從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法
2023-10-05 22:11:29 1
專利名稱：從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法
技術領域：
本發明涉及一種礦物的處理方法，特別是一種從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法。
背景技術：
釩鈦磁鐵礦是一種複合鐵礦，含有鐵、鈦、釩、鉻等有益元素。對釩鈦磁鐵礦的分離提取和綜合利用，傳統的方法主要是高溫氧化鈉化焙燒和高溫還原兩種方法(王文忠主編，《複合礦綜合利用》)。氧化鈉化提取過程為先用球團鈉化氧化焙燒水浸提釩，浸釩後球團迴轉窯直接還原----電爐熔分，可實現鐵、釩、鈦的綜合回收，鐵、釩、鈦回收率分別為85～89％、58％和74％，但生產流程長，鈉化劑消耗高，提釩後球團強度差，迴轉窯內還原時易粉化和結圈，釩鈦回收率低；高溫還原法為鐵精礦球團先經高溫予熱(900-1000℃)固結，再經迴轉窯還原----電爐熔分分離鐵與釩鈦，鐵水吹煉提釩或渣中回收釩鈦，鐵、釩、鈦的回收率分別為89％、55％和80％，實現了鐵釩鈦綜合回收，減少鈉化劑消耗，但仍存在生產流程長(兩步火法加工)、能耗高、電爐熔分時鐵與釩鈦分離效果不穩定、釩鈦流向難以控制、釩鈦回收率低的缺點。申請號為99115348.0號的中國專利申請所述的「綜合利用釩鈦磁鐵礦新工藝」提出的「冷固球團直接還原法」，縮短了工藝流程，降低了鈉化劑消耗，提高了鐵釩鈦三種元素的回收率，但仍存在還原時間長，生產效率低的問題。
發明內容
本發明旨在克服上述缺陷，提供一種從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法，通過該方法能直接生產獲得還原鐵粉、高純釩及富鈦渣，且工藝流程短，能源消耗低，鐵釩鈦回收率高。
本發明的技術方案如下本發明的技術方案包括礦粉造球、金屬化還原、分離提取，其持徵在於金屬化還原是將造球後的釩鈦磁鐵礦礦粉用轉底爐進行直接還原。
所述礦粉造球是指將釩鈦磁鐵礦礦粉、還原劑、添加劑、粘結劑混合後，壓製成直徑為10～15mm的球塊。
所述金屬化還原是指將上述製成的球塊狀釩鈦磁鐵礦於80～90℃溫度下乾燥後裝入轉底爐內，用油、煤粉或氣體燃料加熱至1200～1400℃的溫度下還原20～60分鐘，總還原周期50～150分鐘，得到金屬化產品。
所述分離提取是指將製得的金屬化產品熱裝入電爐熔化分離，得到作為煉鋼原料的鐵水及釩鈦渣熔分，從熔分的釩鈦渣中再提取得到釩的氧化物，提取釩後剩餘的鈦渣作為鈦白粉生產的原料。
所述釩鈦磁鐵礦包括釩鈦磁鐵礦鐵精礦、鈦精礦或其他複合鐵礦。
所述還原劑選用無煙煤、或褐煤、或煙煤等各種煤粉，還原劑的配入量根據釩鈦磁鐵礦中的鐵含量確定，即還原鐵需要理論耗碳量的105％～120％。
所述釩鈦磁鐵礦礦粉及煤粉粒度在-200目的佔60～90％。
所述添加劑選用鈉鹽或鉀鹽，添加量為礦粉量的3～5％。
所述粘結劑選用有機粘結劑，如聚乙烯醇和羧甲基纖維素等，濃度在0.3～1％。
所述電爐選用電弧爐或感應電爐。
本發明與高溫氧化鈉化焙燒還原法、高溫還原法及冷固球團直接還原法等現有技術相比，其優點在於1、由於本發明的還原溫度比豎爐(800～1200℃)、迴轉窯(1050℃以下)、冷固球團直接還原(1100～1150℃)等直接還原溫度高，因此本發明還原反應速度快，還原時間短，總還原周期比高爐(6～7h)、迴轉窯(4～5h)、隧道窯(4～6h)、豎爐(3～4h)、冷固球團直接還原(3～4h)的生產周期大大縮短；2、本發明金屬化率高達90％以上，釩鈦回收率高達到90％以上；生產效率高，環境汙染小，社會效益和經濟效益顯著。
圖1為本發明的工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
實施例1如圖1所示，將釩鈦磁鐵礦精礦(成分為TFe 58.64％，FeO 19.69％，TiO211.06％，V2O50.71％，Cr2O30.021％，Co 0.010％，Ni 0.0015％，SiO21.68％，Al2O33.13％，CaO 0.38％，MgO 1.78％，S 0.093％，P 0.021％。磨礦粒度為-200目粒級量85％。)、煤粉(成分為灰分9.93％，揮發分10.49％，固定碳78.19％，熱值30.75MJ/kg；煤粉粒度為-120目佔86％，煤粉配入量為230kg/t鐵精礦)、添加劑(Na2CO3，配入量為礦粉的3～5％)、粘結劑(羧甲基纖維素，濃度為0.3～0.5％，用量為礦粉的0.025～0.03％)按比例混合後壓製成直徑為10～15mm的球狀，在80℃下乾燥後裝入轉底爐內，爐子溫度控制在1200℃，60分鐘還原後，冷卻取出，總還原周期為150分鐘，金屬化率達到95％，然後在電爐內熔化分離，得到鐵水脫硫後煉鋼，釩鈦渣成分為FeO 1.23％，TiO255％±，V2O53.63％。可作為提取釩鈦原料。熔分後鐵回收率96％以上，釩鈦回收率大於95％。
實施例2如圖1所示，將釩鈦磁鐵礦精礦(成分為TFe 59.98％，FeO 20.06％，TiO210.97％，V2O50.76％，Cr2O30.023％，Co 0.012％，Ni 0.011％，SiO21.52％，Al2O33.05％，CaO 0.19％，MgO 1.70％，S 0.018％，P 0.024％。鐵精礦粒度為-200目粒級量84～87％。)、煤粉(成分為灰分8.62％，揮發分17.73％，固定碳73.47％，S 0.56％，粒度為-200目粒級量70～75％，煤粉配入量為260kg/t鐵精礦)、添加劑(Na2CO3，配入量為礦粉的4～6％)、粘結劑(羧甲基纖維素，濃度為0.5％左右，用量為礦粉的0.03～0.035％)按比例混合後壓製成直徑為10～15mm的球狀，在＜90℃下乾燥後裝入轉底爐內，爐內溫度為1300℃左右，還原時間50分鐘，冷卻取出，總還原周期為125分鐘，金屬化率達到95％，然後在電爐內熔化分離，得到鐵水脫硫後煉鋼，釩鈦渣成分為FeO 1.29％，TiO256％±，V2O53.89％。可作為提取釩鈦原料。熔分後鐵回收率96％以上，釩鈦回收率大於95％。
實施例3如圖1所示，將釩鈦磁鐵礦精礦(成分為TFe 56.36％，FeO 23.67％，TiO213.58％，V2O50.55％，Cr2O30.002％，Co 0.014％，Ni 0.008％，SiO21.17％，Al2O33.86％，CaO 0.21％，MgO 3.03％，S 0.24％，磨礦粒度為-200目粒級量85％。)、煤粉(高揮發分的褐煤，成分為C58.20％，V32.63％，A8.44％，S0.83％；煤粉粒度為-120目佔80％～85％；煤粉配入量為280kg/t鐵精礦)、添加劑(Na2CO3，配入量為礦粉的3～5％)、粘結劑(聚乙烯醇，濃度為1％，用量為礦粉的0.03～0.035％)按比例混合後壓製成直徑為10～15mm的球狀，乾燥後裝入轉底爐內，爐子溫度控制在1400℃，35分鐘還原後，冷卻取出，總還原周期為90分鐘，金屬化率達到93％，然後在電爐內熔化分離，得到鐵水脫硫後煉鋼，釩鈦渣成分為FeO 1.59％，TiO256％，V2O52.27％。可作為提取釩鈦原料。熔分後鐵回收率96％以上，釩鈦回收率大於95％。
權利要求
1.一種從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法，工藝步驟包括礦粉造球、金屬化還原及分離提取，其持徵在於金屬化還原是將造球後的釩鈦磁鐵礦礦粉用轉底爐進行直接還原。
2.根據權利要求1所述的方法，其持徵在於所述礦粉造球是指將釩鈦磁鐵礦礦粉、還原劑、添加劑、粘結劑混合後，壓製成直徑為10～15mm的球塊。
3.根據權利要求1所述的方法，其持徵在於所述金屬化還原是指將上述製成的球塊狀釩鈦磁鐵礦於80～90℃溫度下乾燥後裝入轉底爐內，用油、煤粉或氣體燃料加熱至1200～1400℃的溫度下還原20～60分鐘，總還原周期為50～150分鐘，得到金屬化產品。
4.根據權利要求1所述的方法，其持徵在於所述分離提取是指將製得的金屬化產品熱裝入電爐熔化分離，得到作為煉鋼原料的鐵水及釩鈦渣熔分，從熔分的釩鈦渣中再提取得到釩的氧化物，提取釩後剩餘的鈦渣作為鈦白粉生產的原料。
5.根據權利要求1或2所述的方法，其持徵在於所述還原劑選用無煙煤、或褐煤、或煙煤各種煤粉。
6.根據權利要求5所述的方法，其持徵在於所述還原劑的配入量根據釩鈦磁鐵礦中的鐵含量確定，即還原鐵需要理論耗碳量的105％～120％。
7.根據權利要求1或2所述的方法，其持徵在於所述釩鈦磁鐵礦礦粉及煤粉粒度在-200目的佔60～90％。
8.根據權利要求2所述的方法，其持徵在於所述添加劑選用鈉鹽或鉀鹽，添加量為礦粉量的3～5％。
9.根據權利要求2所述的方法，其持徵在於所述粘結劑選用有機粘結劑，如聚乙烯醇或羧甲基纖維素，濃度在0.3～1％。
10.根據權利要求4所述的方法，其持徵在於所述電爐選用電弧爐或感應電爐。
全文摘要
本發明公開了一種從釩鈦磁鐵礦中分離提取金屬元素的方法，工藝步驟包括礦粉造塊、金屬化還原及分離提取，即將釩鈦磁鐵礦礦粉、還原劑、添加劑、粘結劑混合後壓製成直徑為10～25mm的球塊，於80～90℃溫度下乾燥後裝入轉底爐內還原得到金屬化產品，最後將製得的金屬化產品熱裝入電爐熔化分離，得到鐵水及釩鈦渣熔分，再提取釩鉻渣熔熔分，得到釩鉻的氧化物，提取釩鉻後剩餘的鈦渣作為鈦白粉生產的原料；本發明還原溫度高，還原反應速度快，還原時間短，提高了生產效率，金屬化率及釩鈦回收率高，環境汙染小，社會效益和經濟效益顯著。
文檔編號C21B3/00GK1641045SQ20051002011
公開日2005年7月20日 申請日期2005年1月7日 優先權日2005年1月7日
發明者李家權, 範先國, 陳厚生, 傅文章, 龔家竹, 胡曉, 秦廷許, 洪益成, 楊紹利, 程國榮, 溫銘箴, 馬華雲, 黃守華 申請人:四川龍蟒集團有限責任公司