釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法與流程
2023-07-28 01:34:36
本發明涉及一種釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法，特別涉及溼法與火法冶金相結合處理釩鈦磁鐵精礦的方法，屬於釩鈦磁鐵礦的冶煉領域。
背景技術：
釩鈦磁鐵礦為一種主要含鐵、釩和鈦三種元素為主，並伴生有鉻、鈷、鎳、銅和鉑族金屬元素的多金屬複合共生鐵礦，資源綜合利用價值高，是我國鈦、釩和鐵資源重要的來源礦物。我國釩鈦磁鐵礦儲量巨大，已探明儲量超過100億噸，遠景儲量達600億噸以上，主要分布在四川攀西地區和河北承德地區。
釩鈦磁鐵礦經過選礦分離後得到釩鈦鐵精礦和鈦精礦，釩鈦鐵精礦可採用高爐冶煉工藝和非高爐冶煉工藝進行冶煉。
採用高爐冶煉工藝可提鐵和釩，而鈦進入高鈦型高爐渣，目前尚無有效工藝進行回收利用，造成了釩鈦磁鐵礦中約50％的鈦資源浪費。
而現有的非高爐冶煉工藝雖然可以實現鐵、釩和鈦的綜合回收利用，但是其能耗高、產品質量不穩定，工業化應用尚有很長的路要走。申請號200810143675.6的中國專利公開了一種新的綜合利用釩鈦鐵精礦的產業化方法，其採用隧道窯內直接還原釩鈦鐵精礦，生產海綿鐵和細鐵粉時燒成溫度1000～1050℃，保溫時間10～35小時，生產微合金鐵粉的溫度則為1150～1200℃，保溫10～35小時，溫度高，保溫時間長，因此能耗非常高；此外，其製備工藝複雜，生產效率低。
目前，不管是高爐冶煉工藝，還是非高爐冶煉工藝，釩鈦鐵精礦綜合利用的方法均以高溫火法過程為主，能耗較高，且元素的綜合回收率較低。
技術實現要素：
為降低釩鈦磁鐵精礦元素綜合回收的成本，本發明提供了一種釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法。
為解決上述技術問題，本發明的釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法，包括如下步驟：
1)將釩鈦磁鐵精礦與鹽酸在75～95℃，常壓下進行酸解、浸出，過濾獲得酸浸液和鈦中礦，其中酸浸反應的液固質量比為5:1～8:1，反應時間60～100min；
2)利用霧化焙燒法將步驟1)獲得的酸浸液進行霧化焙燒，通過氣固分離得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，其中焙燒溫度為500～700℃，噴霧壓力為0.1～0.3MPa，氣液體積比為0.4～0.6。
進一步地，步驟2)所述通過氣固分離得到的鹽酸返回步驟1)重複使用。
優選地，步驟1)所述的釩鈦鐵精礦中含TFe 56-60wt％，V2O5 0.5～0.6wt％，Cr2O30.4～0.5wt％，TiO2 10～12wt％。
優選地，步驟1)所述的釩鈦磁鐵精礦的粒度為-200目佔85％以上。
優選地，步驟1)所述的鹽酸的濃度為15～20wt％。
進一步地，步驟1)所述的鈦中礦中TiO2品位在34～38wt％。
優選地，步驟2)採用壓縮空氣對酸浸液進行霧化。
進一步地，步驟2)所述的釩鉻鐵精礦中TFe 60-62wt％，V2O5 0.6～0.9wt％，Cr2O30.5～0.7wt％。
進一步地，步驟1)所述的釩鈦鐵精礦中含鈦物相為FeTiO3。
進一步地，步驟1)所述的鈦中礦中含鈦物相為FeTiO3。
本發明的釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法採用溼法與火法冶金相結合處理釩鈦磁鐵精礦，工藝簡單、成本低、產品附加值高、工藝過程環境友好，同時，還能實現釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵、釩、鉻等元素的高效綜合回收利用，解決了從釩鈦鐵精礦中回收鈦資源的難題，具體的有益效果如下：
(1)本發明的釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法可以實現釩鈦鐵精礦中鈦資源的綜合回收利用，解決傳統高爐冶煉流程鈦資源無法利用的難題，提高了釩鈦磁鐵礦中鈦資源的利用率。
(2)本發明酸浸過程，不需要加壓，且反應溫度在100℃以下，對設備要求低，操作簡單。
(3)本發明採用霧化焙燒過程處理浸出液，一方面得到高品質的釩鉻鐵精礦，可作為生產釩鉻微合金化鐵粉的優質原料，應用和市場前景較好；另一方面實現了鹽酸的循環利用。
(4)本發明的鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率>92％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率>82％，釩的回收率>75％，鉻的回收率>70％。
附圖說明
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施方式
本發明的釩鈦磁鐵精礦綜合利用的方法，如圖1本發明的工藝流程圖所示，包括如下步驟：
1)將釩鈦磁鐵精礦與鹽酸在75～95℃，常壓下進行酸解、浸出，過濾獲得酸浸液和鈦中礦，其中酸浸反應的液固質量比為5:1～8:1，反應時間60～100min；
2)利用霧化焙燒法將步驟1)獲得的酸浸液進行霧化焙燒，通過氣固分離得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，其中焙燒溫度為500～700℃，噴霧壓力為0.1～0.3MPa，氣液體積比為0.4～0.6。
步驟1)選用鹽酸酸解釩鈦磁鐵精礦，能夠溶解礦石中的釩鉻鐵，鈦留在礦石中形成鈦中礦。在步驟2)中，由於鹽酸的揮發性，在霧化焙燒過程中，可分離鹽酸與釩鉻鐵精礦。
為節約資源，保護環境，步驟2)通過氣固分離得到的鹽酸可返回步驟1)重複使用。
步驟1)所述的釩鈦鐵精礦優選採用含TFe 56-60wt％，V2O5 0.5～0.6wt％，Cr2O30.4～0.5wt％，TiO2 10～12wt％的釩鈦鐵精礦。
為保證酸與釩鈦磁鐵精礦充分接觸，增強酸浸效果，步驟1)所述的釩鈦磁鐵精礦的粒度為-200目佔85％以上，即85％以上的釩鈦磁鐵精礦顆粒能漏過200目的網。
優選地，步驟1)所述的鹽酸的濃度為15～20wt％。
進一步地，步驟1)所述的鈦中礦中TiO2品位在34～38wt％。
步驟2)酸浸液的霧化可以是任何霧化方法，例如超聲霧化、壓縮空氣霧化、等離子霧化，為節約能量和成本，本發明優選採用壓縮空氣對酸浸液進行霧化。
進一步地，步驟2)所述的釩鉻鐵精礦中TFe 60-62wt％，V2O5 0.6～0.9wt％，Cr2O30.5～0.7wt％。
進一步地，步驟1)所述的釩鈦鐵精礦中含鈦物相為FeTiO3。
進一步地，步驟1)所述的鈦中礦中含鈦物相為FeTiO3。
下面結合實施例對本發明的具體實施方式做進一步的描述，並不因此將本發明限制在所述的實施例範圍之中。
實施例1
釩鈦鐵精礦TFe 58wt％，V2O5 0.54wt％，Cr2O3 0.42wt％，TiO2 10wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目85％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與18wt％鹽酸混合，液固質量比為8:1，在80℃下浸出60min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為34wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為500℃，採用壓縮空氣霧化，噴霧壓力為0.2MPa，氣液體積比為0.5，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，鹽酸回收用於釩鈦鐵精礦酸浸，釩鉻鐵精礦中TFe 60wt％，V2O50.65wt％，Cr2O3 0.54wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為93％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為85％，釩的回收率77％，鉻的回收率72％。
實施例2
釩鈦鐵精礦TFe 60wt％，V2O5 0.6wt％，Cr2O3 0.5wt％，TiO2 12wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目90％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與20wt％鹽酸混合，液固質量比為8:1，在85℃下浸出90min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為37wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為600℃，噴霧壓力為0.3MPa，氣液體積比為0.5，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，鹽酸回收用於釩鈦鐵精礦酸浸，釩鉻鐵精礦中TFe 62wt％，V2O5 0.8wt％，Cr2O3 0.6wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為94％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為83％，釩的回收率78％，鉻的回收率74％。
實施例3
釩鈦鐵精礦TFe 58wt％，V2O5 0.54wt％，Cr2O3 0.42wt％，TiO2 10wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目85％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與15wt％鹽酸混合，液固質量比為8:1，在90℃下浸出90min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為36wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為700℃，噴霧壓力為0.1MPa，氣液體積比為0.6，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，釩鉻鐵精礦中TFe 61.5wt％，V2O5 0.65wt％，Cr2O3 0.58wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為95％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為83％，釩的回收率76％，鉻的回收率73％。
實施例4
釩鈦鐵精礦TFe 56wt％，V2O5 0.58wt％，Cr2O3 0.43wt％，TiO2 11.6wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目90％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與18wt％鹽酸混合，液固質量比為5:1，在80℃下浸出100min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為37wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為550℃，採用壓縮空氣霧化，噴霧壓力為0.25MPa，氣液體積比為0.45，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，鹽酸回收用於釩鈦鐵精礦酸浸，釩鉻鐵精礦中TFe 61.8wt％，V2O5 0.63wt％，Cr2O3 0.54wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為92％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為83％，釩的回收率76.5％，鉻的回收率73.6％。
實施例5
釩鈦鐵精礦TFe 56wt％，V2O5 0.54wt％，Cr2O3 0.42wt％，TiO2 10wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目95％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與16wt％鹽酸混合，液固質量比為7:1，在90℃下浸出100min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為36wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為650℃，採用壓縮空氣霧化，噴霧壓力為0.25MPa，氣液體積比為0.4，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，鹽酸回收用於釩鈦鐵精礦酸浸，釩鉻鐵精礦中TFe 60.8wt％，V2O5 0.65wt％，Cr2O3 0.57wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為93％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為85％，釩的回收率77％，鉻的回收率74％。
實施例6
釩鈦鐵精礦TFe 56wt％，V2O5 0.58wt％，Cr2O3 0.43wt％，TiO2 11.6wt％，將釩鈦磁鐵精礦磨細至－200目85％；將磨細的釩鈦磁鐵精礦與18wt％鹽酸混合，液固質量比為8:1，在85℃下浸出100min獲得酸浸液和鈦中礦，鈦中礦中TiO2品位為36.8wt％；將浸出液採用霧化焙燒工藝，焙燒溫度為600℃，採用壓縮空氣霧化，噴霧壓力為0.3MPa，氣液體積比為0.4，得到釩鉻鐵精礦和鹽酸，鹽酸回收用於釩鈦鐵精礦酸浸，釩鉻鐵精礦中TFe 62wt％，V2O5 0.78wt％，Cr2O3 0.65wt％；鹽酸浸出過程鈦在鈦中礦的回收率為93％，鐵、釩和鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率分別為：鐵的回收率為83％，釩的回收率77.6％，鉻的回收率74.6％。
由上述實施例結果可以看出，釩鈦鐵精礦的鈦、鐵、釩、鉻的回收率均較高，其中，鈦在鈦中礦的回收率>92％，鐵在釩鉻鐵精礦中的回收率>82％，釩在釩鉻鐵精礦中的回收率>75％，鉻在釩鉻鐵精礦中的回收率>70％，釩鈦鐵精礦中元素的綜合回收利用率高，得到的產物鈦中礦和釩鉻鐵精礦均能進一步利用；其次，工藝簡單，對設備要求低，也無需長時間高溫處理，因此生產效率高，能耗低，成本低；再次，能耗低，鹽酸可回收利用，對環境汙染小。