CN105969981A - 一种钒钛磁铁矿综合利用的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，其特征在于包括以下步骤：(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到钛精矿和高钒铁精矿；(2)高钒铁精粉配入粘结剂混匀造球、干燥后，与煤粉或焦粉混匀，经布料，在煤基竖炉内进行使V不被还原的控制性还原得到海绵铁，煤粉等还原剂用量占高钒铁精粉重量的30％～70％，还原温度850℃～1060℃，还原时间10‑18h，得到海绵铁；(3)得到的海绵铁在弱还原性气氛的中频/工频电炉中，于1050℃內加热0.5‑1.0h后，升温至1500℃以上熔分，钒进入渣中，得到高品级钒渣和高纯铁水。本发明实现钒钛磁铁矿多种有价元素的有效分离和高附加值利用。

Description

一种钒钛磁铁矿综合利用的工艺
技术领域
本发明涉及一种钒钛磁铁矿综合利用的工艺。
背景技术
目前含钒钛磁铁矿非高炉处理方法大致如下：
煤制气流化床还原+电炉熔分，如申请号为CN201110027410.1的专利公开了一种煤制还原气流化床还原钒钛磁铁矿粉的方法,煤制还原气***生产的高温煤气与来自还原乏气净化***的气体混合成为还原气体,顺次进入三级、二级和一级还原流化床；预热后的钒钛磁铁矿粉依次进入一级、二级和三级还原流化床,在逆向而上的还原气体的作用下,实现流态化并发生还原反应；得到的直接还原铁压块成型并除去钛渣、提取钒渣后,生产出合格钢水。
气基竖炉还原+电炉熔分：如申请号为CN201310216599.8的专利公开了公开了一种气基竖炉直接还原—电炉熔分钒钛磁铁矿的工艺,包括以下步骤：a.制成品球团；b.将成品钒钛矿球团作为原料装入直接还原竖炉内,并向竖炉内通入还原气,还原球团矿得到热态直接还原铁；c.将热态直接还原铁热送至熔分电炉进行还原熔分,分离出钛渣并得到含钒铁水；d.将含钒铁水转运至转炉内进行吹炼,分离出钒渣和半钢。以及公开号为CN201210377607.2的专利公开了一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合制成氧化球团,在温度为900～1200℃、压力为0.2～0.3MPa的气基竖炉内还原4～6小时,还原气H2+CO≥90％,H2与CO摩尔比为1～3,还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离,获得铁水和熔渣,熔渣中含钒钛,用于提钒和提钛。能使钛得到有效的提取利用；无需焦炭,不消耗炼焦煤,缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面。
隧道窑还原+磨选分离：如申请号为CN201110367255.8专利公开了一种从钒钛磁铁矿中分离铁和钒钛的方法，包括如下步骤：a、配料：按重量配比将钒钛磁铁矿100份,与添加剂15～20份和碳质还原剂15～25份混匀,其中,所述的添加剂为氯化钠、硫酸钠、碳酸钠中至少一种；b、装料、还原：a步骤中混匀后的混合物进行装料,然后于隧道窑中加热温度至920～980℃并保温5～60h,得到还原锭；c、分离：还原锭破碎、磁选分离,得到还原铁粉和富钒钛料。
转底炉还原+燃气炉熔炼：如申请号为CN201210208871.3的专利公开了一种转底炉还原-燃气熔炼炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法,首先将钒钛磁铁矿、还原煤及粘结剂混匀后压成球团,干燥后装入转底炉内加热到1150～1350℃,还原30～40分钟；得到的高温金属化球团直接送入用煤气作燃料的蓄热式燃气熔分炉进行熔化分离,控制燃气熔分炉温度在1500-1620℃,得到含钒铁水和钛渣；钛渣用于生产钛白粉的原料,或经过浮选工艺生产富钛料；含钒铁水进入转炉中吹氧得到钒渣和半钢,除去钒渣后半钢继续冶炼成钢水。
总结目前还原钒钛磁铁矿的方法，大致可分为气基法和煤基法，气基法需要使用昂贵的天然气资源，不适合我国国情；而以煤制气替代天然气作为还原气，虽然我国有大量的煤资源，但是煤制气用作还原气存在诸多技术难题，短期内无法实现工业化大规模生产，且生产成本高，仅煤制气一项成本就需要950元/tDRI。煤基法多采用转底炉或隧道窑，转底炉由于料层较薄，产能受到限制，尤其是，以内配碳团块为原料，还原剂灰分进入产品，造成产品金属化率低、含S高(＞0.10％)。而隧道窑隧道窑法因热效率低，能耗高(耗煤约1t/t，其中还原用煤450～550kg/t，加热用煤400～550kg/t)，生产周期长(48～76小时)；污染严重(还原煤灰、废还原罐等固体废弃物多，粉尘多)，单机生产能力小等问题不可能成为今后处理钒钛磁铁矿的主流方向。
通过还原得到的金属化球团通常有两种处理方式，一种是电炉熔分，一种是磨选分离。熔分又分为两种，一种是钒和钛同时进入炉渣；另一种是钛进入炉渣，大部分钒进入铁水，再进行铁水提钒生产钒渣。熔分时需加入助熔剂和造渣剂，CaO、SiO2与钒钛同时进入炉渣，渣中钒含量相对降低，目前没有经济可行的技术路线，处于试验研究阶段。而铁水提钒生产钒渣时造成铁的损失、半钢中发热元素减少和温度降低，给炼钢带来不利影响，同时钒渣中CaO、SiO2含量高，无法生产高品级钒渣，给下一步五氧化二钒的生产带来困难。
发明内容
本发明的目的针对现有技术的不足，提出一种处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，解决钒钛磁铁矿经济、高附加值、大规模产业化利用的问题。本发明首先对钒钛磁铁矿进行分选得到高钒铁精粉，再采用煤基竖炉对高钒铁精粉进行控制性(使V不被还原)还原得到海绵铁，得到的海绵铁进行电炉熔分得到高纯铁水和高品级钒渣，实现钒钛磁铁矿多种有价元素的有效分离和高附加值利用。
本发明解决上述问题采用的技术方案为：
一种处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到钛精矿和高钒铁精矿；
(2)高钒铁精粉配入1—3％粘结剂混匀造球、干燥后，与煤粉或焦粉混匀，经布料，在煤基竖炉内进行使V不被还原的控制性还原得到海绵铁，煤粉或焦粉用量占高钒铁精粉重量的30％～70％，还原温度850℃～1060℃，还原时间10-18h，得到海绵铁。
(3)得到的海绵铁在中频/工频电炉中进行弱还原性气氛中加热，于1050℃內加热0.5-1.0h，升温至1500℃以上熔分，钒进入渣中，得到高品级钒渣和高纯铁水,Fe达99％以上,V回收率99％以上)。
本发明还包括：钒渣用于提钒，高纯铁水进一步用于生产高纯铁块、雾化铁粉或炼钢。
所述的粘结剂由淀粉和纤维素按0.5-0.8：0.5-0.2混合而成。
分选出的钛精矿用于进一步生产钛白。
本发明原理：1)对钒钛磁铁矿进行分选，得到高钒铁精矿粉；2)在煤基竖炉内用煤粉或焦粉等作还原剂进行控制性还原，在还原温度850～1060℃下还原得到的海绵铁金属化率高，达到90％以上，熔分后钒的回收率高，达到99％以上；同时，由于煤基竖能够精确控制还原温度在850～1060℃以内，能有效还原铁，同时抑制Si、Mn、Ca、Mg、Al、V、Cr、B的还原，有效保证了熔分后铁水的纯净度和钒的收得率。3)采用控制性加热(弱还原性气氛加热，防止海绵铁在加热时氧化)和升温熔分，熔分后未还原物进入熔渣，形成钒渣，铁进入铁水，得到的钒渣品级高，形成的铁水质量纯，Fe达99％以上,V回收率99％以上,实现了铁和钒的有效分离和高附加值利用。
本发明的有益效果：解决了现有工艺中的如下技术难题：1)现有技术熔分后形成Si、Mn、V高的铁水，钒难以高效分离的技术难题，本方法实现了铁、钒的高效分离和高价值利用；2)解决了目前已有的钒钛磁铁矿非高炉冶炼—电炉熔分难以规模化、工业化、低成本生产的难题，本方法生产成本低，能耗低，可规模化、工业化生产；3)舍去了已有金属化球团熔分形成含钒铁水，再对铁水进行提钒得到钒渣的的复杂工艺。电炉熔分一步制取高品级钒渣和高纯度铁水，提高了钒钛磁铁矿利用的经济价值。同时本方法具有如下有益效果：1)采用煤基竖炉处理钒钛磁铁矿，充分利用国内丰富的煤炭资源，热效率高，生产成本低廉，技术成熟，易实现大规模、工业化生产；与转底炉相比，转底炉由于料层较薄，产能受到限制，尤其是以内配碳团块为原料，还原剂灰分进入产品，造成产品金属化率低(85％以下)、含S高(＞0.10％)；与隧道窑相比，隧道窑法热效率低，能耗高(耗煤约1t/t，其中还原用煤450～550kg/t，加热用煤400～550kg/t)，生产周期长(48～76小时)；污染严重(还原煤灰、废还原罐等固体废弃物多，粉尘多)，单机生产能力小，占地面积大。2)本方法不对钒钛磁铁矿进行内配碳处理，使得还原得到的海绵铁金属化率高，S含量低，熔分得到的铁水纯净度高，品质好。3)直接熔分(不加造渣剂)得到的钒渣CaO、SiO2含量低，品级高，经济效益好，生产成本低廉。4)本方法还原过程不需要使用昂贵的添加剂，有效降低生产成本，同时有益于提高炉子寿命。5)本方法生产产品质量好，钒渣品级高，经济效益好，铁水纯净度高(Fe达99％以上,V回收率99％以上)，可用于高附加值产品的开发。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
本发明所采用的煤基竖炉采用专利号为ZL200620095509.×结构，工艺流程如图1所示。
实施例一：高附加值利用钒钛磁铁矿的方法，其步骤为：
(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到高钒铁精矿；
(2)高钒铁精粉配入占高钒铁精粉重量的2.0％粘结剂(淀粉和纤维素按0.7：0.3比例混合)混匀造球、风干，外配入占高钒铁精粉重量的40％煤粉混匀(3)将混匀料经布料在煤基竖炉内还原得到海绵铁，还原温度880℃，还原时间18h，还原产物金属化率90％；
(4)得到的海绵铁在弱还原性气氛的工频电炉中于1000℃加热0.5h后升温至1500℃以上熔分,钒进入渣中得到高品级钒渣和高纯铁水，其中钒回收率99％，高纯铁水铁含量99％；
(5)钒渣用于提钒，高纯铁水经精炼用于生产雾化铁粉。
实施例二：高附加值利用钒钛磁铁矿的方法，其步骤为：
(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到高钒铁精矿；
(2)高钒铁精粉配入占高钒铁精粉重量的1.5％粘结剂(淀粉和纤维素按0.5：0.5比例混合)混匀造球、风干，外配入占高钒铁精粉重量的30％煤粉混匀；
(3)将混匀料经布料在煤基竖炉内还原得到海绵铁，还原温度1000℃，还原时间15h，还原产物金属化率91.3％；
(4)得到的海绵铁在弱还原性气氛的中频电炉中于1000℃加热40分钟后升温至1500℃以上熔分,钒进入渣中得到高品级钒渣和高纯铁水，其中钒回收率99.5％，高纯铁水铁含量99.3％。
(5)钒渣用于提钒，高纯铁水经精炼用于生产高纯铁块。
实施例三：高附加值利用钒钛磁铁矿的方法，其步骤为：
(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到高钒铁精矿；
(2)高钒铁精粉配入占高钒铁精粉重量的3.0％粘结剂(淀粉和纤维素按0.8：0.2比例混合)混匀造球、风干，外配入占高钒铁精粉重量的55％煤粉混匀；
(3)将混匀料经布料在煤基竖炉内还原得到海绵铁，还原温度1060℃，还原时间13h，还原产物金属化率92％；
(4)得到的海绵铁弱还原性气氛的中频电炉中于1050℃加热30分钟后升温至1500℃以上熔分熔分，钒进入渣中得到高品级钒渣和高纯铁水，其中钒回收率99.1％，高纯铁铁含量99.5％。
(5)钒渣用于提钒，高纯铁水用于炼钢。

Claims (3)

1.一种处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，其特征在于包括以下步骤：
(1)钒钛磁铁矿原矿经破碎、抛尾、细磨、弱磁选、强磁选、摇床分选后得到钛精矿和高钒铁精矿；
(2)高钒铁精粉配入1—3％粘结剂混匀造球、干燥后，与煤粉或焦粉混匀，经布料，在煤基竖炉内进行使V不被还原的控制性还原得到海绵铁，煤粉或焦粉用量占高钒铁精粉重量的30％～70％，还原温度850℃～1060℃，还原时间10-18h，得到海绵铁。
(3)得到的海绵铁在中频/工频电炉中进行弱还原性气氛中加热，于1050℃內加热0.5-1.0h，升温至1500℃以上熔分，钒进入渣中，得到高品级钒渣和高纯铁水。
2.根据权利要求1所述的处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，其特征在于还包括：(4)钒渣用于提钒，高纯铁水进一步用于生产高纯铁块、雾化铁粉或炼钢。
3.根据权利要求1或2所述的处理钒钛磁铁矿综合利用的工艺，其特征在于：所述的粘结剂由淀粉和纤维素按0.5-0.8：0.5-0.2混合而成。
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