[发明专利]一步法分离钒钛铁精矿中铁、钛、钒的新工艺

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术与矿产资源综合利用领域，具体涉及一种一步法分离钒钛铁精矿中铁、钛、钒的新工艺。

背景技术

钒钛铁精矿比较成熟的利用方法是以钒钛铁精矿为原料进行高炉炼铁，国内只有攀钢和承钢以其为主原料，在炼铁的同时综合利用钒钛铁精矿中的钒，但钛未能得到有效利用，其他地区的钒钛铁精矿一般仅作为普通铁矿高炉炼铁配矿之用，既浪费了钒、钛，售价也低，因此，国内外进行了各种工艺研究，比较有代表性的有：1、还原磨选分离铁与钛钒，获得铁产品和富钒钛料，富钒钛料再氧化钠化焙烧水浸提钒，获得钒产品和富钛料产品；2、预还原电炉熔化分离铁与钛钒，获得铁产品和富钛渣，但钒的走向很难控制，钒的利用率不高；3、氧化钠化焙烧水浸提钒，获得钒产品和铁钛精矿，再高炉炼铁，获得铁产品和钛渣，但钛渣中钛品位太低无法利用。这些工艺的特点，都要经过两步、甚至三步才能实现铁、钛、钒的有效分离，才能达到综合利用矿产资源的目的。由于这些工艺分离步骤多，带来流程长、初期投资多、生产成本高、环境污染大、综合利用程度低等缺陷。因此，开发流程短、投资省、成本低、污染小、收率高的新工艺，必然成为综合利用钒钛铁精矿的追求目标和的研发趋势。

发明内容

本发明正是针对现有综合利用钒钛铁精矿两步、三步法工艺存在的缺陷，而开发的一种一步分离钒钛铁精矿中铁、钛、钒的新工艺，简称为一步法，它所要解决的技术问题是：通过钠化还原磨选分离工艺，一步直接将铁、钛、钒分离出来，产出供炼钢或粉末冶金或化工行业用的海绵铁粉、供硫酸法钛白用酸溶性好的富钛料、供提取五氧化二钒用的多钒酸钠溶液等三种产品，为高效、经济综合利用钒钛铁精矿开创了一条新途径。与二步、三步法相比，具有工艺流程短、固定资产投资省、生产成本低、环境污染轻、综合利用收率高、产品性价比优、节能减排显著等一系列优点：一是采用超理论配量的碳酸钠，既促进矿物相变加速还原反应的进行，又助熔降低还原温度（比传统方法低300~500℃），还可在还原过程中使钒转化为易溶于水的多钒酸钠。还原料经常温湿式磨选，一步产出三个优质产品，选出的精矿为海绵铁粉、尾矿为富钛料，水为提取钒的多钒酸钠溶液。选冶有机结合，优势互补，减少多次升温降温作业，大幅简化工艺流程；二是资源综合利用程度高，铁、钛、钒的回收率高，平均分别达到97%、92%和91%，而且铁、钛、钒同时在磨选一个作业中回收；

三是还原温度低，对还原炉选择要求比较宽，可以是隧道窑，也可以是回转窑或竖炉等；对添加剂、还原剂要求不苛刻，可以因地制宜的选用，为节约经营成本创造了有利条件。

一步法分离钒钛铁精矿中铁、钛、钒的新工艺的实施步骤是：精矿、添加剂与还原剂经配料、装罐、钠化还原、破碎、磨选分离等作业，一步得到海绵铁粉、富钛料与含钒溶液。各作业的工艺条件与参数确定如下：1、配料：按重量配比将精矿100份、添加剂30～40份与固体还原剂20～25份混匀，其中，所述精矿为钒钛铁精矿，或钒铁精矿；所述添加剂为工业碳酸钠、或天然碱（矿碱、湖碱）、或碱厂废液、或氢氧化钠单独或混用，结合当地资源任选其一确定；其中所述的固体还原剂可以为无烟煤、碎焦、石油焦、褐煤、焦炭中至少一种，也是结合当地资源任选其一确定； 2、装罐、钠化还原：所得混匀后的配料压块（或造球）装罐或直接装罐，然后于还原窑中加温至850℃或950℃，并保温5～60h，进行钠化还原，得到还原锭；其中所述还原窑为隧道窑、或回转窑、或竖炉，结合厂址条件任选其一；3、磨选分离：所得还原锭破碎、磨细、磁选分离，一步得到海绵铁粉、富钛料与含钒溶液；其中所述磨细、磁选采用湿式磨矿磁选，磨选作业采用开路自流磨选；其中所产的富钛料TiO₂品位43~46.5%，酸解率98%，是硫酸法钛白的优质原料；所产的海绵铁粉TFe品位88~94.5%，直接作为化工行业的还原剂使用或压块后用于电炉炼钢的原料或精还原后制粉末冶金零件；所产的含钒溶液含钒浓度为5~15g/L，经处理后可以得到五氧化二钒产品。

附图说明

图1 为本发明一步法分离钒钛铁精矿中铁、钛、钒的工艺流程图。它是在现有综合利用钒钛铁精矿二步或三步法基础上的创新，具有广阔的发展前景。

具体实施方式

结合不同类型与品位的钒钛铁精矿，应用本发明的工艺流程，进行了以下案例的实施。