者盧金文, 孫瑜, 沈峰滿, 鄭海燕, 魏國 申請人:東北大學