一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法
【專利摘要】本發明公開了一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，包括以下步驟：將釩鈦礦、硫酸鈉、還原劑和粘結劑混合并壓制成礦煤球團，將礦煤球團干燥后裝入轉底爐內并在1000～1300℃下焙燒20～60分鐘得到金屬化球團，轉底爐中為中性或微氧化性氣氛；將所得的金屬化球團破碎后進行浸出，浸出溫度為70～90℃，pH值控制為3～5，將浸出液過濾得到釩液；將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度在0.045mm以下，在磁場強度為0.3～0.5T的條件下進行一次磁選分離，得到的非磁性物料為第一富鈦料；將所得的磁性物料在磁場強度為0.02～0.04T的條件下進行二次磁選分離，得到的磁性物料為第一富鐵料；將二次磁選分離所得的非磁性物料通過球磨制漿和重選分離得到第二富鐵料和第二富鈦料。
【專利說明】一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及釩鈦礦的利用方法，更具體地講，涉及一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法。
【背景技術】
[0002]攀西釩鈦磁鐵礦資源豐富，如何實現鐵釩鈦資源的高效分離是最緊迫的研究課題。目前主要采用選礦分離鐵和鈦、高爐煉鐵、轉爐提釩煉鋼的傳統工藝，工藝流程長，中間副產物較多，對環境影響較顯著，而且可用資源的回收利用率較低，鈦的利用率僅45%左右。針對傳統工藝資源利用率較低的特點，攀鋼開展了釩鈦礦轉底爐預還原、電爐熔分分離鐵釩鈦的工藝，并建成了 10萬噸規模的中試線，但該工藝能耗較高，而且電爐爐襯侵蝕較快，存在較多不足。
[0003]國內釩鈦磁鐵礦資源綜合利用研究工作上世紀六十年代就已經開展，主要攻關釩鈦磁鐵礦的高爐強化冶煉，目前通過原料優化搭配，釩鈦磁鐵礦高爐冶煉技術已經成熟，但該工藝鈦資源分布在高爐渣中，無法對鈦進行回收利用，即使回收利用，技術難度較大，經濟性較差。同時也開展過釩鈦磁鐵礦鈉化球團氧化焙燒先提釩，后預還原金屬鐵、熔分分離鐵鈦的研究，工藝流程 較長，設備技術限制較多，最終沒有實現產業化。
[0004]2006年，攀鋼開展了釩鈦磁鐵礦礦煤球團轉底爐還原、電爐熔分、鐵水脫硫提釩的工藝研究，打通了工藝流程，可以實現鐵釩鈦的有效分離，并建成了年處理10萬噸鐵精礦規模的中試線，成功開展了多輪試驗，效果理想。但該工藝仍然存在能耗較高，設備不成熟的特點。
[0005]在國外，新西蘭和南非都采用回轉窯還原鐵精礦、電爐熔分的工藝，只回收了鐵和釩，鈦留在渣中用于其它建筑用途或堆放處理。
[0006]在國內的現有技術中，例如，中國專利申請CNl814813A公開了一種從釩鈦磁鐵礦中分離提取鐵、釩和鈦的方法以及中國專利申請CN101619371A公開了一種從釩鈦磁鐵礦中回收釩鈦鐵的方法，二者均公開了將釩鈦磁鐵礦通過制礦煤球團一轉底爐還原一熔分爐深還原熔分工藝來分離鐵釩鈦的工藝，該工藝已經在攀鋼和龍蟒集團建成中試線，但存在能耗高，熔分爐爐襯侵蝕嚴重等特點，需要改進。而中國專利CN102061397B則公開了一種從釩鈦磁鐵礦中回收利用釩、鉻、鈦、鐵的方法，包括將礦石或精礦破碎后配入鈉鹽、氧化焙燒，將釩和鉻轉化為可溶于水的釩酸鈉和鉻酸鈉，水浸到溶液中，從溶液中分離釩鉻得到五氧化二釩和三氧化二鉻產品。浸出后殘渣可配入煤粉造球，在轉底爐內還原，磁選分離鐵和鈦，得到磁性鐵粉可作為粉末冶金或煉鋼的原料，和含TiO2大于50%的非磁性產品作為提鈦的原料。該工藝為傳統北方流程，多次的焙燒使得流程長，能耗高。

【發明內容】

[0007]本發明的目的在于提供一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦同時分離提取的方法，以簡化工藝流程并降低能耗和成本。[0008]為了實現上述目的，本發明提供了一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，所述分離方法包括以下步驟:將80~100份釩鈦礦、5~30份硫酸鈉、15~30份還原劑和I~8份粘結劑混合并壓制成礦煤球團，將所述礦煤球團干燥后裝入轉底爐內并在1000~1300°C下焙燒20~60分鐘得到金屬化球團，其中，所述轉底爐中為中性或微氧化性氣氛；將所得的金屬化球團破碎后進行浸出，浸出溫度為70~90°C，pH值控制為3~5，然后將浸出液過濾澄清得到釩液；將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度在0.045mm以下，然后在磁場強度為0.3~0.5T的條件下進行一次磁選分離，得到的非磁性物料為第一富鈦料；再將所得的磁性物料在磁場強度為0.02~0.04T的條件下進行二次磁選分離，得到的磁性物料為第一富鐵料；最后將二次磁選分離所得的非磁性物料通過球磨制漿和重選分離得到第二富鐵料和第二富鈦料。[0009]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述釩鈦礦為釩鈦磁鐵精礦或鈦精礦，所述釩鈦礦的粒度〈0.1mm。
[0010]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述還原劑為焦粉、無煙煤粉或褐煤粉，所述還原劑的粒度〈0.1mm。
[0011]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述硫酸鈉為純度為90~99%的工業硫酸鈉，所述工業硫酸鈉的粒度〈0.1mm。
[0012]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述粘結劑為多糖類粘結劑、聚醇類粘結劑、羥甲基纖維素或堿金屬水玻璃。
[0013]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述礦煤球團是粒徑為10~30mm的圓形或橢圓形球團。
[0014]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，所述一次磁選分離和二次磁選分離采用轉鼓磁選機進行，所述重選分離采用搖床或螺旋溜槽進行。
[0015]根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的一個實施例，將所述釩液濃縮后采用銨鹽進行沉釩，將轉底爐產生的煙氣制備硫酸。
[0016]本發明與目前現有的冷固球團直接還原工藝、鈉化球團氧化焙燒工藝等現有工藝相比，具有以下優點:
[0017]①只通過一步還原即可將礦物中的鐵轉化為金屬鐵，釩轉化為可溶性鈉鹽，再通過浸出提釩和磁選重選結合方式分離鐵與鈦，實現三種元素的高效分離，避免了熔分爐高溫還原和熔分，降低能耗。同時含鈦料不經過高溫處理，酸溶性較好，可以采用傳統硫酸法工藝提鈦。
[0018]②富鐵料可以返回作為煉鐵煉鋼用鐵質原料，也可以進一步深加工鐵粉廣品。
[0019]③工業硫酸鈉為配套提釩工藝的副產物，產生量巨大，為該工藝提供了價廉易得的原料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的流程工藝圖。
【具體實施方式】
[0021]以下，參照附圖來詳細說明本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法。[0022]圖1是本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法的流程工藝圖。如圖1所示，根據本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法包括以下步驟:
[0023]首先進行配料，將80~100份釩鈦礦、5~30份硫酸鈉、15~30份還原劑和I~8份粘結劑混合并壓制成礦煤球團。其中，釩鈦礦可以為釩鈦磁鐵精礦、鈦精礦或其它釩鈦礦，釩鈦礦的粒度〈0.1mm。還原劑可以為焦粉、無煙煤粉或褐煤粉等，還原劑的粒度〈0.1mm，還原劑的作用是將釩鈦礦中的鐵還原成為金屬鐵。硫酸鈉可以為純度為90~99%的工業硫酸鈉，工業硫酸鈉的粒度〈0.1mm，采用工業硫酸鈉是因為其是配套提釩工藝的副產物，產生量大且廉價易得。粘結劑可以為多糖類粘結劑、聚醇類粘結劑、羥甲基纖維素或堿金屬水玻璃等，采用有機粘結劑與無機粘結劑均可，只要能夠使礦煤球團成型即可。由于粒度較小的原料有利于物料的混合、焙燒等后續處理步驟，故各原料的粒度以小于0.1mm為宜。優選地，礦煤球團是粒徑為10~30mm的圓形或橢圓形球團,便于加工。
[0024]其中，硫酸鈉的作用是在高溫下通過鐵礦中釩等的催化發生分解并產生硫氧化物，使反應氣氛變為微氧化氣氛，便于釩的還原和轉化，形成釩酸鈉可溶物，即使釩鈦礦中的釩轉化為可溶性釩。一般來說，鈉鹽的含量越高，越有利于釩的轉化，按照攀精礦釩含量，配入5份的硫酸鈉時，通過氧化氣氛的控制，釩的轉化率較高，如果在微還原性氣氛下，鈉鹽的配入量需要更 高，配入30份足以保證釩的轉化，同時可以形成鈦的鈉鹽等。
[0025]然后，將礦煤球團干燥后裝入轉底爐內并在1000~1300°C下焙燒20~60分鐘得到金屬化球團，其中，轉底爐中為中性或微氧化性氣氛。由此，可以在轉底爐中同時實現將釩鈦礦中的鐵還原為金屬鐵、釩轉化為可溶性釩。干燥礦煤球團時可以直接利用轉底爐煙氣的余熱進行，其溫度可到100~300°C，既足以進行物料的干燥，也有利于節約能源降低能耗。使轉底爐中為中性或微氧化性氣氛有利于釩的轉化，同時也能保證金屬化球團中的金屬鐵不被氧化，有利于提高鐵、釩和鈦的回收率。轉底爐底部的整體氣氛為中性或微氧化性氣氛，例如爐內氣氛中包括C027~15%、024~5%、COl~3%等，但本發明不限于此。
[0026]之后，將所得的金屬化球團破碎后進行浸出，浸出溫度為70~90°C，pH值控制為3~5，然后將浸出液過濾澄清得到釩液。優選地，將釩液濃縮后采用銨鹽進行沉釩即可實現對釩的回收。此外，還可以將轉底爐產生的煙氣制備硫酸，例如采用有機胺循環吸收法脫硫制硫酸，以降低污染并回收硫。金屬化球團可以直接在熱態下進行浸出，也可以冷卻后破碎粉磨然后再采用70~90°C的熱水浸出。總之，必須保證較高的浸出溫度以保證浸出率。
[0027]再將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度在0.045mm以下，然后在磁場強度為
0.3~0.5T的條件下進行一次磁選分離，得到的非磁性物料為第一富鈦料；再將所得的磁性物料在磁場強度為0.02~0.04T的條件下進行二次磁選分離，得到的磁性物料為第一富鐵料；最后將二次磁選分離所得的非磁性物料通過球磨制漿和重選分離得到第二富鐵料和第二富鈦料，由此則實現了對釩鈦礦中釩、鐵和鈦的分離。其中，一次磁選分離和二次磁選分離可以采用轉鼓磁選機進行，重選分離可以采用搖床或螺旋溜槽進行。為了保證鐵與鈦的分離，磁選的物料需要保證較細的粒度，根據本發明，將浸出剩余物的粒度控制為
0.045mm 以下。
[0028]本發明是直接將釩鈦礦先進行鈉化還原焙燒并控制爐內氣氛為中性或微氧化性氣氛，由此可同時使鐵轉化為金屬鐵、釩轉化為可溶釩，然后通過浸出分離釩，再通過強磁選、弱磁選、重選結合的方式分離鐵和鈦，具有一定的創新性。[0029]下面結合具體示例對本發明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發明限制在所述的示例范圍之中。并且，若無特別說明，本說明書中涉及的百分比均為重量百分比。
[0030]示例I:
[0031]將釩鈦礦(含TFe54.2%、V2O50.62%、Ti0213.7%，粒度〈0.1mm)，還原劑(無煙煤粉，含揮發分17.6%、灰分7.9%、固定碳74.6%，粒度〈0.1mm),工業硫酸鈉(純度92%，粒度〈0.1mm)，粘結劑(鈉水玻璃)按釩鈦礦100份、還原劑25份、硫酸鈉25份、粘結劑8份的配比混勻并壓制成礦煤球團，在150°C下干燥后裝入轉底爐并在1100°C下焙燒40min，得到金屬化率為81%以上的金屬化球團。然后將所得的金屬化球團破碎成2mm以下的顆粒后采用熱水浸出，浸出溫度為90°C，pH值為5，過濾得到釩液。將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度0.045mm以下，通過轉鼓磁選機以0.4T的磁場強度進行一次磁選分離，得到非磁性物料(即第一富鈦料，其中含Ti0248.6%)，將所得的磁性物料再通過轉鼓磁選機以0.03T的磁場強度進行二次磁選分離，得到磁性物料(即第一富鐵料，其中含TFe91.5%)，將所得的非磁性物料再通過球磨制漿后采用搖床重選，分離得到第二富鈦料(其中含Ti0242.1%)和第二富鐵料(其中含TFe55.7%)。
[0032]示例2:
[0033]將釩鈦礦(含TFe30.5%、Ti0247.2%，粒度〈0.1mm),還原劑(無煙煤粉，含揮發分16.2%。灰分7.6%、固定碳77.6%，粒度〈0.1mm),工業硫酸鈉(純度95%，粒度〈0.1mm)，粘結劑(羥甲基纖維素鈉)按釩鈦礦100份、還原劑15份、硫酸鈉8份、粘結劑2份的配比混勻并壓制成礦煤球團，在200°C下干燥后裝入轉底爐并在1200°C下焙燒50min，得到金屬化率為65%以上的金屬化球團。然后將所得的金屬化球團破碎成3mm以下的顆粒后采用熱水浸出，浸出溫度為90°C，pH值為4，過濾得到釩液。將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度
0.045mm以下，通過轉鼓磁選機以0.5T的磁場強度進行一次磁選分離，得到非磁性物料(即第一富鈦料，其中含Ti0275.2%)，將所得的磁性物料再通過轉鼓磁選機以0.02T的磁場強度進行二次磁選分離，得到磁性物料(即第一富鐵料，其中含TFe87.5%)，將所得的非磁性物料再通過球磨制漿后采用搖床重選，分離得到第二富鈦料(其中含Ti0257.5%)和第二富鐵料(其中含 TFe51.8%)。
[0034]實施例3
[0035]將釩鈦礦(含TFe53.1%、V2O50.57%、Ti0212.8%，粒度〈0.1mm),還原劑(褐煤，含揮發分5.6%、灰分28.2%、固定碳64.6%，粒度〈0.1mm),工業硫酸鈉(純度98%，粒度〈0.1mm),粘結劑(多糖類粘結劑，因組分復雜，不具體例舉)按釩鈦礦100份、還原劑30份、硫酸鈉30份、粘結劑3份的配比混勻并壓制成礦煤球團，在100°C下干燥后裝入轉底爐并在1250°C下焙燒60min，得到金屬化率為84%以上的金屬化球團。然后將所得的金屬化球團破碎成2mm以下的顆粒后采用熱水浸出，浸出溫度為85°C, pH值為3，過濾得到釩液。將浸出剩余物通過球磨制衆并控制粒度0.045mm以下,通過轉鼓磁選機以0.6T的磁場強度進行一次磁選分離，得到非磁性物料(即第一富鈦料，其中含Ti0252.0%)，將所得的磁性物料再通過轉鼓磁選機以0.025T的磁場強度進行二次磁選分離，得到磁性物料(即第一富鐵料，其中含TFe90.2%)，將所得的非磁性物料再通過球磨制漿后采用搖床重選，分離得到第二富鈦料(其中含Ti0243.7%)和第二富鐵料(其中含TFe57.2%)。[0036]綜上所述，本發明的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法采用的釩鈦磁鐵礦、工業硫酸鈉、煤粉等原料均價廉易得，并且通過該方法能有效將釩鈦礦中的鐵、釩和鈦資源提取出來，工藝流程簡單，工藝成熟度高，能源消耗低，鐵釩鈦資源的綜合回收率高，金屬化率可以達到80 %以上，鐵的回收率達到85 %以上，釩的回收率達到75 %以上，鈦的回收率達到90%以上。`
【權利要求】
1.一種釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述分離方法包括以下步驟: 將80~100份釩鈦礦、5~30份硫酸鈉、15~30份還原劑和I~8份粘結劑混合并壓制成礦煤球團，將所述礦煤球團干燥后裝入轉底爐內并在1000~1300°C下焙燒20~60分鐘得到金屬化球團，其中，所述轉底爐中為中性或微氧化性氣氛； 將所得的金屬化球團破碎后進行浸出，浸出溫度為70~90°C，pH值控制為3~5，然后將浸出液過濾澄清得到釩液； 將浸出剩余物通過球磨制漿并控制粒度在0.045mm以下，然后在磁場強度為0.3~0.5T的條件下進行一次磁選分離，得到的非磁性物料為第一富鈦料；再將所得的磁性物料在磁場強度為0.02~0.04T的條件下進行二次磁選分離，得到的磁性物料為第一富鐵料；最后將二次磁選分離所得的非磁性物料通過球磨制漿和重選分離得到第二富鐵料和第二富鈦料。
2.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述釩鈦礦為釩鈦磁鐵精礦或鈦精礦，所述釩鈦礦的粒度〈0.1mm。
3.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述還原劑為焦粉、無煙煤粉或褐煤粉，所述還原劑的粒度〈0.1mm。
4.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述硫酸鈉為純度為90~99%的工業硫酸鈉，所述工業硫酸鈉的粒度〈0.1mm。
5.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵釩鈦的分離方法，其特征在于，所述粘結劑為多糖類粘結劑、聚醇類粘結劑`、羥甲基纖維素或堿金屬水玻璃。
6.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述礦煤球團是粒徑為10~30mm的圓形或橢圓形球團。
7.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，所述一次磁選分離和二次磁選分離采用轉鼓磁選機進行，所述重選分離采用搖床或螺旋溜槽進行。
8.根據權利要求1所述的釩鈦礦中鐵、釩和鈦的分離方法，其特征在于，將所述釩液濃縮后采用銨鹽進行沉釩，將轉底爐產生的煙氣制備硫酸。
【文檔編號】C22B34/22GK103526051SQ201310445237
【公開日】2014年1月22日 申請日期:2013年9月26日 優先權日:2013年9月26日
【發明者】郝建璋, 黎建明, 文永才, 李占軍, 張金陽, 劉功國, 齊建玲, 秦潔, 文盛艷 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司