CN112024121B - 一种钒钛磁铁矿分离提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种钒钛磁铁矿分离提取方法，包括将钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合均匀后压制成圆饼状物料并将圆饼状物料烘干；将烘干后的圆饼状物料与碳还原剂加入反应罐组中并将反应罐组置于通入天然气的隧道窑中进行焙烧，得到焙烧物料；将焙烧物料与反应罐分离，对分离后的焙烧物料进行筛分，破碎，多级球磨和多级磁选后分别得到铁料和钛料；对钛料进行脱水，烘干，得到钛产品和钛副产品；对铁料进行分选，得到铁初产品和铁初副产品；将铁初产品过滤，烘干后二次还原，得到铁产品；将铁初副产品过滤，烘干，得到铁副产品。本发明的提取方法相比于传统的高炉炼铁，无烧结、焦化环节，能耗低，污染小。
Description
技术领域
本发明属于钒钛磁铁矿分离技术领域，更具体地讲，涉及一种钒钛磁铁矿分离提取方法。
背景技术
钒钛磁铁矿是一种复合矿物相，是由磁铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石、钛铁矿片晶及微细粒磁黄铁矿片晶等矿石组成的一种固溶体，含有铁(Fe)、钒(V)、钛(Ti)等多种有价元素，具有很高的综合利用价值。攀西(攀枝花-西昌)地区是我国钒钛磁铁矿的主要成矿带，但攀西钒钛磁铁矿的铁品味较低，TiO2含量偏高，从上世纪70年代初攀钢高炉投产以来，使用高炉工艺流程主要存在以下问题：一是高炉冶炼每年产生含钛高炉渣300多万吨，累积堆积量上亿吨，不但造成了钛资源的严重浪费，还形成了巨大的环境压力；二是环境污染严重，特别是SO2粉尘以及CO2的排放均很高；三是炼铁流程长，投资大；四是从铁、烧、焦全***看重复加热-降温以及增碳-脱碳，资源、能源循环使用率低，热能利用不合理。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种能耗低、污染小的钒钛磁铁矿分离提取方法。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿分离提取方法，可以包括以下步骤：将钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合均匀后压制成圆饼状物料并将圆饼状物料烘干；将烘干后的圆饼状物料与碳还原剂加入反应罐组中并将反应罐组置于通入天然气的隧道窑中进行焙烧，得到焙烧物料，其中，焙烧过程包括依次进行的预热阶段、还原阶段以及冷却阶段，还原阶段的温度为1050℃～1200℃，反应阶段的时间为6h～8h；将焙烧物料与反应罐分离，对分离后的焙烧物料进行筛分，破碎，多级球磨和多级磁选后分别得到铁料和钛料；对钛料进行脱水，烘干，得到钛产品和钛副产品；对铁料进行分选，得到铁初产品和铁初副产品；将铁初产品过滤，烘干后二次还原，得到铁产品；将铁初副产品过滤，烘干，得到铁副产品。
本发明以隧道窑为钒钛磁铁矿还原装置。在隧道窑中通入天然气进行预热，逐步将物料加热，当料温达到800℃左右，开始固体碳还原，析出的CO在料层上部空间燃烧，放出热量补充加热，最高温度约1400℃。并且，析出的CO能够形成还原气氛，将铁的氧化物还原，物料中的其他金属氧化物均不发生反应。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括以下中的至少一项：
(1)本发明的方法能够对钒钛磁铁矿中的钛进行合理的分离、提取，相比于传统的高炉炼铁，不会产生大量的钛渣，造成资源浪费；
(2)本发明的方法无烧结、焦化环节，能源循环使用率高，能耗低，污染小。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1示出了本发明一个示例性实施例的钒钛磁铁矿分离提取方法流程示意图；
图2示出了本发明一个示例性实施例的备料工艺流程示意图；
图3示出了本发明一个示例性实施例的焙烧工艺流程示意图；
图4示出了本发明一个示例性实施例的选矿工艺流程示意图；
图5示出了本发明一个示例性实施例的还原工艺流程示意图；
图6示出了本发明一个示例性实施例的物料平衡示意图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述根据本发明的钒钛磁铁矿分离提取方法。
本发明提供了一种钒钛磁铁矿分离提取方法。在本发明的钒钛磁铁矿分离提取方法的一个示例性实施例中，提取方法可以包括：
S01，将钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合均匀后压制成圆饼状物料并将圆饼状物料烘干。钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂可以在搅拌机中混合均匀。在搅拌过程中可以加入适当的水，例如。可以加入混合物料质量4％～6％的水。添加剂可以为碳酸钠。碳酸钠的加入量可以为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的1％～3％。加入上述范围内的碳酸钠能够降低焙烧还原的温度，提高反应速度，提高收得率。优选地，碳酸钠的加入量可以为2％。脱硫剂的加入量可以为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的5‰-1％，例如，脱硫剂的加入量可以为0.2％～0.8％。粘接剂的加入量可以为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的1％～3％。例如，粘接剂的加入量可以为2％。脱硫剂可以为镁脱硫剂或者镁钙复合脱硫剂等。粘接剂可以为聚乙烯醇等常用粘接剂。
S02，将烘干后的圆饼状物料与碳还原剂加入反应罐组中并将反应罐组置于通入天然气的隧道窑焙烧，得到焙烧物料，其中，焙烧过程包括依次进行的预热阶段、还原阶段以及冷却阶段。还原阶段的温度可以为1050℃～1200℃，反应阶段的时间可以为6h～8h。碳还原剂可以为焦炭或洗精煤。通入天然气进行预热后，逐步将反应罐中的固体物料加热，温度达到800℃后开始固体碳化还原，析出的CO在料层的上部空间燃烧，放出热量补充加热，最高温度可以达到1400℃。为了保持料层中的还原气氛，碳还原剂实际加入量应该比化学反应理论需要的量要多。进一步地，碳还原剂的加入量可以为钒钛磁铁矿质量的10％～15％，例如，碳还原剂加入量可以为钒钛磁铁矿质量的12％。对钒钛磁铁矿深度还原采用隧道窑，利用碳制还原剂产生的一氧化碳燃烧过程产生的高温点(可达1400℃)以及本发明加入量的添加剂，高温点和添加剂两者共同起作用破坏“铁-钛”键，能够使铁氧化物最大限度的还原成金属铁，金属铁的还原率在95％以上，并以铁的晶粒聚集，粒度为100目以上，可调整铁的晶粒长大粒度，比如0.5mm等，铁晶粒的聚集实现还原阶段的钛铁分离。
S03，将焙烧物料与反应罐分离，对分离后的焙烧物料进行筛分，破碎，多级球磨和多级磁选后分别得到铁料和钛料。
S04，对钛料进行脱水，烘干，得到钛产品。
S05，对铁料进行分选，得到铁初产品和铁初副产品。
S06，将铁初产品过滤，烘干后二次还原，得到铁产品；将铁初副产品过滤，烘干，得到铁副产品。铁产品为海绵铁。海绵铁保留了在还原失氧时形成的大量微气孔，在显微镜下观察形似海绵。得到的海绵铁中的碳和硅的含量低，成分类似钢，可以代替废钢用于炼钢。海绵铁中的碳含量可以低于0.9mass％。
需要说明的是，上述S04和S05没有先后顺序，也可以同时进行。
进一步地，圆饼状物料的直径可以为4cm～6cm，厚度可以为1.5cm～2.5cm。设置上述直径和厚度的圆饼状能够确保物料与还原剂有更大的接触面积，能够加快铁元素的还原，增加还原率。对于圆饼状物料的直径和厚度受到压块机的限制，圆饼状物料直径小于4cm以及厚度小于1.5cm，会影响装料量，会使产量降低。
进一步地，焙烧过程包括依次进行的预热阶段、还原阶段以及冷却阶段。预热阶段的温度可以为100℃～300℃，预热时间可以为2h～4h；还原阶段的温度可以为1050℃～1200℃，还原时间可以为6h～8h；冷却阶段的出窑温度可以小于200℃，冷却阶段的时间可以为4h～6h。优选地，预热阶段的温度可以为180℃，预热时间可以为3h；还原阶段的温度可以为1100℃，还原时间可以为420min；冷却阶段的出窑温度可以小于200℃，冷却阶段的时间可以为5h，在上述预热温度、预热时间，还原温度、还原时间以及冷却温度、冷却时间下能够在节约能耗的同时确保还原率在97％以上。进一步地，反应罐经历预热阶段、还原阶段以及冷却阶段的总时间可以为900min～950min。
进一步地，烘干后的圆饼物料的水分含量小于2％，例如，水分含量在1％。
进一步地，反应罐组可以由多层相互叠加的反应罐层构成。每个反应罐层由多个并联的反应罐构成。最上层的反应罐层中的每个反应罐均设置有罐盖。例如，反应罐组可以设置为4层，每层4×20个反应罐。反应罐可以为碳化硅罐。在最上层的反应罐的顶部加盖，目的在于为防止炉火串至反应罐中，过量的CO在盖沿处燃烧(盖沿处无CO燃烧是还原反应完成的指征之一)，并在反应罐顶层中形成微负压，促进罐内还原气体流动，进而促进还原反应的均衡性。
进一步地，多级球磨和多级磁选可以包括：
S301，对破碎后的焙烧物料进行一级湿式球磨，得到粒径在70目～90目的一级球磨物料。例如，可以控制含水率在63％，粒径在82目的一级球磨物料。一级湿式球磨的含水率可以大于50％。
S302，对一级球磨物料脱水处理，将脱水后的一级球磨物料进行一级磁选，得到一级铁料和一级钛料，并对一级铁料进行脱磁处理。通过一级磁选处理，能够将铁最大限度的从脱水后的一级球磨物料中分离出来，形成还原铁(一级铁料)和富态渣(一级钛料)。此时，一级铁料中含有的TiO2的质量占比在3％以内，一级钛料中含有Fe的质量占比控制在3％以内。对一级铁料进行脱磁处理能够破除磁选产生的磁团聚，便于后续的二级磁选。
S303，对脱磁处理后的一级铁料和一级钛料进行二级磁选，得到二级铁料和二级钛料。二级磁选的主要目的是降碳降杂，最大限度地去除二级钛料中的残碳和有害矿渣，形成高品位的钛产品。
S304，对二级钛料进行二级湿式球磨，得到二级球磨钛料。
S305，对二级铁料以及二级球磨钛料分别进行三级磁选，得到铁料和钛料。
进一步地，多级球磨和磁选后收集在一级湿式球磨和二级湿式球磨过程中产生的废水。在废水中溶解有五氧化二钒。经沉淀去除煤灰杂质后，对废水中的五氧化二钒进行富集，当五氧化二钒达到预定的浓度后，通过树脂交换法提取五氧化二钒。预定的浓度可以是经验值或给定值。
进一步地，二次还原可以包括在900℃～1000℃的温度下利用氢气还原。这里还原使用的氢气可以是利用氨分解制备得到的氢气。具体地，氨分解气体发生装置以液氨为原料，经汽化后将氨气加热，在催化剂作用下，氨发生分解成氢氮混合气体。用气体纯化器，可脱除混合气中的残余氨和水分，获得满意的保护气体，产生的氢气用于铁还原。
进一步地，钒钛磁铁矿可以为洗选后的钒钛铁精矿(TiO2的质量占比可以在47％以上)，矿物成分主要是钛磁铁矿[mFe·n(Fe·TiO2)]，其次为钛铁矿(FeO·TiO2)和钛铁晶石(2FeO·TiO2)。钒钛铁精矿中铁氧化物的还原力比普通铁精矿复杂。开始是钛磁铁矿固溶体中的Fe3O4还原成浮氏体(FexO)，然后再将浮氏体还原成金属铁。
在一个具体实施例中，如图1所示，钒钛磁铁矿分离提取方法可以包括以下步骤：
将原料钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂组成的物料在无尘投料站中进行无尘破袋、投料以及计量操作，并通过管链输送至搅拌机。在搅拌机搅拌过程中加入预定量的水均匀混合后，在压球机中进行造球，压制后得到圆饼状物料。将圆饼状物料与还原剂焦炭混合装罐后上车。装料完毕的摇车通过隧道窑配制的步进机逐一顶车入窑。然后利用天然气在隧道窑中燃烧对隧道窑进行加热。还原焙烧完成后的焙烧物料进行风冷和水冷，冷却完成后，脱模卸料。焙烧物料经料仓和给料机进入筛分机。筛分完成后使用皮带密闭输送至鄂破机，经鄂破机以及与鄂破机连接的细碎机破碎后进行多级球磨和多级磁选。多级球磨和多级筛分完成后得到非磁性料(钛料)和磁性料(铁料)。非磁性材料通过过滤、烘干、装袋后得到钛产品以及钛副产品。磁性料经过多级摇床分选后，得到铁初产品和铁初副产品。将铁初副产品进行过滤，烘干，得到可以装袋的铁副产品。将铁初产品进行过滤，烘干，二次还原后得到可以装袋的铁产品。
具体地，钒钛磁铁矿分离提取方法可以包括备料工艺流程、焙烧工艺流程、选矿工艺流程以及还原工艺流程。
其中，如图2所示，备料工艺流程可以包括以下步骤：
S1001，对原辅料进行拆包，转运。原料为钒钛磁铁矿，辅料为添加剂、脱硫剂以及粘接剂。叉车将袋装物料(不包括还原剂焦炭)从原辅材料储存区转运至生产区域，通过自动拆包机和管链输送机对原辅材料破袋、投料、计量，实现无尘操作。原辅材料均为袋装，破袋计量后的物料通过管链输送至搅拌机。原辅材料为原料和辅料的总称。
S1002，将原辅料进行投料、混料处理。管链输送机将计量后原辅材料(除焦炭外)送入搅拌机，搅拌机外设整体密闭罩(设有门窗，便于少量物料人工投加)。搅拌过程中产生的含尘气流进入1#袋式除尘器净化处理，混料为密闭操作。加入物料量(原辅料)5％的水搅拌后，搅拌机出料为湿料，不考虑出料扬尘。
配料区(搅拌过程产生)含尘气流为G1，由1#袋式除尘器处理达标后，经15m高的1#排气筒排放。1#袋式除尘器的除尘灰回收进搅拌机。
S1003，对搅拌后的原辅料进行压球处理。将搅拌后的原辅料利用皮带输送机输送至压球机。加水拌和均匀的物料并具有一定的粘度，进入压球机压制成直径为5cm、厚度为2cm的圆饼状物料。
如图3所示，焙烧工艺流程可以包括以下步骤：
S1004，将压球后的圆饼状物料烘干。圆饼状物料(即料球)通过拖车转运至焙烧车间，通过皮带输送机进入塔式烘干机，利用隧道窑冷却风余热进行烘干，水分由5％降至2％以下。对于圆饼状的水分含量，如果水分大于2％，将增加能耗，预热利用不充分。优选地，水分含量在0.5％～2％。如果水分含量过小，水分过小，需要增大余热利用烘干机设备的能力，不经济。这里的料球可以使用高分子复合型纤维素粘结剂。粘接剂的加入量可以不超过混合物料质量的2％，具有较高的粘结强度，在转运和烘干过程中，不散不裂，且烘干风量较小，故不考虑粉尘产生，其排气筒不做统计，有一定噪声N。
S1005，物料装罐。将烘干后的圆饼状物料加入碳化硅反应罐中。在碳化硅罐中放入环状模具，通过可调节角度的螺旋上料机，将料球放入模具中间，将焦炭放入模具外圈，装料完毕，取出模具。焦炭同样可以使用螺旋上料机上料。料球质地坚硬，装料过程不易起尘，但焦炭进入反应罐时，会产生灌装扬尘G2。装罐产尘点靠近湿式烟气处理设施，G2直接排入湿式烟气净化装置，除尘后经4#排气筒排放。
S1006，顶车入窑。物料装罐完毕的窑车通过隧道窑配套的步进机，逐一顶车入窑。
S1007，隧道窑焙烧。窑车进入隧道窑，经过预热带、焙烧带及冷却带共900min的焙烧后出窑，平均每15min进出一台窑车。炉温850℃时，焦炭开始发生固体碳还原，析出的CO形成还原气氛，将铁的氧化物发生还原反应，物料中的其他金属氧化物均不发生反应。为防止炉火串至碳化硅罐中，碳化硅罐最顶层加盖，过量的CO在盖沿处燃烧(盖沿处无CO燃烧是还原反应完成的指征之一)，并在碳化硅罐顶层中形成微负压，促进罐内还原气体流动，进而促进还原反应的均衡性。原辅材料中的硫在CO气氛中生成COS，从固相转移到气相，并逸出反应罐，在炉膛中与页岩气(天然气)一起燃烧，生成SO2。页岩气燃烧将产生一定SO2、NOx和颗粒物。隧道窑焙烧烟气为G6，经湿式烟气净化装置脱硫除尘后，由4#排气筒排放。单座隧道窑可以配置有各种风机共10台，5备5用。吸收液再生会产生石膏，作为一般固废收集、脱水后资源化利用。
S1008，出窑卸料。焙烧物料在加热过程中体积将变小，与反应罐自然脱离，反应罐不需清洗。装卸工将炉料运至炉料料仓。卸料后的窑车经步进机进入装料区。
如图4所示，选矿工艺流程包括多级球磨和多级磁选，选矿工艺流程可以包括以下步骤：
S1009，焙烧后物料筛分。脱模卸料后的焙烧物料经拖车转运至料仓和给料机后进入筛分机。焙烧后的物料具有一定板结性，转运至料仓和给料机过程几乎无扬尘产生。炉料在振动筛分机的作用下相互挤压碰撞，料球和焦炭发生分离，其中料球保持原状，炭渣粉化被筛掉，会产生一定扬尘，设置3-1#整体密闭罩。
S1010，鄂破机破碎：筛分后的料球通过密闭式皮带输送机进入鄂破机，破碎至20mm以下。鄂破机内部封闭，在进出口设置密闭罩收集扬尘。
S1011，细碎机破碎。将鄂破机破碎的物料经过细碎机进行再次细碎。
密闭式皮带输送机与细碎机入口相连，细碎机鄂破机破碎的物料进行破碎至8mm以下。细碎机内部封闭，在进出口设置密闭罩。
S1012，料仓中转。细碎机出料至中转料仓，经给料机和皮带输送机将物料送至球磨机进行湿式球磨。给料机和皮带输送机连接处为密闭设置。
筛分机、鄂破机、细碎机、料仓和给料机4处产生的颗粒物计作G3，经2#袋式除尘器处理后，经15m高的2#排气筒排放。除尘设施的除尘灰回收进混料机。
S1013，一级湿式球磨。一级球磨机将破碎后的焙烧物料球磨后的粒径在70目～90目，例如，可以在80目。物料含水率＞50％，无扬尘产生。
S1014，旋流脱水。一级湿式球磨后的一级球磨物料含水量较大，经旋流器离心脱水后，物料进入磁选机。旋流器离心脱水有生产废水。
S1015，一级磁选。球磨后物料含水率较高，经旋流器进行固液分离后，含水率不大于60％，进入一级磁选机进行磁选，将有磁性的铁料和钛料分开，分别得到一级铁料(磁性材料)和一级钛料(非磁性材料)。永磁滚筒通过高压水将磁性物料冲脱。
S1016，脱磁。一级磁选后的一级铁料进入脱磁器，破除磁选产生的磁团聚，便于后续二级磁选。
S1017，二级磁选。将一级磁选后的一级钛料和脱磁后的一级铁料分别进行二次磁选，分别得到二级铁料和二级钛料。二次磁选能够进一步提高钛产品和铁产品的纯度。
S1018，二级球磨及筛分。将非磁性料二级钛料进行二级湿式球磨，经磨头筛筛分，筛上料重新进入球磨机。球磨完成后得到二级球磨钛料。
S1019，钛料三级磁选。非磁性料二级球磨钛料进行三级磁选，磁选后的钛料进入浓缩斗脱水。将三级磁选后得到的磁性材料加入二级铁料中与二级铁料一同进行三级磁选。
S1020，钛料浓缩过滤。钛料经浓缩斗重力脱水后，再经圆盘过滤机脱水，物料经皮带输送机和螺旋上料机进入烘干机。
S1021，钛料烘干。采用炉料冷却的热风进行直接烘干，含尘气流进入烘干机自带的旋风除尘器处理后，除尘灰回到烘干机，含尘气流G4进入3#袋式除尘器进一步除尘处理。
S1022，钛料袋装。烘干后的钛产品温度为45℃～50℃，通过密闭皮带输送机密闭输送至全自动袋装机储仓，进行称量装袋。袋装机螺旋给料、自动给袋、真空装料，自动袋装环节几乎不产生扬尘。
S1023，铁料三级磁选。对二级铁料进行三级磁选。将三级磁选过程中选出的非磁性料加入钛料浓缩过滤步骤中进行浓缩过滤。
将前三级磁性物料经高压水流从磁选机上冲脱，进入1#铁料浓缩斗脱水，再进行铁料的磁选。有生产废水产生。
S1024，摇床分选。磁选后的铁料经渣浆泵输送至摇床分选区。铁料在水流冲洗和床面振动作用下，将密度较大、纯度大的铁产品和密度较小、品味较低的铁副产品分离，分别得到铁初产品和铁初副产品。
S1025，铁料浓缩过滤。铁料经摇床分选出铁初产品和铁初副产品后进入2#铁料浓缩斗重力脱水，再进入铁料圆盘真空过滤机脱水产品含水率约20％。
S1026，铁产品和铁副产品烘干。设计采用隧道窑急冷段换热后的热空气作为烘干铁产品的热源，由于海绵铁易氧化，采用间接烘干方式，含尘尾气G5量小但含水量较大，进入4#袋式除尘器进一步回收产品后，经3#排气筒排放。
S1027，铁副产品袋装。烘干后的铁副产品进行真空袋装，有一定噪声N。
S1028，铁产品转运，二次还原。为尽量保证烘干后的铁料不在空气中氧化，采用管链输送机输送至二次还原车间进行二次还原。输送过程中有一定噪声N。
如图5所示，还原工艺流程可以包括以下步骤：
S1029，管链输送。固态还原产生的铁粉内部呈海绵状，在冷却和选矿过程中部分被氧化。烘干后铁料(烘干后的铁初产品)通过管链输送至还原车间。有一定噪声N。
S1030，氨气分解、净化。氨气在800℃(电加热)、镍催化剂作用下分解为氢气和氮气的混合气体，氨气浓度≤2PPm。受液氨纯度影响，氨分解后的氢气、氮气混合气体中含有一定水分。拟通过高岭土分子筛除水，利用两个含有高岭土分子筛的除水净化装置交替使用。由于铁料还原过程不能有氧气，高岭土分子筛采用氮气吹脱水分实现再生，氮气和吹脱的水分排放室外，不做统计。拟采用碳分子筛制氮机(空气制氮机)从空气中过滤氧气得到氮气。氨气分解和净化过程均为密闭操作，会产生一定噪声N。
S1031，二次还原。铁料(烘干后的铁初产品)均匀布料在钢带式还原炉中，钢带炉通过电加热至950℃，铁的氧化物在氢气中二次还原。未参与反应的富余氢气在炉头燃烧，其排气筒不做统计。
S1032，铁料破碎。还原后的铁粉有板结情况，通过自带破碎机，在氮气保护气氛中进行破碎和出料，尾气带有一定粉尘G7，就近通入1#袋式除尘器处理。铁产品袋装与钛产品袋装相同。
以上，本发明的多级球磨和磁选、摇床选矿均为湿式作业，固液分离后的生产废水经沉淀处理后循环使用，生产废水每天补充新鲜用水，不定期排底泥(回收作为副产品)，能够满足工艺废水水质要求。湿式作业产生的烟气采用“双碱法”，再生后的吸收液循环使用，不外排。提取过程中物料降温产生的冷却水循环使用，制备反渗透纯水产生的浓水为清洁下水，排入雨水管网。
根据上述S1001～S1032，钛铁矿分离提取过程中的物料平衡如表1所示。
表1物料平衡表
注：①铁产品和钛产品中包含有其他杂质，主要为未完全反应的钛铁化合物、炭渣、脉石、Na2CO3、CaO等物质；②炭渣及其脱硫剂在筛分环节与料球分离，由于实际分离不彻底，实际产生量略小于理论值；③粘接剂高温碳化、还原反应后的最终产物为CO2和H2O，计入物料高温还原失重；④外排颗粒物量含湿式处理去除的烟尘，不含作为原辅材料和副产品回收的除尘灰。
根据表1的物料输入量，主要工艺流程的物料平衡图如图6所示。主要流程包括将100000t/a的钛精矿原料以及4450t/a的辅料(包括2000t/a的添加剂、450t/a的脱硫剂以及2000t/a的粘接剂)转运、配料，在配料搅拌过程中产生含尘气流G1为26.88t/a。1#除尘器收集含尘气流G1中未被无组织排放的含尘气流，另外1#除尘器还将收集含尘气流G7，并将收集的含尘气流重新加入搅拌机进行回收再利用(加入搅拌机的含尘气流30.508＝26.88-1.28+5.2-0.292)。搅拌完成后压球，装罐，装罐过程中与焦炭混合。装罐过程中产生的扬尘G2为0.201t/a。通过隧道窑焙烧后，湿式烟气处理设备将装罐产生的扬尘G2以及隧道窑焙烧烟气G6进行收集，部分进入碱液进行回收，部分进行有组织的排放(具体数值如图6所示)。焙烧完成后，通过筛分，将炭渣、CaS用一般固废仓库存储。将筛分，鄂破产生的含尘气流用2#除尘器进行收集。2#除尘器中有部分烟尘有组织排放，另外剩余的除尘灰在多级球磨、磁选过程中进行回收利用。多级球磨、磁选后，分别将得到的铁料、钛料压滤后烘干。钛料压滤、烘干产生的含尘气流G4用3#除尘器收集。铁料产生的含尘气流G5用4#除尘器收集。将压滤、烘干的铁料二次还原、破碎、装袋，将压滤、烘干的钛料装袋。图6中数值的单位均为t/a，具体过程所涉及的物料量变化如图6所示。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。
Claims (8)
1.一种钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，包括以下步骤：
将钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合均匀后压制成圆饼状物料并将圆饼状物料烘干，其中，添加剂为碳酸钠，碳酸钠加入量为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的1％～3％；脱硫剂加入量为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的5‰～1％；粘接剂加入量为钒钛磁铁矿、添加剂、脱硫剂以及粘接剂混合物质量的1％～3％；
将烘干后的圆饼状物料与碳还原剂加入反应罐组中并将反应罐组置于通入天然气的隧道窑中进行焙烧，得到焙烧物料，其中，焙烧过程包括依次进行的预热阶段、还原阶段以及冷却阶段，还原阶段的温度为1050℃～1200℃，反应阶段的时间为6h～8h；
将焙烧物料与反应罐组分离，对分离后的焙烧物料进行筛分，破碎，多级球磨和多级磁选后分别得到钛料和铁料；
对钛料进行脱水，烘干，得到钛产品和钛副产品；
对铁料进行分选，得到铁初产品和铁初副产品；
将铁初产品过滤，烘干后二次还原，得到铁产品；
将铁初副产品过滤，烘干，得到铁副产品；其中，
多级球磨和多级磁选包括：
对破碎后的焙烧物料进行一级湿式球磨，得到粒径在70目～90目的一级球磨物料；
对一级球磨物料脱水处理，将脱水后的一级球磨物料进行一级磁选，得到一级铁料和一级钛料，并对一级铁料进行脱磁处理；
对脱磁处理后的一级铁料和一级钛料分别进行二级磁选，分别得到二级钛料和二级铁料；
对二级钛料进行二级湿式球磨，得到二级球磨钛料；
对二级铁料以及二级球磨钛料分别进行三级磁选，分别得到钛料和铁料。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，多级球磨和多级磁选还包括收集一级湿式球磨以及二级湿式球磨过程中产生的废水，去除废水中的煤灰，通过树脂交换法提取废水中的五氧化二钒。
3.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，圆饼状物料的直径为4cm～6cm，厚度为1.5cm～2.5cm。
4.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，对分离后的焙烧物料进行筛分，破碎包括将筛分后的焙烧物料粒径控制在8mm以下。
5.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，反应罐组由多层相互叠加的反应罐层构成，每层反应罐层由多个并联的反应罐构成，最上层的反应罐层中的每个反应罐均设置有罐盖。
6.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，预热阶段包括在100℃～300℃的条件下预热2h～4h，冷却阶段包括控制出隧道窑的温度小于200℃，冷却时间为4h～6h。
7.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，二次还原包括在900℃～1000℃的温度下利用氢气还原。
8.根据权利要求1至2任一项所述的钒钛磁铁矿分离提取方法，其特征在于，钒钛磁铁矿为洗选后的钒钛铁精矿，钒钛铁精矿中的TiO2质量占比在47％以上，钒钛铁精矿中的矿物成分包括钛磁铁矿、钛铁矿以及钛铁晶石。
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