專利名稱：一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法。
背景技術(shù)：
釩鈦磁鐵礦是一種以鐵、釩和鈦為主，伴生多種有價(jià)元素，如鉻、鈷、鎳、銅、鈧、鎵和鉬族元素等的多元共生鐵礦，由于鐵鈦緊密共生，釩以類質(zhì)同象的形式賦存于鈦磁鐵礦中。我國的釩鈦磁鐵礦資源儲(chǔ)量居世界前列，主要分布在攀西、承德和馬鞍山地區(qū)。攀西作為我國釩鈦資源最為富集的地區(qū)，現(xiàn)已探明釩鈦磁鐵礦遠(yuǎn)景儲(chǔ)量超過100億噸，其中含鐵 31億噸，含Ti028. 73億噸，含V2051579萬噸，承德地區(qū)已探明儲(chǔ)量近82億噸，其中含鐵13 億噸、含V205750萬噸、含Ti023500萬噸，因此，綜合利用我國儲(chǔ)量豐富的釩鈦磁鐵礦資源， 將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于促進(jìn)我國國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。利用釩鈦磁鐵礦進(jìn)行傳統(tǒng)的高爐煉鐵，必須要求使用大量的鐵礦來進(jìn)行規(guī)?；墓I(yè)生產(chǎn)，產(chǎn)生大量爐渣，同時(shí)傳統(tǒng)工藝對(duì)焦煤量需求極大，只利用冶煉了釩鈦磁鐵礦中的鐵，部分回收了釩鈦，其資源利用率較低，形成的二次資源性固體廢棄物量大而用途不廣， 造成了一定的環(huán)境問題。從冶煉工藝角度上看，一方面，雖然高爐冶煉在今后相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)還是煉鐵工藝的主要方法，但焦煤數(shù)量逐漸短缺，直接還原技術(shù)作為一種不依賴焦煤， 節(jié)能環(huán)保，適應(yīng)性強(qiáng)的非高爐還原技術(shù)勢(shì)必將得到大力的發(fā)展和推廣。但截至目前，將直接還原_高效選分工藝應(yīng)用于處理釩鈦磁鐵礦的研究還鮮有報(bào)道，相關(guān)研究尚待深入。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)目前國內(nèi)釩鈦磁鐵礦冶煉技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明了一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法，目的是不依賴焦煤和炭焦，高效并直接將釩鈦磁鐵礦中的鐵、釩、鈦分離開，不產(chǎn)生二次廢棄物和環(huán)境污染。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的的技術(shù)方案，按照以下步驟進(jìn)行
(1)將釩鈦磁鐵礦精礦粉與還原劑干燥混合，磨細(xì)至-0.074mm，加入總質(zhì)量3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，放入球磨罐中干混24h后，在3(T50Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入帶蓋坩堝中，鋪上煤粉，將坩堝放入還原爐內(nèi)于1250-1350°C還原6(T300min，控制還原的C/0摩爾比為1.2 1.4 ；
(2)將還原產(chǎn)物冷卻至室溫，破碎至0.074mm,在12(T240KA/m磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁選分離 lOmin，得到含有釩和鐵的磁性產(chǎn)物部分和含鈦的非磁性產(chǎn)物部分。其中所述的還原劑是無煙煤或煙煤。形成的坯料中，按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦精礦粉80-85%，還原劑15-20%。所述的磁性產(chǎn)物中，鐵的品位為85-90%，鐵的回收率為90-95%，按質(zhì)量百分比，釩的含量為0. 26-0. 36% ；所述的非磁性產(chǎn)物中，按質(zhì)量百分比，TiO2含量為15-22% ；按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦中60-70%的釩進(jìn)入磁性產(chǎn)物中，60-70%的鈦進(jìn)入非磁性產(chǎn)物中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果是
(1)本發(fā)明采用煙煤或無煙煤作為還原劑，取代傳統(tǒng)工藝的焦煤冶煉，并且保證了釩鈦磁鐵礦還原的金屬化率和回收率，分別達(dá)到90%以上和95%左右；
(2)本發(fā)明采用直接還原-磁選分離的工藝，實(shí)現(xiàn)了鐵、釩和鈦的初步分離，原礦中 609Γ70%的釩進(jìn)入磁性產(chǎn)物中，609Γ70%的鈦進(jìn)入非磁性產(chǎn)物；
(3)操作簡單，能耗較低，傳統(tǒng)還原方法需多次配加還原劑和冷卻劑等材料，冶煉溫度較高，且礦料需熔融后進(jìn)行反應(yīng)，生成的爐渣粘稠，爐壁沾渣，爐襯侵蝕嚴(yán)重，大大降低了工業(yè)爐的使用壽命；本發(fā)明操作簡單，冶煉過程不許添加任何材料，反應(yīng)溫度低，能耗小，固相下進(jìn)行反應(yīng)，不產(chǎn)生爐渣。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例所用釩鈦磁鐵精礦是河北鋼鐵股份有限公司承德分公司生產(chǎn)的，其主要化學(xué)成分見表1。釩鈦磁鐵精礦的礦物組成主要為磁鐵礦、鈦鐵礦、少量鎂鐵尖晶石和釩磁鐵礦，其中鐵主要以磁鐵礦形式和鈦鐵礦形式存在，鈦主要存在于鈦鐵礦中，釩存在于釩磁鐵礦中。表1釩鈦磁鐵精礦的主要化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)/%)
組分 |TFe IFeO ITiO2 ISiO2 IAl2O3 IMgO |CaO IV2O5 |P |S 含量％|58. 61 |27. 63 |7. 01 |3. 2 |3. 0 |l. 35 |θ. 92 |θ. 291 |θ. 028 |θ. 19
本實(shí)施例選用的還原劑為北京門頭溝區(qū)京煤集團(tuán)的無煙煤粉和內(nèi)蒙古神化實(shí)業(yè)有限
公司的煙煤粉。一般直接還原用煤要求為固定碳含量大于45%，焦渣特性為2以下，揮發(fā)
份含量9 35%之間，灰熔點(diǎn)高出還原溫度10(Tl5(rC，其中電阻爐冶煉用煤要求固定碳含量
越高越好，灰分和揮發(fā)份含量越低越好。表2為兩種還原用煤的主要成分與物化性能分析結(jié)果。表2實(shí)施例用煤粉工業(yè)分析__
煤種 I固定碳I揮發(fā)份Vdaf% I灰分Ad% I硫份St, d% I彈筒發(fā)熱量(MJ/Kg)
無煙煤粉 82. 49 9. 20_8. 78 0. 30_28. 35_
粉丨62. 12 丨33.64丨4.29 |θ. 16丨30. 57
由表2中的分析檢測(cè)數(shù)據(jù)可知，實(shí)施例用煤滿足作為直接還原用煤的要求。另外，為確
保還原過程中樣品周圍具有良好的還原氣氛及防止還原產(chǎn)物發(fā)生二次氧化，需將樣品包裹
在煤粉中，所用外配煤粉種類與還原用煤相同。為了使物料間緊密接觸和坯料具有一定的強(qiáng)度，本實(shí)施例對(duì)粉料進(jìn)行冷壓成型， 并使用3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑。本發(fā)明實(shí)施例中采用升降式MoSi2電阻爐對(duì)鈦釩磁鐵礦進(jìn)行還原。實(shí)施例1
將釩鈦磁鐵礦和無煙煤煤粉按質(zhì)量比80 20混勻干燥后，磨細(xì)至-0. 074mm,按質(zhì)量百分比，加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機(jī)中，干混24小時(shí)后在50Mpa的成型壓力下成型造塊，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1350°C還原60min，C/0摩爾比為1. 2，還原完成后，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm，然后放入磁選管中，在220KA/m的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離，獲得鐵品位為87. 41%的直接還原鐵，鐵回收率達(dá)94. 99%，磁選分離后的磁性產(chǎn)物中金屬V含量為0. 36% ；TiO2的含量為17. 75%，原礦中63%的V進(jìn)入磁性產(chǎn)物中，65%的Ti進(jìn)入非磁性產(chǎn)物中。實(shí)施例2
將釩鈦磁鐵礦和無煙煤粉按質(zhì)量比85:15混合干燥后，磨細(xì)至-0. 074mm,按質(zhì)量百分比，加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機(jī)中，干混 24小時(shí)后在30Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1300°C還原180min，C/0摩爾比為1. 4，還原完成后，還原后得到金屬還原率達(dá)到94. 48%，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm,然后放入磁選管中，在240KA/m的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離后，鐵回收率為90. 78%，磁性部分中V含量為0. 27%，非磁性部分中V含量為1. 01%, 60%釩進(jìn)入磁性產(chǎn)物部分，非磁性部分中TiO2 含量為21. 03%, 70%Ti進(jìn)入非磁性產(chǎn)物部分。實(shí)施例3
將釩鈦磁鐵礦和煙煤粉按質(zhì)量比80:20混合干燥后，磨細(xì)至-0. 074mm，按質(zhì)量百分比， 加入3%的聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，將混合料置于聚氨酯球磨罐中，后置于球磨機(jī)中，干混24 小時(shí)后在40Mpa的壓力下壓模成型，形成坯料，將坯料放入坩堝中鋪上煤粉后，蓋上坩堝蓋，放入電阻爐內(nèi)，于1250°C還原300min，C/0摩爾比為1. 2，還原完成后，還原后得到金屬還原率達(dá)到85. 68%，將還原后的產(chǎn)物破碎至-0. 074mm,然后放入磁選管中，在200KA/m的強(qiáng)磁場(chǎng)下進(jìn)行磁選分離lOmin，還原產(chǎn)物經(jīng)磁選分離后，得到鐵品位86. 85%的直接還原鐵，回收率92. 03%,磁性產(chǎn)物中金屬V含量為0. 26%，63%的V進(jìn)入磁性產(chǎn)物部分，非磁性產(chǎn)物部分中V含量為1. 07%, TiO2含量為15. 23%, 60%的Ti進(jìn)入非磁性產(chǎn)物部分。
權(quán)利要求
1.一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行(1)將釩鈦磁鐵礦精礦粉與還原劑干燥混合，加入總質(zhì)量3%聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，磨細(xì)至-0. 074mm，放入球磨罐中干混24h后，在3(T50Mpa的壓力下模壓成型，形成坯料，將坯料放入帶蓋坩堝中，鋪上煤粉，將坩堝放入還原爐內(nèi)于1250-1350°C還原6(T300min，控制還原的C/0摩爾比為1.2 1.4;(2)將還原產(chǎn)物冷卻至室溫，還原礦金屬化率為85、4%，將還原礦破碎至-0.074mm，在 20(T240KA/m磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁選分離lOmin，得到含有釩和鐵的磁性產(chǎn)物部分和含鈦的非磁性產(chǎn)物部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的還原劑是無煙煤或煙煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的坯料中，按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦精礦粉80-85%，還原劑15-20%。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種釩鈦磁鐵礦的直接還原_磁選分離方法，其特征在于所述的磁性產(chǎn)物中，鐵的品位為85-90%，鐵的回收率為90-95%，按質(zhì)量百分比，釩的含量為 0. 26-0. 36%;所述的非磁性產(chǎn)物中，按質(zhì)量百分比，TiO2含量為15-22%;按質(zhì)量百分比，釩鈦磁鐵礦中60-70%的釩進(jìn)入磁性產(chǎn)物中，60-70%的鈦進(jìn)入非磁性產(chǎn)物中。
全文摘要
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種釩鈦磁鐵礦的直接還原-磁選分離方法。將鐵精礦粉和煤粉磨細(xì)混勻后壓模成型，坯料放入密閉帶蓋坩堝并埋入煤粉中，于1250-1350℃，60min~300min，C/O摩爾比為1.2~1.4的條件下直接還原氧化鐵，使其脫氧生成金屬鐵，得到金屬化率達(dá)85~94%的還原產(chǎn)物，冷卻后的還原產(chǎn)物破碎后磁選分離得到品位85~90%的鐵粉和含鈦60~70%鈦渣。本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)了鐵、釩和鈦的初步分離，經(jīng)磁選后，原料中約60~70%的釩進(jìn)入磁性產(chǎn)物中，60%~70%的鈦留在非磁性產(chǎn)物中，鐵回收率能達(dá)到90~95%。
文檔編號(hào)C22B1/02GK102430472SQ20111044135
公開日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者夏溢, 姜濤, 段培寧, 薛向欣 申請(qǐng)人:東北大學(xué)