專利名稱：一種從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法
技術領域：
本發(fā)明屬冶金技術領域，更具體地講，涉及一種能夠從含鈦鐵精礦(例如，攀西地區(qū)的含欽鐵精礦)中提取鐵和欽的方法。
背景技術：
釩鈦磁鐵礦在世界上的儲量很豐富，我國的儲量名列前茅，就攀西地區(qū)儲量達百億噸，鈦資源總儲量居全國之首。
目前，釩鈦磁鐵礦經(jīng)選礦得到的含鈦鐵精礦主要用于煉鐵原料，其主要生產(chǎn)方法是采用傳統(tǒng)高爐冶煉含鈦鐵精礦，可以得到鐵水和含鈦高爐渣，鐵水進入鋼鐵流程，而產(chǎn)生的TiO2含量為20% 25%的含鈦高爐渣，由于其中的鈦資源無法采用工業(yè)化方法提取出來，造成了鈦資源無法有效利用。為改變這一現(xiàn)狀，近年來又發(fā)展了對含鈦鐵精礦先進行轉底爐還原，然后電爐熔分的工藝處理方法，試圖通過此方法提高熔分爐渣中鈦的含量，從而便于渣中鈦的提取，但是，這種熔分爐渣中含有大量的雜質元素，不能得到高品質鈦的產(chǎn)品，其生產(chǎn)技術目前也未能大規(guī)模推廣應用。綜上所述，這兩種方法都只利用了其中的鐵資源，而鈦資源未能得到有效的利用。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種適合工業(yè)生產(chǎn)、并能夠有效利用含鈦鐵精礦中的鐵和鈦的方法。本發(fā)明提供一種從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，所述方法包括以下步驟將含鈦鐵精礦與碳質還原劑混合加入電爐；加熱電爐進行第一步還原，以得到鐵水和含有低價鈦的熔渣；出鐵，并在電爐中保留熔渣和預定量的鐵；加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行第二步還原，以得到含鈦合金和爐渣；進行渣液分離，以獲得含鈦合金。在一個示例性實施例中，所述預定量的鐵按重量百分比計占所述鐵水的1% 30%。在一個示例性實施例中，所述加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行還原的步驟，將爐內溫度控制為1350°C 1550°C。優(yōu)選地，所述鋁質還原劑的加入量占所述爐渣重量的20% 40%。在一個示例性實施例中，所述進行渣鐵分離的步驟還包括向電爐中加入調渣劑以調節(jié)爐渣與含鈦合金的潤濕性。在一個示例性實施例中，所述調渣劑包括按重量百分比計35% 55%的CaO、20% 30%的CaF2和20% 30%的SiO2,并且所述調渣劑的加入量占所述爐渣重量的15% 30%。在一個示例性實施例中，所述含鈦鐵精礦中的鐵的重量百分含量為40% 60%，二
氧化鈦重量百分含量為8% 20%。
在一個示例性實施例中，所述碳質還原劑為焦炭或無煙煤。在一個示例性實施例中，所述含鈦鐵精礦與所述碳質還原劑的重量配比為100:30 100:50。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的方法通過在同一電爐中進行兩步還原冶煉，能夠有效利用含鈦鐵精礦中的鐵和鈦，而且能耗低、易于操作。
具體實施例方式在下文中，將結合示例性實施例來詳細說明本發(fā)明的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法。在一個示例性實施例中，從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法包括以下步驟將含鈦鐵精礦與碳質還原劑混合入電爐；加熱電爐進行還原反應，以得到鐵水和含有低價鈦的熔渣；出鐵，并在電爐中保留預定量的鐵和熔渣；加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行還原，以得到含鈦合金和爐渣；進行渣液分離，以獲得含鈦合金。其中，碳質還原劑的加入量以能夠將含鈦鐵精礦中的鐵全部還原，并且能夠將其中的四價鈦還原為低價鈦為宜。例如，所述含鈦鐵精礦與所述碳質還原劑的重量配比可以為100:30 100:50。此外，鋁質還原劑的加入量為足夠將鈦的氧化物還原為金屬鈦的量，優(yōu)選地，為爐渣重量的209Γ40%。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，出鐵步驟后，保留在電爐中的鐵按重量百分比計占還原所得到的全部鐵水的1% 30%，優(yōu)選地，為10% 30%。保留部分鐵水有利于第二步還原的進行，促進鈦的還原，加快含鈦合金的生成，所提出的鐵水保留范圍是根據(jù)含鈦合金的成分設計的，保留的鐵水過多，將減少含鈦合金中鈦的含量，影響含鈦合金產(chǎn)品的應用，減少含鈦合金產(chǎn)品的經(jīng)濟性，根據(jù)本發(fā)明實施情況，鐵水保留量為10% 30%最佳。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行還原的步驟，將爐內溫度控制為1350°C 1550°C，以便于還原反應高效地進行。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述進行渣鐵分離的步驟還包括向電爐中加入調渣劑以調節(jié)爐渣與含鈦合金的潤濕性。例如，所述調渣劑包括按重量百分比計35% 55%的CaO、20% 30%的CaF2和20% 30%的Si02，并且所述調渣劑的加入量可以占所述爐渣重量的15% 30%。然而，本發(fā)明不限于此，本領域普通技術人員也可采用其它適宜的調渣劑，并且也可根據(jù)爐渣和合金液的具體情況加入適量的調渣劑。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述含鈦鐵精礦中的鐵的重量百分含量為40% 60%，二氧化鈦重量百分含量為8% 20%。例如，所述含鈦鐵精礦可以為攀西地區(qū)的含欽鐵精礦。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，優(yōu)選地，所述碳質還原劑為焦炭或無煙煤。然而，本發(fā)明不限于此，也可采用焦粉等。在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法也可采用兩步還原的方式來實現(xiàn)，具體描述如下(I)第一步還原冶煉操作中，含鈦鐵精礦與碳質還原劑直接混合裝入電爐。這里，含鈦鐵精礦中的鐵含量為40% 60%，二氧化鈦含量為8% 20%，碳質還原劑是焦炭和無煙煤，還原劑中碳的含量大于75%，含鈦鐵精礦與碳質還原劑的配比為100:30 100:50。(2)利用碳質還原劑進行還原，以得到鐵水，并將熔渣中的鈦氧化物還原成低價·鈦。(3)采用留鐵操作，S卩，出部分鐵水，并將另一部分鐵與全部的熔渣共同留在爐內。(4)通電加熱，并利用了爐內熱量以快速將爐內溫度控制在1350°C 1550°C范圍內。(5)第二步還原反應使用鋁質還原劑，使熔渣中鈦的氧化物可完全還原成單質鈦，從而形成含鈦合金。這里，鋁質還原劑的加入量按重量百分比計可以為爐內渣量的20% 40%,以將鈦的低價氧化物完全還原生成鈦的單質。(6)采用調渣劑，增加提鈦后爐渣的流動性，調節(jié)爐渣與含鈦合金的潤濕性，使含鈦合金與爐渣能夠有效分離。例如，調渣劑可以為CaO、CaF2和SiO2形成的混合物，其中，CaO重量百分含量為35% 55%、CaF2重量百分含量為20% 30%和SiO2重量百分含量為
15% 25%，并且調渣劑的用量為爐內熔渣的15% 30%。綜上所述，本發(fā)明的方法具有以下優(yōu)點(I)可實現(xiàn)含鈦鐵精礦中鈦和鐵有效利用。(2)工藝流程簡單，易于操作，可在同一臺電爐上完成鐵和鈦的提取。(3)第二步還原反應可充分利用電爐內的熱量，從而提高了熱量的利用率，降低了能耗。示例含鈦鐵精礦6噸，其中鐵含量為54. 36%，二氧化鈦含量為13. 48%，使用碳含量為83. 05%的焦炭作還原劑，與含鈦鐵精礦混合后同時加入電爐內升溫冶煉，含鈦鐵精礦與碳質還原劑的配比為100 :37，含鈦鐵精礦中的鐵還原結束后，開出鐵口將反應產(chǎn)生的85%鐵水排出爐外，得到鐵水2. 45噸，同時堵住出鐵口，電爐送電后，加入鋁質還原劑進行還原反應，待渣中鈦還原成單質后，加入16%的調渣劑，使含鈦合金與爐渣有效分離，打開合金出口，獲得的含鈦合金(主要由鈦、硅、鐵組成)I. 57噸，同時提取出了含鈦鐵精礦中的鐵和鈦。盡管上面已經(jīng)結合示例性實施例描述了本發(fā)明，但是本領域普通技術人員應該清楚，在不脫離權利要求的精神和范圍的情況下，可以對上述實施例進行各種修改。
權利要求
1.一種從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟 將含鈦鐵精礦與碳質還原劑混合加入電爐； 加熱電爐進行第一步還原，以得到鐵水和含有低價鈦的熔渣； 出鐵，并在電爐中保留熔渣和預定量的鐵； 加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行第二步還原，以得到含鈦合金和爐渣； 進行渣液分離，以獲得含鈦合金。
2.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述預定量的鐵按重量百分比計占所述鐵水的1% 30%。
3.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行還原的步驟，將爐內溫度控制為1350°C 1550°C。
4.根據(jù)權利要求3所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述鋁質還原劑的加入量占所述爐洛重量的20% 40%。
5.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述進行渣鐵分離的步驟還包括向電爐中加入調渣劑以調節(jié)爐渣與含鈦合金的潤濕性。
6.根據(jù)權利要求5所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述調渣劑包括按重量百分比計35% 55%的Ca0、20% 30%的CaF2和20% 30%的SiO2,并且所述調渣劑的加入量占所述爐渣重量的15% 30%。
7.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述含鈦鐵精礦中的鐵的重量百分含量為40% 60%，二氧化鈦重量百分含量為8% 20%。
8.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述碳質還原劑為焦炭或無煙煤。
9.根據(jù)權利要求I所述的從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法，其特征在于，所述含鈦鐵精礦與所述碳質還原劑的重量配比為100:30 100:50。
全文摘要
本發(fā)明提供一種從含鈦鐵精礦中提取鐵和鈦的方法。所述方法包括以下步驟將含鈦鐵精礦與碳質還原劑混合加入電爐；加熱電爐進行第一步還原，以得到鐵水和含有低價鈦的熔渣；出鐵，并在電爐中保留熔渣和預定量的鐵；加熱并向電爐中加入鋁質還原劑進行第二步還原，以得到含鈦合金和爐渣；進行渣液分離，以獲得含鈦合金。本發(fā)明的方法通過在同一電爐中進行兩步還原冶煉，能夠有效利用含鈦鐵精礦中的鐵和鈦，而且能耗低、易于操作。
文檔編號C21B11/10GK102936635SQ20121041142
公開日2013年2月20日 申請日期2012年10月25日 優(yōu)先權日2012年10月25日
發(fā)明者張繼東, 楊仰軍, 趙青娥, 苗慶東, 李開華 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司