CN111100984A - 钛渣的处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钛铁复合矿的处理方法包括:(1)在含有钛氧化物、铁氧化物的钛铁复合矿中加入粘接剂并冷压成钛铁球团;(2)将前述步骤(1)中得到的钛铁球团与还原剂、脱硫剂按照比例混合得到混合料,并将该混合料由布料装置送入煤基竖炉;(3)在所述煤基竖炉中,所述混合料在1100~1250℃温度下反应10~18小时,使所述钛铁球团与所述还原剂发生还原反应,得到还原后的钛铁球团;(4)将所述还原后的钛铁球团转移至熔化炉中,加热至1400~1600℃,使所述钛铁球团的一部分成分熔化为液体,另一部分保持为固体,并进行固液分离后分别进行回收。本发明的钛铁复合矿的处理方法有利于去除杂质,将钛资源的回收率提高到80%以上,降低全流程能耗30%以上,降低投资40%以上。

Description

钛渣的处理方法
技术领域
本发明属于钛资源高效利用领域,具体涉及含钛、铁的复合矿的处理方法。
背景技术
钛是重要的战略资源,含钛材料广泛应用于建筑、汽车、铁路、医疗、国防军工、航空航天等行业。加强钛资源综合开发高效利用,促进钛产业可持续发展,对我国工业发展和国防建设具有重要意义。近年来,我国钛产品发展已然取得了长足进步,但在资源保障、综合利用、产品档次和技术装备水平等方面,问题依然存在:资源开发粗放,利用水平不高,钛资源回收利用率低;深度加工不足,未形成集聚优势;产品档次不高,高端产品的研发和生产尚处于起步阶段。
我国的富钛料工业自20世纪50年代起步,以往掌握的高钛渣生产技术为小型敞口电炉生产高钛渣,但生产规模小,技术和设备落后,环境污染严重,该工艺正在被逐渐淘汰。近年来,我国高钛渣产业的通过引进吸收国外先进技术,实现了钛渣的大型化,但仍存在能耗高,产品品质低,难以用作高端钛产品的原料。
低品质的含钛、铁尾矿中钛化物含量低,无直接经济利用价值,由于矿相结构复杂,采用目前传统的直接分选工艺无法将铁与钛进行有效分离,收得率低,分选成本高,不能产生较好的经济效益。长此以往,必将产生大量的固废需要处理。
另外,在一些现有技术公开的工艺中,例如,采用矿热炉对含铁、钛的矿进行还原后直接分选的工艺中,只能够处理钛氧化物的含量大于43%的矿,对于钛含量低于此的更低品质的含钛、铁的尾矿,或者无法进行处理,或者需要的能耗高,不利于节约成本。
因此,亟待开发能耗降低、钛的回收率高的钛渣处理工艺。
发明内容
本发明的目的针对现有技术的不足,立足于含钛铁矿的高效综合利用,通过采用本发明的钛渣的处理方法,选择性直接还原金属氧化物杂质为金属杂质后熔分去除金属杂质以高效富集钛料的工艺路线,将钛铁砂矿在低温下易还原的金属氧化物杂质还原为金属单质杂质,最后通过熔分装置将金属单质杂质熔化为液态金属杂质从而与不易还原及熔化的含钛化合物分离,得到高品质的富钛料和高端的金属基础材料,得到的两类主产品附加值高,经济效益好,有效的解决了固废资源的低质利用问题。
本发明的钛铁复合矿的处理方法包括下述的步骤:
(1)在含有钛氧化物、铁氧化物的钛铁复合矿中加入粘接剂并冷压成钛铁球团;
(2)将前述步骤(1)中得到的钛铁球团与还原剂、脱硫剂按照重量比为1:(0.3~0.7):(0.05~0.15)的比例混合得到混合料,并将该混合料由布料装置送入煤基竖炉;
(3)在所述煤基竖炉中,所述混合料在1100~1250℃温度下反应10~18小时,使所述钛铁球团与所述还原剂发生还原反应,得到还原后的钛铁球团;
(4)将所述还原后的钛铁球团转移至熔化炉中,加热至1400~1600℃,使所述钛铁球团的一部分成分熔化为液体,另一部分保持为固体,并进行固液分离后分别进行回收。
本发明的钛铁复合矿的处理方法中,所述钛铁复合矿的以TiO2为基准计算的钛氧化物含量≥40%、以铁元素为基准计算的总铁含量≥36%。
前述步骤(1)中,前述冷压是指通过压球机等设备制得块状球团。本发明中,对于冷压的工艺没有任何限定,只要能够使得钛铁复合矿形成球团即可。
前述步骤(2)中加入的钛铁球团与还原剂、脱硫剂的重量比为1:(0.3~0.7):(0.05~0.15)。通过为该比例范围,能够使钛铁球团中的铁氧化物在后续的还原反应中被充分还原,从而实现钛与铁的充分分离。
前述步骤(3)中,在1100~1250℃温度下反应10~18小时,前述钛铁球团中的铁氧化物被还原剂还原,生成单质铁。除了铁元素之外,TiO2等仍以氧化物的形式存在。优选在1200~1250℃温度下反应12~16小时。
前述步骤(4)中,还原后的钛铁球团被转移至熔化炉中,在1400~1600℃的熔化温度下,前述步骤(3)的还原中生成的铁等单质被熔化为液体。但是,在前述步骤(3)中,前述钛铁球团中的钛化物由于熔点高因而在1400~1600℃的加热温度仍然保持为固态,由此实现了钛与铁之间的分离,获得了作为固体保留的钛含量高的钛渣,以及作为液体熔化的铁块。
本发明的钛铁复合矿的处理方法中,还原效率高,获得了95%以上的还原率,实现了钛与铁的充分分离,因而,获得的钛渣中钛含量高。从而,作为本发明的处理对象的钛铁复合矿,其中的钛含量较低也能够进行处理。例如,采用矿热炉对含铁、钛的矿进行还原后直接分选的现有工艺中,由于还原效率不高,无法将钛与铁充分分离,因而只能够处理钛氧化物的含量大于43%的矿,对于钛含量低于此的更低品质的含钛、铁的尾矿,或者无法进行处理,或者需要的能耗高,不利于节约成本。本发明的钛铁复合矿的处理方法中,优先地,前述钛铁复合矿的以TiO2为基准计算的钛氧化物含量≥40%、以铁元素为基准计算的总铁含量≥36%。也即,本发明的钛铁复合矿的处理方法降低了能够处理的钛铁复合矿中钛含量的下限到40%、铁含量的下限到36%。
本发明的钛铁复合矿的处理方法中,优选地,前述步骤(3)在1200~1250℃温度下反应12~16小时。
本发明的钛铁复合矿的处理方法,前述步骤(2)中,前述还原剂为选自兰炭、木炭、无烟煤、褐煤、烟煤、焦炭中的一种或多种,根据用户自身资源条件等考虑优选使用性价比高的。前述脱硫剂是指石灰石或白云石等,其作用在于脱除还原剂原料中带入的硫。
本发明的钛铁复合矿的处理方法,前述步骤(2)中,前述脱硫剂为石灰石或者白云石。
本发明的钛铁复合矿的处理方法,前述步骤(1)中,前述粘接剂是指有机粘接剂,以废糖蜜或淀粉等碳氢化合物为主的原料制成。本发明中,对于粘接剂的选择没有特别的限制,可以使用本领域技术人员公知常用的粘接剂,从经济性方面考虑,优选使用经济性好的。
本发明的钛铁复合矿的处理方法,前述步骤(4)中使用的熔化炉没有特别的限定,可以为例如基于感应加热的感应炉或为采用电极加热的电弧炉。
本发明的钛铁复合矿的处理方法的有益效果如下:
本发明的钛铁复合矿的处理方法通过选择低温还原技术,在不还原钛化物的情况下,将其他主要金属氧化物杂质还原成单质金属杂质,还原率需达到95%以上,由此有利于去除杂质,将钛资源的回收率提高到80%以上,降低全流程能耗30%以上,降低投资40%以上。
附图说明
图1为本发明的钛铁复合矿的处理方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1示出了本发明的钛铁复合矿的处理方法的一种实施方式的示意图。如图1所示,在本实施方式中,将低品质钛铁矿中加入粘结剂并冷压得到钛球铁团,将得到的钛球铁团与还原剂、脱硫剂按照1:(0.3~0.7):(0.05~0.15)的比例混合,得到混合料,将该混合料由布料装置送入煤基竖炉。在该煤基竖炉中,,以燃气作为热量来源,使混合料在1100~1250℃的温度下反应10~18小时,使钛铁球团与还原剂发生还原反应,得到还原后的钛铁球团。然后,将煤基竖炉中的反应后的物料排出,去除残留的还原剂等,将还原后的钛铁球团转移到作为熔化炉的电炉中,加热至1400~1600℃,使得还原后的钛铁球团的一部分熔化为液体,而另一部分保持为固体,通过固液分离,获得高钛渣和含铁副产品。
实施例1:
使用以TiO2为基准计算的钛氧化物含量为43%、以铁元素为基准计算的总铁含量为36%的钛铁矿,加入适量粘接剂采用对辊压球机冷压成钛铁球团。将该钛铁球团与兰炭、石灰石按100:50:0.05比例混匀,然后通过布料小车送入竖炉内,由上向下运行,在还原段将温度控制为1200℃停留13小时后,将炉料从下部冷却区域冷却至650℃后排出,通过热筛将还原后的钛铁球团与其他炉料分开。还原后的钛铁球团的金属化率≥95%,
然后,将还原后的钛铁球团通过料罐加入作为熔化炉的电弧炉内,加热至1500℃,在电弧炉内预留30%容量的铁水熔池,对球团中的铁等金属单质进行熔化,钛氧化物等由于比重轻,自动上浮与铁水分层,从而有效得到TiO2≥75%的高钛含量的钛渣。
实施例2:
使用以TiO2为基准计算的钛氧化物含量为47%、以铁元素为基准计算的总铁含量为36%的钛铁矿,加入适量粘接剂通过对辊压球机冷压成钛铁球团。将该钛铁球团
与无烟煤、白云石按100:60:0.05比例混匀,然后通过布料皮带送入竖炉内,由上向下运行,在还原段将温度控制为1250℃停留10小时后,将炉料从下部冷却区域冷却至100℃后排出,通过热筛将还原后的钛铁球团与其他炉料分开。还原后的钛铁球团的金属化率≥95%,
然后,将还原后的钛铁球团通过料罐加入作为熔化炉的感应炉内,加热至1500℃,在电弧炉内预留30%容量的铁水熔池,对球团中的铁等金属单质进行熔化,钛氧化物等由于比重轻,自动上浮与铁水分层,从而有效得到TiO2≥80%的高钛含量的钛渣。
实施例3:
使用以TiO2为基准计算的钛氧化物含量为45%、以铁元素为基准计算的总铁含量为36%的钛铁矿,加入适量粘接剂通过对辊压球机冷压成钛铁球团。将该钛铁球团
与烟煤、石灰石按100:60:0.05比例混匀,然后通过布料皮带送入竖炉内,由上向下运行,在还原段将温度控制为1100℃停留18小时后,将炉料从下部冷却区域冷却至300℃后排出,通过热筛将还原后的钛铁球团与其他炉料分开。还原后的钛铁球团的金属化率≥95%,
然后,将还原后的钛铁球团通过料罐加入作为熔化炉的感应炉内,加热至1500℃,在电弧炉内预留30%容量的铁水熔池,对球团中的铁等金属单质进行熔化,钛氧化物等由于比重轻,自动上浮与铁水分层,从而有效得到TiO2≥80%的高钛含量的钛渣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,但本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护之内。

Claims (7)

1.一种钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)在含有钛氧化物、铁氧化物的钛铁复合矿中加入粘接剂并冷压成钛铁球团;
(2)将前述步骤(1)中得到的钛铁球团与还原剂、脱硫剂按照重量比为1:(0.3~0.7):(0.05~0.15)的比例混合得到混合料,并将该混合料由布料装置送入煤基竖炉;
(3)在所述煤基竖炉中,所述混合料在1100~1250℃温度下反应10~18小时,使所述钛铁球团与所述还原剂发生还原反应,得到还原后的钛铁球团;
(4)将所述还原后的钛铁球团转移至熔化炉中,加热至1400~1600℃,使所述钛铁球团的一部分成分熔化为液体,另一部分保持为固体,并进行固液分离后分别进行回收。
2.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述钛铁复合矿的以TiO2为基准计算的钛氧化物含量≥40%、以铁元素为基准计算的总铁含量≥36%。
3.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述步骤(3)中,在1100~1250℃温度下反应12~16小时。
4.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述还原剂为选自兰炭、木炭、无烟煤、褐煤、烟煤、焦炭中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述脱硫剂为石灰石或者白云石。
6.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述粘接剂为有机粘接剂。
7.根据权利要求1所述的钛铁复合矿的处理方法,其特征在于,所述熔化炉为基于感应加热的感应炉或为采用电极加热的电弧炉。
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