[发明专利]通过煤基直接还原焙烧分离海滨钛磁铁矿中铁和钛的工艺

说明书

技术领域

本发明属于资源利用领域，涉及一种用直接还原焙烧—磁选分离海滨钛磁铁矿中铁和钛的工艺方法。该工艺以主要有用矿物为钛磁铁矿的海滨含钛铁砂矿（以下简称海滨钛磁铁矿）为原料，以煤为还原剂，通过添加添加剂对海滨钛磁铁矿进行选择性还原焙烧—磁选分离，使其中的铁以金属铁的形式进入直接还原铁粉中，而钛仍以氧化物的形式进入到磁选尾矿中得到富集，从而实现铁和钛的分离。

技术背景

我国铁矿资源储备严重不足，在已查明的576.71亿t铁矿石储量中，经济基础储量仅为166.86亿t。全国可开采的、有经济价值的铁矿资源只有120多亿吨。目前我国铁矿石的进口量已经占需求量的60%左右，而且铁矿石的价格一直由国际一些主要铁矿石公司垄断，因此为了打破垄断，国内许多公司到国外特别是第三世界国家开发铁矿资源，而其中一些国家大量存在的海滨钛磁铁矿是目前开发的主要目标之一。

海滨钛磁铁矿是一种在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流共同作用而形成的次生富集砂铁矿，其主要有用矿物组分为钛磁铁矿，另有少量钛铁矿和其他脉石矿物。海滨钛磁铁矿在亚太地区，如日本、菲律宾、印度尼西亚、澳大利亚、新西兰分布较广。其主要特点是铁品位高、储量大、易于采矿，但由于其中含钛高，用一般选矿方法很难实现钛和铁的分别回收。目前除新西兰北海岸的含钒钛海滨砂矿通过重选获得含钒钛的铁精矿后，采用回转窑预还原—电炉法使海滨钛磁铁矿得到小规模利用外，其他类似资源尚未得到成功利用，因此需要寻找新的工艺方法。 

由此可见，针对我国钢铁行业的发展现状和目标，研究新的技术来开发国外难处理的海滨钛磁铁矿资源，是我国钢铁工业可持续发展的当务之急，也是解决我国铁矿石过度依赖进口，保障铁矿石原料供应的必经之路。海滨钛磁铁矿目前利用中存在的关键技术问题是铁和钛的分离困难，而本发明所采用的直接还原焙烧—磁选工艺是解决钛和铁分离困难的有效途径。在直接还原焙烧的过程中，海滨钛磁铁矿中的铁矿物被还原为金属铁进入焙烧矿，而钛仍以氧化物的形式存在，通过对焙烧矿进行磨矿然后磁选得到的磁性产品中以金属铁为主，而钛在非磁性产品中富集，最终实现钛和铁的分离并可以分别利用。该工艺可以为海滨钛磁铁矿的利用提供新的途径，对缓解我国铁矿石资源紧张的状况和实现资源的综合有效利用也有重要意义。

发明内容

本发明针对目前海滨钛磁铁矿利用中存在的钛和铁分离难的问题，改变传统选矿工艺中直接对原矿进行处理的方法，先通过选择性直接还原焙烧使铁和钛分别以不同的状态存在于焙烧矿中，然后用选矿方法从焙烧矿中分别回收铁和钛。研究表明焙烧矿经过磨矿和弱磁选可以直接获得含铁大于93%以上，铁回收率大于85%的直接还原铁产品，同时可以获得二氧化钛含量在20%以上，钛回收率大于90%的高钛磁选尾矿，从而达到铁和钛分离的目的。

本发明的技术方案是：通过煤基直接还原焙烧分离海滨钛磁铁矿中铁和钛的工艺，包括以下步骤：

首先，将矿物为钛磁铁矿的海滨含钛铁砂矿（以下简称海滨钛磁铁矿）为原料，根据原料量按比例添加还原剂、粘结剂和添加剂，然后混合均匀，在压球机上压成矿球；压成的矿球在马弗炉中，在1200~1250℃的温度下焙烧40～80min，具体焙烧时间根据原矿的性质不同而有所不同；焙烧产品经过自然冷却后进行破碎，然后在球磨机中磨矿，磨矿时矿浆的质量浓度为60%~65%，磨矿产品粒度为-0.074mm占90%~98%；磨矿产品在磁场强度为90~130kA/m条件下进行弱磁选得到直接还原铁产品，钛则进入磁选尾矿中并得到富集，为后续回收钛创造了条件；其中，所述还原剂为煤，添加比例为相对原料质量的20%~30%，具体适用的煤种需要经过试验确定；所述粘结剂为膨润土，添加比例为相对原原料质量的8%~12%；所述添加剂为碳酸钠和硼酸钠，两者的质量比为4:1，添加比例为相对原原料质量的8%~15%。

利用本发明的工艺方法，可以得到铁品位大于93%，铁回收率大于85%，二氧化钛含量小于0.5%的直接还原铁粉，同时使钛在尾矿中富集，得到二氧化钛含量大于20%，钛回收率高于90%的高钛磁选尾矿，从而实现了海滨砂矿中铁和钛的有效分离。