[发明专利]一种从钒钛磁铁矿选择性提取铁、钛和钒的方法

说明书

本发明提供了一种从钒钛磁铁矿选择性提取铁、钛和钒的方法，包括如下步骤：1)将钒钛磁铁矿和还原剂混合料在设定温度和气氛下进行还原处理；2)将反应完成后的样品在惰性气氛下进行冷却，然后进行破碎、磁选分离；4)将富钒钛料进行低温流态化氯化处理，尾气冷凝‑蒸馏后得到氯化钛和氯化钒的混合液体；5)通过化学吸附法将混合液体中氯化钛和氯化钒进行分离。该方法具有流程短、能耗低、收得率高的有益效果，相对于传统的高炉熔炼法中回收铁、钛、钒，本发明的技术方案中铁、钛、钒的回收率分别在81％以上、73％以上、70％以上。

技术领域

本发明涉及一种钒钛磁铁矿高效综合利用的方法，具体涉及一种从钒钛磁铁矿选择性提取铁、钛和钒的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种以铁、钛、钒为主的复合共生矿。我国攀西地区蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿资源，储量约为100亿吨，其共生的钛占全国钛总储量的90.5％、世界钛总储量的35.2％，钒约占全国钒总储量的62.6％、世界钒总储量的7.3％，具有极高的综合利用价值。

我国钒钛磁铁矿利用的方法主要为高炉法。该方法是将钒钛磁铁精矿先经造块处理后送高炉冶炼得到含钒铁水与含钛高炉渣。含钒铁水再经转炉吹炼，大部分钒被选择性氧化进入炉渣，所得含钒炉渣或用传统的水法提钒工艺制取或用于冶炼钒铁合金。针对含钛高炉渣(TiO₂含量约20-25％)中TiO₂利用问题，攀枝花钢铁公司成功开发了“高温碳化-低温氯化”工艺，将含钛高炉渣与碳还原剂混合后加入密闭电炉在1600-1800℃高温下碳化，碳化高炉渣在流化床中低温下氯化制取TiCl₄。

钒钛磁铁矿高炉冶炼可以实现对钒钛磁铁矿规模化利用，但存在的缺点是不能忽视的。首先，钒钛磁铁矿中铁、钛、钒三种元素的回收分别要采取“高炉-转炉”、“高温碳化-低温氯化”及“转炉提钒”三种方法，工艺过程复杂，流程长，效率低；第二，能量消耗大，例如在提取钛过程中，物料首先在高炉中经历1600℃以上高温还原及熔分，之后在电炉中经历1600-1800℃的高温碳化，物料的多次高温处理大大降低了高炉法能量效率；第三，高炉冶炼必须用价格高的焦碳作为还原剂；第四，物料在进入高炉熔炼前，需要添加熔剂造块，熔剂在熔炼后进入高炉渣降低了高炉渣中TiO₂品位，增加了后续TiO₂提取的难度。

发明内容

针对现存钒钛磁铁矿利用方法中的种种问题，本发明提供了一种从钒钛磁铁矿选择性提取铁、钛和钒的方法，旨在达到工艺流程短和还原时间短、还原温度低、铁钛钒综合利用率高的有益效果。

本发明提供的一种从钒钛磁铁矿选择性提取铁、钛和钒的方法，包括如下步骤：

1)将钒钛磁铁矿和还原剂按照一定比例混合后，球磨至所述钒钛磁铁矿和还原剂粒度在200目以下得到混合料；

2)将混合料在设定温度和气氛下进行还原处理，反应温度为1250-1400℃，反应气氛为氮气气氛或者氢气与氮气混合气氛，反应时间为2-4小时；

3)将反应完成后的样品在惰性气氛下进行冷却，然后进行破碎、磁选分离得到还原铁粉和富钒钛料；

4)将富钒钛料进行低温流态化氯化处理，氯化剂为氯气，反应温度为200-500℃，反应时间1-4小时，尾气冷凝-蒸馏后得到氯化钛和氯化钒的混合液体；

5)通过化学吸附法将混合液体中氯化钛和氯化钒进行分离。

进一步的，所述钒钛磁铁矿的组分以重量百分比计包括：TiO₂ 12-14、FeO 31-34、Fe₂O₃ 40-43、CaO 1-2.5、MgO 3-4.6、SiO₂ 3-5、Al₂O₃ 4-6、V₂O₅ 0.56-1.57。