CN106498109B - 一种用钒钛磁铁矿精矿生产中品位钛渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用钒钛磁铁矿精矿生产中品位钛渣的方法，属于选冶联合资源综合利用领域。本发明针对攀枝花钒钛磁铁矿钛资源至今不能有效利用的问题，以钛磁铁矿精矿为原料，采用高纯化制备除钙、铝、硅等杂质，无熔剂直接还原，半熔融铁渣分相，铁渣粗磨筛分、细磨磁选分离获得直接还原铁，磁选精矿返回继续还原，形成选矿—冶金—选矿闭路流程，获得二氧化钛品位大于60%的中钛渣，满足了硫酸法钛白和其他方法回收钛资源的技术要求，可实现钛磁铁矿精矿中目前难以利用的钛资源的高效回收利用，提高攀枝花地区钛资源的综合利用率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用钒钛磁铁矿精矿生产中品位钛渣的方法，属于选冶联合资源综合利用领域。
背景技术
钒钛磁铁矿和钛铁矿是提取铁和钛的主要原料。攀西地区是我国第二大铁矿区，蕴藏着上百亿吨的钒钛磁铁矿资源，其中钛资源储量占我国钛资源储量的90%以上，综合利用价值极高。矿石中的TiO2主要赋存于钛磁铁矿和粒状钛铁矿中，钛磁铁矿是一种以磁铁矿为基底，微晶、片晶钛铁矿矿物嵌布其中的复合矿物；粒状钛铁矿中，钙镁杂质成分大部分以类质同象形式存在，虽然是钛的工业矿物，却是一种劣质钛矿物。因此，攀枝花钛资源属于典型的复杂难处理钛资源。
钛磁铁矿主要通过磁选的方式进行回收，现已获得铁精矿含铁品位55%左右，其中钛回收率达到50%左右，主要用于高炉冶炼，钛损失于高炉渣之中。经过磁选回收铁矿物后，其余约50%的钛以粒状钛铁矿形式进入尾矿，目前采用强磁-浮选联合工艺流程，获得含二氧化钛品位47%，作业回收率50%左右的钛铁矿精矿，这部分钛资源获得了有效利用。
钛磁铁矿精矿通过高炉冶炼，钛进入高炉渣中，使得高炉渣含二氧化钛品位在23%左右，称之为高钛型高炉渣。目前已累积约6000万吨，并还在以每年近400万吨的速度递增，大量的高炉渣堆积如山，既造成了钛资源的严重浪费，又对环境造成巨大压力。目前，部分高炉渣用作混凝土原料、铺路砖等建筑材料，少部分用于生产石油压裂支撑剂等，其中的钛资源至今没有得到有效回收利用。为实现高钛型高炉渣中钛资源的有效利用，国内矿冶领域学者做了大量研究工作，如“高钛型高炉渣冶金改性处理选择性析出分离”、“高钛型高炉渣高温碳化-低温选择性氯化制取TiCl4”、“等离子熔融还原制取钛硅合金和残渣综合利用”、“直接选钛”以及“制取新型矿棉”等技术研究，但仍然存在成本高、二次环境污染严重，产品品质较差、回收效果不理想和产品销路等问题。
为了提高炉渣中二氧化钛品位，申请号为200810132925.6、201110367255.8、201210132159.X、201410541400.3、201510635035.7的发明专利，开发出钒钛磁铁矿精矿直接还原-电炉熔分或破碎磁选分离新流程，在获得铁和钒的同时，获得了二氧化钛品位45%左右的直接还原钛渣。尽管钛渣中二氧化钛含量比高炉渣高出一倍，但在钛富集的同时，铁精矿和冶炼熔剂中硅、铝、钙、镁等杂质也富集在钛渣中，在硫酸法生产钛白时，产生大量的硫酸铝，如同钛精矿酸浸产生大量硫酸亚铁一样，较难处理，大量钙、硅、铝杂质的存在，严重影响钛白粉的质量，也影响钛白的生产过程，这样的钛渣，虽然二氧化钛品位达到了45%，但目前难以有效利用。
为了提高钛渣中二氧化钛品位，已经开展了大量的选矿理论和试验研究，期望通过选矿方法将钛渣的二氧化钛品位提高到60%以上，适应硫酸法钛白和其他方法提取钛资源的要求。但由于钛渣属于人造矿物，性质不稳定，有用矿物解离困难，有用矿物与脉石矿物之间表面性质差异小，理论与试验均证明，选矿提高熔分渣二氧化钛品位，难以获得理想的效果。
综上所述，提高钛磁铁矿直接还原-电炉熔分渣或磁选钛渣二氧化钛品位成为攀枝花地区钛资源高效回收利用的瓶颈问题。由于攀枝花地区钛资源储量占到我国钛资源储量90%，这一瓶颈问题的解决，将大大提升我国钛资源综合利用的总体技术水平，对我国钛资源综合利用具有重要战略意义。
发明内容
本发明针对攀枝花钒钛磁铁矿钛资源至今不能有效利用的问题，提供一种用钒钛磁铁矿精矿生产中品位钛渣的方法。
本发明以钛磁铁矿精矿为原料，采用高纯化制备除钙、铝、硅等杂质，无熔剂直接还原，半熔融铁渣分相，铁渣破碎筛分分离，磁选精矿返回还原形成选矿—冶金—选矿闭路流程，获得二氧化钛品位大于60%的中钛渣，满足了硫酸法钛白和其他方法回收钛资源的技术要求。
本发明通过以下技术方案来实现：
（1）钛磁铁矿精矿高纯化制备：将-74μm粒级百分含量大于80%，含铁品位54.5%~56.5%钛磁铁矿高炉精矿磨矿至-45μm粒级百分含量85%~95%，采用磁场强度70KA/m~90KA/m的磁选机磁选获得一次精矿，再采用磁场强度60KA/m~80KA/m磁选机磁选获得铁品位为TFe57%~60%，TiO2 品位为14%~15%高品位钛磁铁矿精矿，磁选尾矿合并进行一次精选，尾矿抛弃，精选精矿成为含铁52%~53%的普通铁精矿，用作高炉炼铁原料；
（2）无熔剂直接还原：将经步骤（1）高纯化制备获得的高品位钛磁铁矿精矿用质量百分比0.6%~1%的水溶性有机粘结剂聚乙烯醇造球，球径范围8mm~15mm，干燥，在竖炉内通入含H2、CO的煤气或高炉煤气或天然气重整气体的气态还原剂，控制还原温度1200°C~1350°C直接还原，获得金属化率大于90%的金属化球团；
（3）半熔融铁渣分相：将经步骤（2）无熔剂直接还原获得的金属化球团在电炉中升温至1480°C~1550°C,时间40min~120min，使金属化球团处于半熔融状态，实现铁渣分相；
（4）磨矿筛分铁渣分离：使步骤（3）铁渣分相后的产物冷却至室温，采用棒磨机磨矿至-5mm质量百分含量大于80%，用筛孔1mm的筛分机筛分获得含铁大于90%的铁粒作为铁产品；
（5）弱磁选除铁：将经步骤（4）得到的筛分筛下产物磨矿至-0.074mm粒级质量百分含量大于70%，采用磁场强度60KA/m~80KA/m的磁选机一次弱磁选，除去钛渣中的细粒铁矿物，该铁矿物返回与步骤（2）的高品位钛磁铁矿精矿合并，作为直接还原的原料循环使用；磁选获得非磁性产物为TiO2品位60%~65%的中钛渣。
本发明具有以下优点和积极效果：
（1）常规的钛磁铁矿精矿直接还原—熔分技术获得的钛渣含二氧化钛品位为45%左右，无法直接经济的有效利用，还需要采用浮选的方法提高二氧化钛的品位至55%以上，而熔分渣的浮选效率低，目前的回收率仅能达到60%，钛资源的利用率非常低下。本发明通过钛磁铁矿的高纯化制备，使钛磁铁矿精矿中的脉石矿物大量排除，直接还原钛渣中的二氧化钛品位提高，不需要浮选就可以直接利用。
（2）常规的钛磁铁矿精矿直接还原—熔分技术熔分为了降低钛渣熔点，需要添加熔剂，熔剂的添加降低了钛渣的二氧化钛品位。本发明的方法不需要添加任何熔剂，确保了钛渣的品位。
（3）常规的钛磁铁矿精矿直接还原—熔分技术需要在高温下分离铁和渣，本发明采用磨矿磁选与直接还原的联合闭路流程，在较低的温度下实现了铁和渣的分离，大大降低了高温分离铁和渣的成本。
（4）常规的磨矿磁选分离铁和渣的技术，由于铁渣微细理解嵌布，单体解离困难，磨矿费用高，渣中含铁高，渣的品位受到影响。本发明采用半熔融技术实现铁渣分相，粗磨实现粗粒铁块与渣的分离，降低了细磨的成本，也实现了铁和渣的高效分离。
附图说明
图1是本发明工艺流程图。
具体实施方式
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
实施例一：
（1）钛磁铁矿精矿高纯化制备：将-74μm粒级百分含量大于80%，含铁品位54.5%~55.5%钛磁铁矿高炉精矿磨矿至-45μm粒级百分含量85%~90%，采用磁场强度90KA/m的磁选机磁选获得一次精矿，再采用磁场强度80KA/m/m磁选机磁选获得铁品位为TFe 57%~58%，TiO2 品位为14%~14.3%高品位钛磁铁矿精矿。磁选尾矿合并进行一次精选，尾矿抛弃，精选精矿成为含铁52.5%~53%的普通铁精矿，用作高炉炼铁原料。
（2）无熔剂直接还原：将经步骤（1）高纯化制备获得的高品位钛磁铁矿精矿用质量百分比1%的水溶性有机粘结剂聚乙烯醇造球，球径范围8mm~15mm，干燥，在竖炉内通入含H2、CO的煤气，控制还原温度1200°C~1350°C直接还原，获得金属化率大于90%的金属化球团。
（3）半熔融铁渣分相：将经步骤（2）无熔剂直接还原获得的金属化球团在电炉中升温至1480°C~1550°C,时间40min，使金属化球团处于半熔融状态，实现铁渣分相。
（4）磨矿筛分铁渣分离：使步骤（3）铁渣分相后的产物冷却至室温，采用棒磨机磨矿至-5mm质量百分含量大于80%，用筛孔1mm的筛分机筛分获得含铁大于90%的铁粒作为铁产品。
（5）弱磁选除铁：将经步骤（4）得到的筛分筛下产物磨矿至-0.074mm粒级质量百分含量大于70%，采用磁场强度60KA/m的磁选机一次弱磁选，除去钛渣中的细粒铁矿物，该铁矿物返回与步骤（2）的高品位钛磁铁矿精矿合并，作为直接还原的原料循环使用；磁选获得非磁性产物为TiO2品位60%~60.5%的中钛渣。
实施例二：
（1）钛磁铁矿精矿高纯化制备：将-74μm粒级百分含量大于80%，含铁品位55.0%~56.0%钛磁铁矿高炉精矿磨矿至-45μm粒级百分含量90%~95%，采用磁场强度80KA/m的磁选机磁选获得一次精矿，再采用磁场强度70KA/m磁选机磁选获得铁品位为TFe 58%~59%，TiO2品位为14.3%~14.8%高品位钛磁铁矿精矿。磁选尾矿合并进行一次精选，尾矿抛弃，精选精矿成为含铁52%~52.5%的普通铁精矿，用作高炉炼铁原料。
（2）无熔剂直接还原：将经步骤（1）高纯化制备获得的高品位钛磁铁矿精矿用质量百分比0.8%的水溶性有机粘结剂聚乙烯醇造球，球径范围8mm~15mm，干燥，在竖炉内通入含H2、CO气体的高炉煤气，还原温度1200°C~1350°C直接还原，获得金属化率大于90%的金属化球团。
（3）半熔融铁渣分相：将经步骤（2）无熔剂直接还原获得的金属化球团在电炉中升温至1480°C~1550°C,时间100min，使金属化球团处于半熔融状态，实现铁渣分相。
（4）磨矿筛分铁渣分离：使步骤（3）铁渣分相后的产物冷却至室温，采用棒磨机磨矿至-5mm质量百分含量大于80%，用筛孔1mm的筛分机筛分获得含铁大于90%的铁粒作为铁产品。
（5）弱磁选除铁：将经步骤（4）得到的筛分筛下产物磨矿至-0.074mm粒级质量百分含量大于70%，采用磁场强度70KA/m的磁选机一次弱磁选，除去钛渣中的细粒铁矿物，该铁矿物返回与步骤（2）的高品位钛磁铁矿精矿合并，作为直接还原的原料循环使用；磁选获得非磁性产物为TiO2品位60.5%~63%的中钛渣。
实施例三：
（1）钛磁铁矿精矿高纯化制备：将-74μm粒级百分含量大于80%，含铁品位55.5%~56.5%钛磁铁矿高炉精矿磨矿至-45μm粒级百分含量90%~95%，采用磁场强度70KA/m/m的磁选机磁选获得一次精矿，再采用磁场强度60KA/m磁选机磁选获得铁品位为TFe 59%~60%，TiO2 品位为14.5%~15%高品位钛磁铁矿精矿。磁选尾矿合并进行一次精选，尾矿抛弃，精选精矿成为含铁52.5%~53%的普通铁精矿，用作高炉炼铁原料。
（2）无熔剂直接还原：将经步骤（1）高纯化制备获得的高品位钛磁铁矿精矿用质量百分比0.6%的水溶性有机粘结剂聚乙烯醇造球，球径范围8mm~15mm，干燥，在竖炉内通入含H2、CO气体的天然气重整气体，还原温度1200°C~1350°C直接还原，获得金属化率大于90%的金属化球团。
（3）半熔融铁渣分相：将经步骤（2）无熔剂直接还原获得的金属化球团在电炉中升温至1480°C~1550°C,时间120min，使金属化球团处于半熔融状态，实现铁渣分相。
（4）磨矿筛分铁渣分离：使步骤（3）铁渣分相后的产物冷却至室温，采用棒磨机磨矿至-5mm质量百分含量大于80%，用筛孔1mm的筛分机筛分获得含铁大于90%的铁粒作为铁产品。
（5）弱磁选除铁：将经步骤（4）得到的筛分筛下产物磨矿至-0.074mm粒级质量百分含量大于70%，采用磁场强度80KA/m的磁选机一次弱磁选，除去钛渣中的细粒铁矿物，该铁矿物返回与步骤（2）的高品位钛磁铁矿精矿合并，作为直接还原的原料循环使用；磁选获得非磁性产物为TiO2品位63%~65%的中钛渣。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (1)
1.一种用钒钛磁铁矿精矿生产中品位钛渣的方法，其特征在于通过以下步骤完成：
（1）钛磁铁矿精矿高纯化制备：将-74μm粒级百分含量大于80%，含铁品位54.5%~56.5%钛磁铁矿高炉精矿磨矿至-45μm粒级百分含量85%~95%，采用磁场强度70KA/m~90KA/m的磁选机磁选获得一次精矿，再采用磁场强度60KA/m~80KA/m磁选机磁选获得铁品位为TFe 57%~60%，TiO2 品位为14%~15%高品位钛磁铁矿精矿，磁选尾矿合并进行一次精选，尾矿抛弃，精选精矿成为含铁52%~53%的普通铁精矿，用作高炉炼铁原料；
（2）无熔剂直接还原：将经步骤（1）高纯化制备获得的高品位钛磁铁矿精矿用质量百分比0.6%~1%的水溶性有机粘结剂聚乙烯醇造球，球径范围8mm~15mm，干燥，在竖炉内通入含H2、CO的煤气或天然气重整气体的气态还原剂，控制还原温度1200°C~1350°C直接还原，获得金属化率大于90%的金属化球团；
（3）半熔融铁渣分相：将经步骤（2）无熔剂直接还原获得的金属化球团在电炉中升温至1480°C~1550°C,时间40min~120min，使金属化球团处于半熔融状态，实现铁渣分相；
（4）磨矿筛分铁渣分离：使步骤（3）铁渣分相后的产物冷却至室温，采用棒磨机磨矿至-5mm质量百分含量大于80%，用筛孔1mm的筛分机筛分获得含铁大于90%的铁粒作为铁产品；
（5）弱磁选除铁：将经步骤（4）得到的筛分筛下产物磨矿至-0.074mm粒级质量百分含量大于70%，采用磁场强度60KA/m~80KA/m的磁选机一次弱磁选，除去钛渣中的细粒铁矿物，该铁矿物返回与步骤（2）的高品位钛磁铁矿精矿合并，作为直接还原的原料循环使用；磁选获得非磁性产物为TiO2品位60%~65%的中钛渣。
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