專利名稱：一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法。
背景技術(shù)：
釩鈦磁鐵礦是一種以鐵、釩和鈦為主，伴生多種有價元素，如鉻、鈷、鎳、銅、鈧、鎵和鉬族元素等的多元共生鐵礦，由于鐵鈦緊密共生，釩以類質(zhì)同象的形式賦存于鈦磁鐵礦中。我國的釩鈦磁鐵礦資源儲量居世界前列，主要分布在攀西、承德和馬鞍山地區(qū)。攀西作為我國釩鈦資源最為富集的地區(qū)，現(xiàn)已探明釩鈦磁鐵礦遠景儲量超過100億噸，其中含鐵 31億噸，含Ti028. 73億噸，含V2051579萬噸，承德地區(qū)已探明儲量近82億噸，其中含鐵13 億噸、含V205750萬噸、含Ti023500萬噸，因此，綜合利用我國儲量豐富的釩鈦磁鐵礦資源， 將資源優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟優(yōu)勢，對于促進我國國民經(jīng)濟建設(shè)具有重要意義。利用釩鈦磁鐵礦進行傳統(tǒng)的高爐煉鐵，必須要求使用大量的鐵礦來進行規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)生大量爐渣，同時傳統(tǒng)工藝對焦煤量需求極大，只利用冶煉了釩鈦磁鐵礦中的鐵，部分回收了釩鈦，其資源利用率較低，形成的二次資源性固體廢棄物量大而用途不廣， 造成了一定的環(huán)境問題。從冶煉工藝角度上看，一方面，雖然高爐冶煉在今后相當長一段時間內(nèi)還是煉鐵工藝的主要方法，但焦煤數(shù)量逐漸短缺，直接還原技術(shù)作為一種不依賴焦煤， 節(jié)能環(huán)保，適應(yīng)性強的非高爐還原技術(shù)勢必將得到大力的發(fā)展和推廣。但截至目前，將直接還原_高效選分工藝應(yīng)用于處理釩鈦磁鐵礦的研究還鮮有報道，相關(guān)研究尚待深入。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前國內(nèi)釩鈦磁鐵礦冶煉技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明了一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法，目的是不依賴焦煤和炭焦，高效并直接將釩鈦磁鐵礦中的鐵、釩、鈦分離開，不產(chǎn)生二次廢棄物和環(huán)境污染。實現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案，按照以下步驟進行
(1)將釩鈦磁鐵礦精礦粉與還原劑干燥混合，磨細至-0.074mm，加入總質(zhì)量3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，放入球磨罐中干混24h后，在3(T50Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入帶蓋坩堝中，鋪上煤粉，將坩堝放入還原爐內(nèi)于1250-1350°C還原6(T300min，控制還原的C/0摩爾比為1.2 1.4 ；
(2)將還原產(chǎn)物冷卻至室溫，破碎至0.074mm,在12(T240KA/m磁場強度下磁選分離 lOmin，得到含有釩和鐵的磁性產(chǎn)物部分和含鈦的非磁性產(chǎn)物部分。其中所述的還原劑是無煙煤或煙煤。形成的坯料中，按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦精礦粉80-85%，還原劑15-20%。所述的磁性產(chǎn)物中，鐵的品位為85-90%，鐵的回收率為90-95%，按質(zhì)量百分比，釩的含量為0. 26-0. 36% ；所述的非磁性產(chǎn)物中，按質(zhì)量百分比，TiO2含量為15-22% ；按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦中60-70%的釩進入磁性產(chǎn)物中，60-70%的鈦進入非磁性產(chǎn)物中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點和有益效果是
(1)本發(fā)明采用煙煤或無煙煤作為還原劑，取代傳統(tǒng)工藝的焦煤冶煉，并且保證了釩鈦磁鐵礦還原的金屬化率和回收率，分別達到90%以上和95%左右；
(2)本發(fā)明采用直接還原-磁選分離的工藝，實現(xiàn)了鐵、釩和鈦的初步分離，原礦中 609Γ70%的釩進入磁性產(chǎn)物中，609Γ70%的鈦進入非磁性產(chǎn)物；
(3)操作簡單，能耗較低，傳統(tǒng)還原方法需多次配加還原劑和冷卻劑等材料，冶煉溫度較高，且礦料需熔融后進行反應(yīng)，生成的爐渣粘稠，爐壁沾渣，爐襯侵蝕嚴重，大大降低了工業(yè)爐的使用壽命；本發(fā)明操作簡單，冶煉過程不許添加任何材料，反應(yīng)溫度低，能耗小，固相下進行反應(yīng)，不產(chǎn)生爐渣。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例所用釩鈦磁鐵精礦是河北鋼鐵股份有限公司承德分公司生產(chǎn)的，其主要化學成分見表1。釩鈦磁鐵精礦的礦物組成主要為磁鐵礦、鈦鐵礦、少量鎂鐵尖晶石和釩磁鐵礦，其中鐵主要以磁鐵礦形式和鈦鐵礦形式存在，鈦主要存在于鈦鐵礦中，釩存在于釩磁鐵礦中。表1釩鈦磁鐵精礦的主要化學成分(質(zhì)量分數(shù)/%)
組分 |TFe IFeO ITiO2 ISiO2 IAl2O3 IMgO |CaO IV2O5 |P |S 含量％|58. 61 |27. 63 |7. 01 |3. 2 |3. 0 |l. 35 |θ. 92 |θ. 291 |θ. 028 |θ. 19
本實施例選用的還原劑為北京門頭溝區(qū)京煤集團的無煙煤粉和內(nèi)蒙古神化實業(yè)有限
公司的煙煤粉。一般直接還原用煤要求為固定碳含量大于45%，焦渣特性為2以下，揮發(fā)
份含量9 35%之間，灰熔點高出還原溫度10(Tl5(rC，其中電阻爐冶煉用煤要求固定碳含量
越高越好，灰分和揮發(fā)份含量越低越好。表2為兩種還原用煤的主要成分與物化性能分析結(jié)果。表2實施例用煤粉工業(yè)分析__
煤種 I固定碳I揮發(fā)份Vdaf% I灰分Ad% I硫份St, d% I彈筒發(fā)熱量(MJ/Kg)
無煙煤粉 82. 49 9. 20_8. 78 0. 30_28. 35_
粉丨62. 12 丨33.64丨4.29 |θ. 16丨30. 57
由表2中的分析檢測數(shù)據(jù)可知，實施例用煤滿足作為直接還原用煤的要求。另外，為確
保還原過程中樣品周圍具有良好的還原氣氛及防止還原產(chǎn)物發(fā)生二次氧化，需將樣品包裹
在煤粉中，所用外配煤粉種類與還原用煤相同。為了使物料間緊密接觸和坯料具有一定的強度，本實施例對粉料進行冷壓成型， 并使用3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑。本發(fā)明實施例中采用升降式MoSi2電阻爐對鈦釩磁鐵礦進行還原。實施例1
將釩鈦磁鐵礦和無煙煤煤粉按質(zhì)量比80 20混勻干燥后，磨細至-0. 074mm,按質(zhì)量百分比，加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機中，干混24小時后在50Mpa的成型壓力下成型造塊，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1350°C還原60min，C/0摩爾比為1. 2，還原完成后，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm，然后放入磁選管中，在220KA/m的強磁場下進行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離，獲得鐵品位為87. 41%的直接還原鐵，鐵回收率達94. 99%，磁選分離后的磁性產(chǎn)物中金屬V含量為0. 36% ；TiO2的含量為17. 75%，原礦中63%的V進入磁性產(chǎn)物中，65%的Ti進入非磁性產(chǎn)物中。實施例2
將釩鈦磁鐵礦和無煙煤粉按質(zhì)量比85:15混合干燥后，磨細至-0. 074mm,按質(zhì)量百分比，加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機中，干混 24小時后在30Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1300°C還原180min，C/0摩爾比為1. 4，還原完成后，還原后得到金屬還原率達到94. 48%，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm,然后放入磁選管中，在240KA/m的強磁場下進行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離后，鐵回收率為90. 78%，磁性部分中V含量為0. 27%，非磁性部分中V含量為1. 01%, 60%釩進入磁性產(chǎn)物部分，非磁性部分中TiO2 含量為21. 03%, 70%Ti進入非磁性產(chǎn)物部分。實施例3
將釩鈦磁鐵礦和煙煤粉按質(zhì)量比80:20混合干燥后，磨細至-0. 074mm，按質(zhì)量百分比， 加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機中，干混24 小時后在40Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1250°C還原300min，C/0摩爾比為1. 2，還原完成后，還原后得到金屬還原率達到85. 68%，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm,然后放入磁選管中，在200KA/m的強磁場下進行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離后，得到鐵品位86. 85%的直接還原鐵，回收率92. 03%,磁性產(chǎn)物中金屬V含量為0. 26%，63%的V進入磁性產(chǎn)物部分，非磁性產(chǎn)物部分中V含量為1. 07%, TiO2含量為15. 23%, 60%的Ti進入非磁性產(chǎn)物部分。
權(quán)利要求
1.一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法，其特征在于按照以下步驟進行(1)將釩鈦磁鐵礦精礦粉與還原劑干燥混合，加入總質(zhì)量3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，磨細至-0. 074mm，放入球磨罐中干混24h后，在3(T50Mpa的壓力下模壓成型，形成坯料，將坯料放入帶蓋坩堝中，鋪上煤粉，將坩堝放入還原爐內(nèi)于1250-1350°C還原6(T300min，控制還原的C/0摩爾比為1.2 1.4;(2)將還原產(chǎn)物冷卻至室溫，還原礦金屬化率為85、4%，將還原礦破碎至-0.074mm，在 20(T240KA/m磁場強度下磁選分離lOmin，得到含有釩和鐵的磁性產(chǎn)物部分和含鈦的非磁性產(chǎn)物部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的還原劑是無煙煤或煙煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的坯料中，按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦精礦粉80-85%，還原劑15-20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的磁性產(chǎn)物中，鐵的品位為85-90%，鐵的回收率為90-95%，按質(zhì)量百分比，釩的含量為 0. 26-0. 36%;所述的非磁性產(chǎn)物中，按質(zhì)量百分比，TiO2含量為15-22%;按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦中60-70%的釩進入磁性產(chǎn)物中，60-70%的鈦進入非磁性產(chǎn)物中。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法。將鐵精礦粉和煤粉磨細混勻后壓模成型，坯料放入密閉帶蓋坩堝并埋入煤粉中，于1250-1350℃，60min~300min，C/O摩爾比為1.2~1.4的條件下直接還原氧化鐵，使其脫氧生成金屬鐵，得到金屬化率達85~94%的還原產(chǎn)物，冷卻后的還原產(chǎn)物破碎后磁選分離得到品位85~90%的鐵粉和含鈦60~70%鈦渣。本發(fā)明的技術(shù)方案實現(xiàn)了鐵、釩和鈦的初步分離，經(jīng)磁選后，原料中約60~70%的釩進入磁性產(chǎn)物中，60%~70%的鈦留在非磁性產(chǎn)物中，鐵回收率能達到90~95%。
文檔編號C22B1/02GK102430472SQ20111044135
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者夏溢, 姜濤, 段培寧, 薛向欣 申請人:東北大學