CN102690944A

CN102690944A - 综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法

Info

Publication number: CN102690944A
Application number: CN2012102100433A
Authority: CN
Inventors: 吴道洪; 王敏; 曹志成
Original assignee: Beijing Shenwu Environmental and Energy Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Shenwu Environmental and Energy Technology Co Ltd
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2012-09-26

Abstract

本发明公开了一种综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，首先向高钒钒钛磁铁矿中添加钠盐或者钙盐中的任一种，用转底炉焙烧后用酸浸出，分离浸出液和残渣，浸出液制得钒产品；然后向浸出的残渣中配入含碳还原剂，制成还原性球团，球团烘干后在转底炉内快速还原，还原产物在燃气熔分炉或者电炉内熔化分离，分离出含钒铁水和钛渣，钛渣制成钛白粉；再将分离出的含钒铁水通过转炉吹氧提钒，分离出钒渣和生铁，钒渣破碎后返回同高钒钒钛磁铁矿一起进行混料后焙烧、酸浸提钒。钒、钛、铁回收率高、纯度高。

Description

综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法

技术领域

本发明涉及一种钒钛磁铁矿的冶炼方法，尤其涉及一种综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法。

背景技术

世界上已探明的钒资源储量有98％共生于钒钛磁铁矿，主要分布于独联体、美国、南非、中国、挪威等国。中国占世界钒储量的11％，中国的钒资源主要集中在攀枝花和承德地区。世界钛资源以钛铁矿为主，钛铁矿约占世界钛资源总量的90％。中国占世界钒储量的38.85％，中国钛资源主要集中在攀枝花地区。

目前，攀枝花地区的钒钛磁铁矿的工业处理工艺为“钒钛磁铁精矿+普通铁精矿”的高炉冶炼法。在传统的高炉冶炼——转炉提钒工艺中，钒钛磁铁精矿中的二氧化钛在高炉冶炼过程中进入高炉渣，造成二氧化钛无法有效回收利用；钒经过高炉炼铁——转炉提钒——钠化焙烧——水浸提钒等工序后，钒钛磁铁精矿中钒资源的总回收率仅为51％左右。在钒钛磁铁精矿的综合利用中，约49％的钒资源和几乎全部的钛资源未得到有效合理的利用。

目前，从高钒含量的钒钛磁铁矿中有效分离并提取钒、钛、铁的技术尚不完善，还不能经济有效地从钒钛磁铁矿中提取钒和钛。

现有技术中主要有以下几种方案：

现有技术一的技术方案：

从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法（专利号200210050117.7）介绍了一种采用转底炉快速还原——电炉熔分的方法获得铁水和含钒钛的熔分渣的工艺。

现有技术一的缺点：

该工艺未对从含钒、钛的熔分渣中提取钒和钛进行研究。

现有技术二的技术方案：

复合矿综合利用（王文忠主编，P107-109，东北大学出版社，1994）介绍了钒钛磁铁矿——高温氧化钠钠化焙烧——水浸提钒——回转窑——电炉熔分工艺。

现有技术二的缺点：

在该工艺中，钒、钛综合回收率较低，分别为58％和74％；提钒球团残渣在回转窑还原过程中产生大量粉末，致使回转窑结圈严重，影响生产的顺利进行；回转窑还原速度慢，周期较长。

现有技术三的技术方案：

一种综合回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法（中国专利号200710202813.9）介绍了钒钛磁铁精矿——钠化焙烧——水浸提钒，焙烧残渣——转底炉直接还原——电炉熔分制得铁水和钛渣的工艺。

该工艺具体步骤如下：

a）钒钛磁铁矿添加钠盐，钠盐为无水硫酸钠，用量为原矿重量的5％～9％，焙烧后用水浸出，焙烧时间为25～60min，焙烧温度为1200～1300℃，分离出浸液和残渣，浸出液制得钒产品；

b）水浸后残渣加入无烟煤、膨润土混匀后造球，烘干后在转底炉内快速还原，无烟煤用量18～22％，膨润土用量1.8～2.2％，还原温度1250～1450℃，还原时间25～35min。

现有技术三的缺点：

a）在该工艺中，钒回收率只有80％，有20％的钒进入铁水和钛渣中，高钒钒钛矿中钒仍有部分未得到充分的利用；

b）该工艺处理高钒含量钒钛磁铁矿时，由于钒含量高，进入钛渣中钒含量也相对较高，最终影响钛白粉的质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种钒、钛、铁回收率高、纯度高的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，包括以下步骤：

A、向高钒钒钛磁铁矿中添加钠盐或者钙盐中的任一种，用转底炉焙烧后用酸浸出，分离浸出液和残渣，浸出液制得钒产品；

B、向步骤A中的残渣中配入碳，制成还原性球团，球团烘干后在转底炉内快速还原，还原产物在燃气熔分炉或者电炉内熔化分离，分离出含钒铁水和钛渣，钛渣制成钛白粉；

C、步骤B中分离出的含钒铁水通过转炉吹氧提钒，分离出钒渣和生铁，钒渣破碎后返回到步骤A中同高钒钒钛磁铁矿一起进行混料后焙烧、酸浸提钒。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，由于首先向高钒钒钛磁铁矿中添加钠盐或者钙盐中的任一种，用转底炉焙烧后用酸浸出，分离浸出液和残渣，浸出液制得钒产品；然后向浸出的残渣中配入碳，制成还原性球团，球团烘干后在转底炉内快速还原，还原产物在燃气熔分炉或者电炉内熔化分离，分离出含钒铁水和钛渣，钛渣制成钛白粉；再将分离出的含钒铁水通过转炉吹氧提钒，分离出钒渣和生铁，钒渣破碎后返回同高钒钒钛磁铁矿一起进行混料后焙烧、酸浸提钒。可以解决当前的已有工艺流程不能对高钒含量钒钛磁铁矿有效提取钒、钛，钒、钛、铁回收率不高问题；可以解决高钒含量钒钛磁铁矿中钛渣中含钒量大，不能满足生产合格钛白粉要求的问题；可以解决酸浸提钒后的残渣配碳，球团强度不高的问题。

附图说明

图1为本发明实施例提供的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其较佳的具体实施方式如图1所示：

包括以下步骤：

所述步骤A中高钒钒钛磁铁矿的钒的重量含量在0.8％～3％之间，破碎至200目占80％后添加无水碳酸钠、无水碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种，添加量为高钒钒钛磁铁矿与返回的钒渣的总重量的5％～12％，在转底炉内焙烧的温度为1100℃～1250℃，焙烧时间为30～60分钟，焙烧后的产品在PH＜1.4或者2.5＜PH＜4.5的硫酸中进行溶解，溶解过程中液固质量比为5：1，浸出温度50℃～100℃，浸出时间1～3小时。

所述步骤A中，优选添加10％的无水碳酸钙，在PH=0.5的硫酸中进行溶解。

所述步骤B中，将步骤A浸出的残渣烘干破碎到粒径2mm以下，加入煤或者焦粉中至少一种作为还原剂，还原剂用量为残渣重量的10％～30％，加入膨润土或者糖蜜或者淀粉溶液中的至少一种为粘结剂，加入粘结剂量为残渣重量的1％～5％，混匀后压球烘干，烘干后在转底炉内进行快速还原，在转底炉内的还原温度为1250℃～1380℃，还原时间为20～50分钟，直接还原产品在电炉内进行熔化分离，分离出含钒铁水和钛渣，钛渣用硫酸法制成钛白粉。

所述步骤C中，所述钒渣破碎到200目占80％后返回到步骤A。

本发明可以解决当前的已有工艺流程不能对高钒含量钒钛磁铁矿有效提取钒、钛，钒、钛、铁回收率不高问题；可以解决高钒含量钒钛磁铁矿中钛渣中含钒量大，不能满足生产合格钛白粉要求的问题；可以解决酸浸提钒后的残渣配碳，球团强度不高的问题。

具体实施例：

取辽宁某地钒钛磁铁矿2Kg（粒度：200目占80%，主要成分：V₂O₅ 1.48%，TFe44.05%，FeO 7.99%，CaO 0.22%，MgO 2.9%，SiO₂ 10.47%，Al₂O₃ 3.28%，S 0.012%，P 0.036%，TiO₂ 15.89%），添加0.2Kg的无水碳酸钙，添加0.08Kg膨润土，混匀后压球，球团在转底炉内进行焙烧，焙烧温度1200℃，焙烧时间60min。将焙烧后的产物冷却破碎后用PH=0.5的硫酸（液固比5：1）在80℃下浸出3h，浸出后的残渣中V₂O₅含量0.37%，浸出的含钒液体进一步加工成V₂O₅产品。

将残渣破碎至-2mm以下，取1.5Kg残渣，配加0.35Kg无烟煤，0.15Kg淀粉溶液，压球烘干后在转底炉内快速还原，还原温度1330℃，还原时间30min，球团金属化率90.97%。直接还原产品热送入电炉内熔分出0.65Kg铁水和0.76Kg钛渣。钛渣中TiO₂含量30.11%，钛回收率95.3%，钛渣用硫酸法制成钛白粉。

铁水中钒含量0.38%，铁水在转炉中提钒后，得到0.628Kg的生铁，得到含V₂O₅17%的钒渣0.022Kg，将钒渣破碎后返回钙化焙烧酸浸提钒，进一步提取钒。

最终铁回收率93％，钛回收率95.3％，钒回收率93.06％。

本发明的有益效果为：

1.钒钛磁铁矿得到充分有效的利用，避免了高炉冶炼生产过程中大量高炉渣的产生以及钛无法有效回收利用；

2.采用转底炉对一步提钒后的残渣进行快速还原，缩短了还原时间，提高还原效率，避免了残渣用回转窑还原过程中的结圈问题，且因为转底炉对球团强度要求不是很高，解决了提钒后的残渣配碳后球团强度不高的问题；

3.与以往钒钛磁铁矿中提取金属元素的方法相比，钛和钒的回收率大幅度提高，钛回收率＞95％，钒回收率＞93％。

4.转炉提钒后的钒渣并入原料中进行二次提钒过程比单独对钒渣进行提钒更经济。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims

1.一种综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其特征在于，所述步骤A中高钒钒钛磁铁矿的钒的重量含量在0.8％～3％之间，破碎至200目占80％后添加无水碳酸钠、无水碳酸钙、氧化钙、氢氧化钙中的至少一种，添加量为高钒钒钛磁铁矿与返回的钒渣的总重量的5％～12％，在转底炉内焙烧的温度为1100℃～1250℃，焙烧时间为30～60分钟，焙烧后的产品在PH＜1.4或者2.5＜PH＜4.5的硫酸中进行溶解，溶解过程中液固质量比为5：1，浸出温度50℃～100℃，浸出时间1～3小时。

3.根据权利要求2所述的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其特征在于，所述步骤A中，添加10％的无水碳酸钙，在PH=0.5的硫酸中进行溶解。

4.根据权利要求1所述的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其特征在于，所述步骤B中，将步骤A浸出的残渣烘干破碎到粒径2mm以下，加入煤或者焦粉中至少一种作为还原剂，还原剂用量为残渣重量的10％～30％，加入膨润土或者糖蜜或者淀粉溶液中的至少一种为粘结剂，加入粘结剂量为残渣重量的1％～5％，混匀后压球烘干，烘干后在转底炉内进行快速还原，在转底炉内的还原温度为1250℃～1380℃，还原时间为20～50分钟，直接还原产品在电炉内进行熔化分离，分离出含钒铁水和钛渣，钛渣用硫酸法制成钛白粉。

5.根据权利要求1所述的综合回收高钒钒钛磁铁矿中钒、钛、铁的方法，其特征在于，所述步骤C中，所述钒渣破碎到200目占80％后返回到步骤A。