CN102430472A

CN102430472A - 一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法

Info

Publication number: CN102430472A
Application number: CN2011104413531A
Authority: CN
Inventors: 薛向欣; 姜涛; 夏溢; 段培宁
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2011-12-26
Filing date: 2011-12-26
Publication date: 2012-05-02

Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法。将铁精矿粉和煤粉磨细混匀后压模成型，坯料放入密闭带盖坩埚并埋入煤粉中，于1250-1350℃，60min~300min，C/O摩尔比为1.2~1.4的条件下直接还原氧化铁，使其脱氧生成金属铁，得到金属化率达85~94%的还原产物，冷却后的还原产物破碎后磁选分离得到品位85~90%的铁粉和含钛60~70%钛渣。本发明的技术方案实现了铁、钒和钛的初步分离，经磁选后，原料中约60~70%的钒进入磁性产物中，60%~70%的钛留在非磁性产物中，铁回收率能达到90~95%。

Description

一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种以铁、钒和钛为主，伴生多种有价元素，如铬、钴、镍、铜、钪、镓和铂族元素等的多元共生铁矿，由于铁钛紧密共生，钒以类质同象的形式赋存于钛磁铁矿中。我国的钒钛磁铁矿资源储量居世界前列，主要分布在攀西、承德和马鞍山地区。攀西作为我国钒钛资源最为富集的地区，现已探明钒钛磁铁矿远景储量超过100亿吨，其中含铁31亿吨，含TiO₂8.73亿吨，含V₂O₅1579万吨，承德地区已探明储量近82亿吨，其中含铁13亿吨、含V₂O₅750万吨、含TiO₂3500万吨，因此，综合利用我国储量丰富的钒钛磁铁矿资源，将资源优势转化为经济优势，对于促进我国国民经济建设具有重要意义。

利用钒钛磁铁矿进行传统的高炉炼铁，必须要求使用大量的铁矿来进行规模化的工业生产，产生大量炉渣，同时传统工艺对焦煤量需求极大，只利用冶炼了钒钛磁铁矿中的铁，部分回收了钒钛，其资源利用率较低，形成的二次资源性固体废弃物量大而用途不广，造成了一定的环境问题。从冶炼工艺角度上看，一方面，虽然高炉冶炼在今后相当长一段时间内还是炼铁工艺的主要方法，但焦煤数量逐渐短缺，直接还原技术作为一种不依赖焦煤，节能环保，适应性强的非高炉还原技术势必将得到大力的发展和推广。但截至目前，将直接还原-高效选分工艺应用于处理钒钛磁铁矿的研究还鲜有报道，相关研究尚待深入。

发明内容

针对目前国内钒钛磁铁矿冶炼技术现状，本发明了一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法，目的是不依赖焦煤和炭焦，高效并直接将钒钛磁铁矿中的铁、钒、钛分离开，不产生二次废弃物和环境污染。

实现本发明的目的的技术方案，按照以下步骤进行：

（1）将钒钛磁铁矿精矿粉与还原剂干燥混合，磨细至-0.074mm，加入总质量3%聚乙烯醇作为粘结剂，放入球磨罐中干混24h后，在30~50Mpa的压力下压模成型，形成坯料，将坯料放入带盖坩埚中，铺上煤粉，将坩埚放入还原炉内于1250-1350℃还原60~300min，控制还原的C/O摩尔比为：1.2~1.4；

（2）将还原产物冷却至室温，破碎至0.074mm，在120~240KA/m磁场强度下磁选分离10min，得到含有钒和铁的磁性产物部分和含钛的非磁性产物部分。

其中所述的还原剂是无烟煤或烟煤。

形成的坯料中，按质量百分比，钒钛磁铁矿精矿粉80-85%，还原剂15-20%。

所述的磁性产物中，铁的品位为85-90%，铁的回收率为90-95%，按质量百分比，钒的含量为0.26-0.36%；所述的非磁性产物中，按质量百分比，TiO₂含量为15-22%；按质量百分比，钒钛磁铁矿中60-70%的钒进入磁性产物中，60-70%的钛进入非磁性产物中。

与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：

（1）本发明采用烟煤或无烟煤作为还原剂，取代传统工艺的焦煤冶炼，并且保证了钒钛磁铁矿还原的金属化率和回收率，分别达到90%以上和95%左右；

（2）本发明采用直接还原-磁选分离的工艺，实现了铁、钒和钛的初步分离，原矿中60%~70%的钒进入磁性产物中，60%~70%的钛进入非磁性产物；

（3）操作简单，能耗较低，传统还原方法需多次配加还原剂和冷却剂等材料，冶炼温度较高，且矿料需熔融后进行反应，生成的炉渣粘稠，炉壁沾渣，炉衬侵蚀严重，大大降低了工业炉的使用寿命；本发明操作简单，冶炼过程不许添加任何材料，反应温度低，能耗小，固相下进行反应，不产生炉渣。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

本发明实施例所用钒钛磁铁精矿是河北钢铁股份有限公司承德分公司生产的，其主要化学成分见表1。钒钛磁铁精矿的矿物组成主要为磁铁矿、钛铁矿、少量镁铁尖晶石和钒磁铁矿，其中铁主要以磁铁矿形式和钛铁矿形式存在，钛主要存在于钛铁矿中，钒存在于钒磁铁矿中。

表1 钒钛磁铁精矿的主要化学成分（质量分数/%）

组分	TFe	FeO	TiO₂	SiO₂	Al₂O₃	MgO	CaO	V₂O₅	P	S
											含量%	58.61	27.63	7.01	3.2	3.0	1.35	0.92	0.291	0.028	0.19

本实施例选用的还原剂为北京门头沟区京煤集团的无烟煤粉和内蒙古神化实业有限公司的烟煤粉。一般直接还原用煤要求为：固定碳含量大于45%，焦渣特性为2以下，挥发份含量9~35%之间，灰熔点高出还原温度100~150℃，其中电阻炉冶炼用煤要求固定碳含量越高越好，灰分和挥发份含量越低越好。表2为两种还原用煤的主要成分与物化性能分析结果。

表2 实施例用煤粉工业分析

煤种	固定碳	挥发份Vdaf%	灰分Ad%	硫份St,d%	弹筒发热量（MJ/Kg)
						无烟煤粉	82.49	9.20	8.78	0.30	28.35
烟煤粉	62.12	33.64	4.29	0.16	30.57

由表2中的分析检测数据可知，实施例用煤满足作为直接还原用煤的要求。另外，为确保还原过程中样品周围具有良好的还原气氛及防止还原产物发生二次氧化，需将样品包裹在煤粉中，所用外配煤粉种类与还原用煤相同。

为了使物料间紧密接触和坯料具有一定的强度，本实施例对粉料进行冷压成型，并使用3%聚乙烯醇作为粘结剂。

本发明实施例中采用升降式MoSi₂电阻炉对钛钒磁铁矿进行还原。

实施例1

将钒钛磁铁矿和无烟煤煤粉按质量比80：20混匀干燥后，磨细至-0.074mm，按质量百分比，加入3%的聚乙烯醇作为粘结剂，将混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨机中，干混24小时后在50Mpa的成型压力下成型造块，形成坯料，将坯料放入坩埚中铺上煤粉后，盖上坩埚盖，放入电阻炉内，于1350℃还原60min，C/O摩尔比为1.2，还原完成后，将还原后的产物破碎至-0.074mm，然后放入磁选管中，在220KA/m的强磁场下进行磁选分离10min，还原产物经磁选分离，获得铁品位为87.41%的直接还原铁，铁回收率达94.99%，磁选分离后的磁性产物中金属V含量为0.36%；TiO₂的含量为17.75%，原矿中63%的V进入磁性产物中，65%的Ti进入非磁性产物中。

实施例2

将钒钛磁铁矿和无烟煤粉按质量比85:15混合干燥后，磨细至-0.074mm，按质量百分比，加入3%的聚乙烯醇作为粘结剂，将混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨机中，干混24小时后在30Mpa的压力下压模成型，形成坯料，将坯料放入坩埚中铺上煤粉后，盖上坩埚盖，放入电阻炉内，于1300℃还原180min，C/O摩尔比为1.4，还原完成后，还原后得到金属还原率达到94.48%，将还原后的产物破碎至-0.074mm，然后放入磁选管中，在240KA/m的强磁场下进行磁选分离10min，还原产物经磁选分离后，铁回收率为90.78%，磁性部分中V含量为0.27%，非磁性部分中V含量为1.01%， 60%钒进入磁性产物部分，非磁性部分中TiO₂含量为21.03%， 70%Ti进入非磁性产物部分。

实施例3

将钒钛磁铁矿和烟煤粉按质量比80:20混合干燥后，磨细至-0.074mm，按质量百分比，加入3%的聚乙烯醇作为粘结剂，将混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨机中，干混24小时后在40Mpa的压力下压模成型，形成坯料，将坯料放入坩埚中铺上煤粉后，盖上坩埚盖，放入电阻炉内，于1250℃还原300min，C/O摩尔比为1.2，还原完成后，还原后得到金属还原率达到85.68%，将还原后的产物破碎至-0.074mm，然后放入磁选管中，在200KA/m的强磁场下进行磁选分离10min，还原产物经磁选分离后，得到铁品位86.85%的直接还原铁，回收率92.03%，磁性产物中金属V含量为0.26%，63%的V进入磁性产物部分，非磁性产物部分中V含量为1.07%，TiO₂含量为15.23%，60%的Ti进入非磁性产物部分。

Claims

1.一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法，其特征在于按照以下步骤进行：

（1）将钒钛磁铁矿精矿粉与还原剂干燥混合，加入总质量3%聚乙烯醇作为粘结剂，磨细至-0.074mm，放入球磨罐中干混24h后，在30~50Mpa的压力下模压成型，形成坯料，将坯料放入带盖坩埚中，铺上煤粉，将坩埚放入还原炉内于1250-1350℃还原60~300min，控制还原的C/O摩尔比为：1.2~1.4；

（2）将还原产物冷却至室温，还原矿金属化率为85~94%，将还原矿破碎至-0.074mm，在200~240KA/m磁场强度下磁选分离10min，得到含有钒和铁的磁性产物部分和含钛的非磁性产物部分。

2.根据权利要求1所述的一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法，其特征在于所述的还原剂是无烟煤或烟煤。

3.根据权利要求1所述的一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法，其特征在于所述的坯料中，按质量百分比，钒钛磁铁矿精矿粉80-85%，还原剂15-20%。

4.根据权利要求2所述的一种钒钛磁铁矿的直接还原-磁选分离方法，其特征在于所述的磁性产物中，铁的品位为85-90%，铁的回收率为90-95%，按质量百分比，钒的含量为0.26-0.36%；所述的非磁性产物中，按质量百分比，TiO₂含量为15-22%；按质量百分比，钒钛磁铁矿中60-70%的钒进入磁性产物中，60-70%的钛进入非磁性产物中。