CN108384948B - 一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法 - Google Patents

一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，钛精矿在深度渣铁分离还原过程中，促使铁物相中铁晶粒长大、聚集，达到60～200μm，以利用后期分选。本发明解决现有电炉法制备高钛渣工艺复杂、生产效率低、能耗大、成本高昂、污染重等问题，单条生产线最大规模可处理200万吨钛精矿。本发明无需采用吨产品电耗量6300kwh的矿冶炉进行熔融冶炼，本还原方法耗能量极低，即可获得成本极低的高钛渣、酸溶性钛渣及优质的金属铁粉副产品；采取小球团固相渣铁分离还原方法，加热能源消耗量极小，基本采用自身回收的高纯煤气进行窑炉加热，且利用余热烘干物料，最大程度做到节能减排，经济环保生产方式。

Description

一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性 钛渣的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，尤其涉及一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法。
背景技术
高钛渣是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛精矿，是钛矿中二氧化钛和铁熔化分离后得到的二氧化钛高含量的富集物。高钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。
我国从50年代末开始冶炼钛渣的研究，当时电炉容量是400kVA敞开式矿冶炉，到今天已有近50年的历史。目前全国拥有钛渣电炉30多台(不包括乡镇企业)，是世界上拥有钛渣电炉台数最多的国家，生产能力约15万t/a，产量约12万t/a。最大的电炉容量7000kVA(在建的最大容量25000kVA)，为半密闭(矮烟罩)式矿冶炉；最小的电炉容量400kVA，是敞开式电炉，冶炼高钛渣吨产品耗电量在6300kW，钛渣产品TiO2大于90％，绝大部分在92％TiO2以上，这些产品中约50％作为生产氯化钛白和海绵钛的原料，50％用于生产人造金红石，作为电焊条的原料。
我国高钛渣生产的特点是：电炉台数多、容量小、产量低、技术落后，除少数在建电炉外，基本上是七八十年代的技术水平，产品全部在国内市场销售，未进入国际市场。
发明内容
本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种节能减排、低成本的低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，步骤如下：
(1)原料加工和造球
先将钛精矿打磨至细度为325～400目的钛精矿粉，配加硅铁粉、芒硝和硼砂，其中钛精矿粉、硅铁粉、芒硝和硼砂的重量比为(89～92):(1～2):(3～4):(4～5)；再配加钛精矿粉重量1％～2％的有机粘结剂，混合均匀，进行混碾，采用造粒机造球，筛分出直径为￠2～3mm粒度的球团；
(2)球团烘干
将步骤(1)的湿球团在250℃～350℃的热风温度下进行烘干，使其水分＜0.5％、强度达到25N/个球；
(3)还原剂加工
按照步骤(2)的球团重量配加30％～35％的还原剂混合，制得被还原物料；
(4)深度渣铁分离还原
将步骤(3)的被还原物料加入隔焰式窑炉中，在1080～1100℃条件下深度还原4～6h，实现快速渣铁分离还原；再采用干式磁选机分离出金属化球团；
(5)分选
a、将步骤(4)的金属化球团采用破碎机破碎，筛分出35～45目颗粒料和筛下细粉；
b、将步骤a得到的35～45目颗粒料采用2800～3200Gs磁强强度的湿式磁选机组进行磁选，获得磁性物料和TiO2≥90％、TFe≤3.5％的非磁性物，非磁性物即为高钛渣；将高钛渣经过烘干后，再采用三辊电选分离机，分离出精矿、中矿和尾矿，即将高钛渣分级为品位≥90％、≥91％、≥92％的高钛渣产品；
c、步骤a的筛下细粉和步骤b的磁性物料为高铁钛渣，将高铁钛渣打磨至细度为325～400目，采用1600～200Gs中磁磁选机组湿式磁选分离，获得磁性物料和TiO2 75～85％、TFe7～8％的非磁性物矿浆，经真空过滤和烘干后，获得酸溶性钛渣副产品；
d、步骤c获得的磁性物料为还原金属铁粉，采用800～1000Gs弱磁磁选机组进行湿式磁选、提纯，获得TFe≥95％、TiO2≤3.0％的高品位金属铁粉副产品。
其中，步骤(1)中所述的钛精矿细度为160～200目，Fe2O3+FeO+TiO2≥92％，优选Fe2O3+FeO+TiO2≥95％。
步骤(1)中所述的有机粘结剂为糊精、腐殖酸钠、糖稀、水溶性聚乙烯醇或纸浆废液。
步骤(3)中所述的还原剂为粒度0～10mm、化学成分按质量百分比为固定碳为≥45％、灰份为5～20％、挥发份15～35％、水份为3～8％、S为0.3～1.0％的烟煤、无烟煤、兰炭、生物质材料或生物质碳。
步骤(4)中所述的隔焰式窑炉为本申请人的隔焰式回转窑或隔焰式旋焰窑。
本发明的有益效果是：
1、本发明的钛精矿在深度还原过程中，促使铁物相中铁晶粒长大、聚集，达到60～200μm，以利用后期分选。
2、本发明解决了现有电炉法制备高钛渣工艺复杂、生产效率低、成本高昂、能耗大等问题，单条生产线最大规模可处理200万吨钛精矿。
3、本发明无需采用吨产品耗电量6300kwh的矿冶炉进行熔融冶炼，还原方法耗能量极低，即可获得成本极低的高钛渣、酸溶性钛渣及优质的金属铁粉副产品。
4、本发明采取的是小球团固相渣铁分离还原方法，加热能源消耗量极小，基本采用自身回收的高纯煤气进行窑炉加热，且利用余热烘干物料，因此本发明方法最大程度做到节能减排，环保生产。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例中使用的钛精矿Ⅰ和钛精矿Ⅱ指标分别见表1、表2。
表1
表2
实施例1
一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，步骤如下：
(1)原料加工和造球
将钛精矿Ⅰ打磨至细度为325目的钛精矿粉，配加硅铁粉、芒硝和硼砂，其中钛精矿粉、硅铁粉、芒硝和硼砂的重量比为91:1:3:5；再配加钛精矿粉重量1％的有机粘结剂，混合均匀，进行混碾，采用造粒机造球，筛分出直径为￠2-3mm粒度的球团；
(2)球团烘干
将步骤(1)的湿球团在250℃～350℃的热风温度下进行烘干，使其水分＜0.5％、强度达到25N/个球；
(3)还原剂加工
按照步骤(2)的球团重量配加35％的还原剂兰炭(粒度0～5mm)混合，制得被还原物料；
(4)深度还原
将步骤(3)的被还原物料加入￠245mm×1500mm型隔焰式回转窑中，在1100℃条件下深度还原4h，实现快速渣铁分离还原；再采用干式磁选机分离出金属化球团；
(5)分选
a、将步骤(4)的金属化球团采用破碎机破碎，筛分出35-45目颗粒料和筛下细粉；
b、将步骤a得到的35～45目颗粒料采用2800～3200Gs磁强强度的湿式磁选机组进行磁选，获得磁性物料和TiO2 90.12％、TFe 3.45％的非磁性物，非磁性物即为高钛渣；将高钛渣经过烘干后，再采用三辊电选分离机，分离出精矿、中矿和尾矿，即将高钛渣分级为品位≥90％、≥91％、≥92％的高钛渣产品，高钛渣产率25.12％；
c、步骤a的筛下细粉和步骤b的磁性物料为高铁钛渣，将高铁钛渣打磨至细度为325～400目，采用1600～200Gs中磁磁选机组湿式磁选分离，获得磁性物料和TiO2 79.5％、TFe 7.88％的非磁性物矿浆，经真空过滤和烘干后，获得酸溶性钛渣副产品；
d、步骤c获得的磁性物料为还原金属铁粉，采用800～1000Gs弱磁磁选机组进行湿式磁选、提纯，获得TFe 95.13％、MFe 85.16％、TiO2 2.88％的高品位金属铁粉副产品。
实施例2
一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，步骤如下：
(1)原料加工和造球
将钛精矿Ⅱ打磨至细度为325目的钛精矿粉，配加硅铁粉、芒硝和硼砂，其中钛精矿粉、硅铁粉、芒硝和硼砂的重量比为91.5:1.5:3:4；再配加钛精矿粉重量2％的有机粘结剂，混合均匀，进行混碾，采用造粒机造球，筛分出直径为￠2～3mm粒度的球团；
(2)球团烘干
将步骤(1)的湿球团在250℃～350℃的热风温度下进行烘干，使其水分＜0.5％、强度达到25N/个球；
(3)还原剂加工
按照步骤(2)的球团重量配加35％的还原剂兰炭(粒度0-5mm)混合，制得被还原物料；
(4)深度还原
将步骤(3)的被还原物料加入￠245mm×1500mm型隔焰式回转窑中，在1080℃条件下深度还原4.5h，实现快速渣铁分离还原；再采用干式磁选机分离出金属化球团；
(5)分选
a、将步骤(4)的金属化球团采用破碎机破碎，筛分出35～45目颗粒料和筛下细粉；
b、将步骤a得到的35-45目颗粒料采用2800～3200Gs磁强强度的湿式磁选机组进行磁选，获得磁性物料和TiO2 90.26％、TFe 3.54％的非磁性物，非磁性物即为高钛渣；将高钛渣经过烘干后，再采用三辊电选分离机，分离出精矿、中矿和尾矿，即将高钛渣分级为品位≥90％、≥91％、≥92％的高钛渣产品，高钛渣产率45.67％；
c、步骤a的筛下细粉和步骤b的磁性物料为高铁钛渣，将高铁钛渣打磨至细度为325～400目，采用1600～200Gs中磁磁选机组湿式磁选分离，获得磁性物料和TiO282.85％、TFe 7.86％的非磁性物矿浆，经真空过滤和烘干后，获得酸溶性钛渣副产品；
d、步骤c获得的磁性物料为还原金属铁粉，采用800～1000Gs弱磁磁选机组进行湿式磁选、提纯，获得TFe 96.15％、MFe 86.02％、TiO2 1.96％的高品位金属铁粉副产品。
实施例3
一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，步骤如下：
(1)原料加工和造球
将钛精矿Ⅰ和钛精矿Ⅱ按照重量比1:1混合，打磨至细度为325目的钛精矿粉，配加硅铁粉、芒硝和硼砂，其中钛精矿粉、硅铁粉、芒硝和硼砂的重量比为91.8:1.2:2:5；再配加钛精矿粉重量1％的有机粘结剂，混合均匀，进行混碾，采用造粒机造球，筛分出直径为￠2～3mm粒度的球团；
(2)球团烘干
将步骤(1)的湿球团在250℃～350℃的热风温度下进行烘干，使其水分＜0.5％、强度达到25N/个球；
(3)还原剂加工
按照步骤(2)的球团重量配加32％的还原剂兰炭(粒度0～5mm)混合，制得被还原物料；
(4)深度还原
将步骤(3)的被还原物料加入￠245mm×1500mm型隔焰式回转窑中，在1100℃条件下深度还原4h，实现快速渣铁分离还原；再采用干式磁选机分离出金属化球团；
(5)分选
a、将步骤(4)的金属化球团采用破碎机破碎，筛分出35～45目颗粒料和筛下细粉；
b、将步骤a得到的35～45目颗粒料采用2800～3200Gs磁强强度的湿式磁选机组进行磁选，获得磁性物料和TiO2 90.89％、TFe 3.45％的非磁性物，非磁性物即为高钛渣；将高钛渣经过烘干后，再采用三辊电选分离机，分离出精矿、中矿和尾矿，即将高钛渣分级为品位≥90％、≥91％、≥92％的高钛渣产品，高钛渣产率32.17％；
c、步骤a的筛下细粉和步骤b的磁性物料为高铁钛渣，将高铁钛渣打磨至细度为325～400目，采用1600～200Gs中磁磁选机组湿式磁选分离，获得磁性物料和TiO284.15％、TFe 7.68％的非磁性物矿浆，经真空过滤和烘干后，获得酸溶性钛渣副产品；
d、步骤c获得的磁性物料为还原金属铁粉，采用800～1000Gs弱磁磁选机组进行湿式磁选、提纯，获得TFe 95.87％、MFe 85.96％、TiO2 2.92％的高品位金属铁粉副产品。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低温深度渣铁分离快速还原钛精矿分选高钛渣和酸溶性钛渣的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)原料加工和造球
先将钛精矿打磨至细度为325～400目的钛精矿粉，配加硅铁粉、芒硝和硼砂，其中钛精矿粉、硅铁粉、芒硝和硼砂的重量比为(89～92):(1～2):(3～4):(4～5)；再配加钛精矿粉重量1％～2％的有机粘结剂，混合均匀，进行混碾，采用造粒机造球，筛分出直径为￠2～3mm粒度的球团；
(2)球团烘干
将步骤(1)的湿球团在250℃～350℃的热风温度下进行烘干，使其水分＜0.5％、强度达到25N/个球；
(3)还原剂加工
按照步骤(2)的球团重量配加30％～35％的还原剂混合，制得被还原物料；
(4)深度渣铁分离还原
将步骤(3)的被还原物料加入隔焰式窑炉中，在1080～1100℃条件下深度还原4～6h，实现快速渣铁分离还原；再采用干式磁选机分离出金属化球团；
(5)分选
a、将步骤(4)的金属化球团采用破碎机破碎，筛分出35～45目颗粒料和筛下细粉；
b、取步骤a得到的35～45目颗粒料，采用2800～3200Gs磁强强度的湿式磁选机组进行磁选，获得磁性物料和TiO2≥90％、TFe≤3.5％的非磁性物，非磁性物即为高钛渣；将高钛渣经过烘干后，再采用三辊电选分离机，分离出精矿、中矿和尾矿，即将高钛渣分级为品位≥90％、≥91％、≥92％的高钛渣产品；
c、步骤a的筛下细粉和步骤b的磁性物料为高铁钛渣，将高铁钛渣打磨至细度为325～400目，采用1600～200Gs中磁磁选机组湿式磁选分离，获得磁性物料和TiO2 75～85％、TFe7～8％的非磁性物矿浆，经真空过滤和烘干后，获得酸溶性钛渣副产品；
d、步骤c获得的磁性物料为还原金属铁粉，采用800～1000Gs弱磁磁选机组进行湿式磁选、提纯，获得TFe≥95％、TiO2≤3.0％的高品位金属铁粉副产品。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的钛精矿细度为160～200目，Fe2O3+FeO+TiO2≥92％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述的有机粘结剂为糊精、腐殖酸钠、糖稀、水溶性聚乙烯醇或纸浆废液。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述的还原剂为粒度0～10mm、化学成分按质量百分比为固定碳为≥45％、灰份为5～20％、挥发份15～35％、水份为3～8％、S为0.3～1.0％的烟煤、无烟煤、兰炭、生物质材料或生物质碳。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中所述的隔焰式窑炉为隔焰式回转窑或隔焰式旋焰窑。
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