一種鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝，步驟為：首先將含鈦渣原料配碳后進(jìn)行預(yù)處理，在氬氣保護(hù)的高溫氣氛下進(jìn)行碳熱還原，使其中的含鈦組分轉(zhuǎn)變?yōu)楦烩佅辔镔|(zhì)；對還原產(chǎn)物破碎后進(jìn)行超聲分散并進(jìn)行磁選除鐵的操作，使物料中各物相盡可能分散，至此得到浮選原料；浮選過程采用粗選加精選的工藝，礦漿pH值用調(diào)整劑調(diào)至1~5，浮選藥劑按20~100mg/g浮選料的比例加入浮選設(shè)備中，攪拌混勻后進(jìn)行多次浮選，最終在浮選上部可得到品位高達(dá)92.14%的富鈦相物質(zhì)Ti2CO，尾礦中Ti2CO品位僅為7.21%。
【專利說明】一種鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將鈦鐵氧化礦通過選礦的方法來實(shí)現(xiàn)其物相組成分離并富集的新工藝，該具體過程是利用可控深度還原先將鈦鐵氧化礦中的鈦物質(zhì)轉(zhuǎn)變成碳氧化鈦或碳氮氧化鈦等富鈦相成分，再將此富鈦相還原產(chǎn)物進(jìn)行破碎、粗選以及選擇性浮選，以此來實(shí)現(xiàn)碳氧化鈦或碳氮氧化鈦與渣相脈石成分的高效分離，最終得到的高品位富鈦相物質(zhì)可供現(xiàn)有的一些煉鈦工藝作為原料進(jìn)行金屬鈦的冶煉或鈦產(chǎn)品的生產(chǎn)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]鈦鐵氧化礦，如我國攀西地區(qū)、河北承德地區(qū)的釩鈦磁鐵礦，其儲量豐富、資源巨大，目前主要應(yīng)用于大規(guī)模工業(yè)化煉鐵生產(chǎn)?，F(xiàn)有煉鐵生產(chǎn)流程主要采用碳熱還原法制鐵的工藝路線和工藝條件，即通過高爐或電爐冶煉環(huán)節(jié)將鈦鐵氧化礦中的鐵還原成鐵水，以此作為后續(xù)煉鋼環(huán)節(jié)中的主要原料，而在此冶煉過程中，伴隨著會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物廢渣，因爐料和冶煉技術(shù)水平的差異，一般煉鐵過程的渣鐵比為0.3-1.0 (即產(chǎn)出1噸鐵時最高能同出1噸渣)。數(shù)量如此巨大的廢渣，由于其較難處理，在我國一般被加工成水渣、礦渣碎石、膨脹礦渣和礦渣珠等經(jīng)濟(jì)價值較低的建材用料。廢渣中包含了大量的富鈦礦相，富含了20%以上的鈦礦物(以1102計)，這一我國特有、儲量巨大的二次鈦資源基本上隨著渣一起堆棄存放或廉價處理，一直以來無法得到高效的綜合利用。顯然，這對我國豐富、特殊的鈦資源造成了巨大的浪費(fèi)。
[0004]如何對現(xiàn)有的生 產(chǎn)工藝流程進(jìn)行改進(jìn)或?qū)Ξa(chǎn)生的含鈦渣進(jìn)行充分有效的利用，對我國鈦資源高效利用問題的進(jìn)一步解決具有重大意義。圍繞這些問題目前已經(jīng)開展了很多積極的探索和研究工作，其中采用氯化法、硫酸法來回收其中的鈦是較具工業(yè)開發(fā)價值的工藝路線，但是由于作為原料的鈦渣中含鈦品位較低，脈石成分居多，使得直接采用此兩種方法進(jìn)行處理時，會出現(xiàn)整個處理過程中物流量巨大，導(dǎo)致大量消耗原輔材料，因此從技術(shù)的經(jīng)濟(jì)成本角度來考慮，會發(fā)現(xiàn)這些工藝并不劃算。不僅如此，現(xiàn)有工業(yè)上利用以上兩種方法來回收處理鈦渣，還存在著鈦回收利用率不高、大量鈦資源被廢棄、環(huán)境污染等問題。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明公開了一種新工藝方法，可顯著改善現(xiàn)有鈦鐵氧化礦處理方法中對鈦提取利用較低的現(xiàn)狀，可明顯提高對其中鈦資源的利用效率。本發(fā)明公開的核心技術(shù)在于采用合適的熱還原預(yù)處理工藝，以及利用合適的浮選藥劑采用浮選方法來實(shí)現(xiàn)鈦鐵氧化礦中鈦成分的分離和富集。該核心技術(shù)主要包括浮選藥劑的選擇和搭配、為了方便浮選藥劑分離效果的發(fā)揮而需進(jìn)行的礦物預(yù)處理加工工序包括可控碳熱還原、破碎篩分等相關(guān)的浮選工藝實(shí)施所需匹配的合適工藝技術(shù)。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝，具體包括以下步驟:步驟1.含鈦渣原料的預(yù)處理:
將含鈦渣原料在振動磨中首先進(jìn)行破碎，把得到的顆粒原料放入球磨罐中，通過配碳量計算加入足量的石墨粉，以保證后續(xù)過程的深度還原，配料完畢后，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)中，球磨2~8小時，將球磨得到的均勻細(xì)化粉末按固液比20-40:1加入水，并在壓塊機(jī)中壓制成型；
步驟2.選擇性還原過程:
將步驟1壓制得到的成型塊體料放入石墨坩堝中，并置于高溫爐內(nèi)，可保持爐內(nèi)處于敞開空氣氣氛或持續(xù)充入氬氣使整個環(huán)境處于流動氣氛中，緩慢升溫至120(Tl7(KrC，保溫21小時，待其冷卻至室溫后即可取出還原產(chǎn)物，因控制氣氛、溫度等條件的不同，最終會使原料中的鈦組分還原成碳氧化鈦或碳氮氧化鈦等富鈦相物質(zhì)；
步驟3.還原產(chǎn)物的分散及磁選:
將步驟2得到還原后得到的塊體產(chǎn)物利用振動磨、球磨機(jī)等進(jìn)行破碎、濕磨、細(xì)化工序，得到平均粒徑為-200目~+400目的粉末料，將該濕化粉磨料置于超聲儀器中進(jìn)行超聲分散，超聲處理時間為30飛0分鐘；最后，利用可處理環(huán)形循環(huán)流動原料的磁選設(shè)備進(jìn)行磁選分離，該步驟主要是為了除去摻雜于料中的鐵相組分，降低對后續(xù)分選環(huán)節(jié)的不利影響；
步驟4.浮選料的處理:
將上述步驟處理完畢后的料加水進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)漿處理，再加入pH調(diào)整劑進(jìn)行浮選料表面電位的調(diào)節(jié)，控制溶液pH值至f 5，將浮選藥劑按2(Tl00mg/g浮選料的比例加入浮選設(shè)備中，攪拌混合3飛分鐘，備用；其中，所述浮選藥劑為黃藥、水楊羥肟酸、月桂酸、環(huán)烷酸、塔爾油、曲拉通X-100、六偏磷酸鈉或油酸及其它脂肪酸或油酸鈉及其它可水溶性鹽中的一種或多種；`
步驟5.浮選分離過程:
將步驟4得到的步驟處理完畢的礦漿進(jìn)行浮選分離，首先通過粗選f 2次即可得到富鈦相粗選礦，再對其進(jìn)行5~10次的精選分離操作，最終可獲得碳氧化鈦或碳氮氧化鈦等富鈦相精礦。
[0008]進(jìn)一步，所述包括鹽酸、硫酸、氫氧化鈉或碳酸鈉。
[0009]本發(fā)明浮選藥劑主要以黃藥、水楊羥肟酸、月桂酸、環(huán)烷酸、塔爾油、曲拉通X-100、六偏磷酸鈉、油酸及其它脂肪酸或油酸鈉及其它可水溶性鹽中的一種或多種為主要成分，同時也可根據(jù)浮選工藝指標(biāo)的需要而添加合適的其他起泡劑、抑制劑、分散劑等浮選藥劑成分，以此來更好地發(fā)揮出以上浮選主要藥劑的分選效果。
[0010]本發(fā)明核心技術(shù)公開內(nèi)容的第二部分是有關(guān)合適于以上浮選藥劑高效選擇性浮選分離的鈦礦物成分物相的構(gòu)造，核心的技術(shù)訣竅在于對鈦鐵氧化礦進(jìn)行碳熱還原的時候，就能夠?qū)⑦€原過程控制在合適的進(jìn)行程度。具體地，在現(xiàn)行生產(chǎn)工藝技術(shù)路線上，即通過高爐或電爐等設(shè)備將氧化鐵成分碳熱還原成鐵水之后，得到的熔融含鈦渣(還含有少部分的鐵)轉(zhuǎn)移到另一專門的高溫爐中，在其中控制反應(yīng)器的氧勢及碳勢，使熔融渣中的氧化鈦成分繼續(xù)深度還原，轉(zhuǎn)化成為碳氧化鈦或碳氮氧化鈦富鈦相產(chǎn)物。然后出爐，將其中殘余在爐底的鐵水空出到鐵車間，而將富含碳氧化鈦或碳氮氧化鈦的渣產(chǎn)物通過高壓水冷淬成較細(xì)小的顆粒，再經(jīng)過破碎、細(xì)磨解離，使其中的碳氧化鈦或碳氮氧化鈦晶粒與較軟質(zhì)的鈣鎂硅鋁氧化物渣相成分充分地解離、分開，處于分散狀態(tài)，以利于后續(xù)的選礦分離回收。
[0011]將以上充分解離分開的物料，首先利用磁選手段分離出去其中的鐵質(zhì)成分，然后再將磁選后的非磁性物料通過加水、調(diào)漿、調(diào)整pH等預(yù)處理，按照合適的比例加入浮選藥劑，通過鼓泡、刮收等一般工業(yè)上普遍采用的浮選技術(shù)進(jìn)行浮選分離富集操作，最終可得到碳氧化鈦或碳氮氧化鈦產(chǎn)物相富集的產(chǎn)物，而浮選殘余物則是鈣鎂硅鋁氧化物渣相組分為主的脈石雜質(zhì)成分。
[0012]以上公開的發(fā)明技術(shù)，顯著地提高了對渣中鈦組分的高效回收和富集，所得到的碳氧化鈦或碳氮氧化鈦產(chǎn)物相富集的產(chǎn)物中含富鈦相物質(zhì)可達(dá)到90%以上品位，若用于氯化法、硫酸法以及其他后續(xù)精制鈦化工產(chǎn)品的原料，可望大大提高這些精制工藝的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，顯著提高現(xiàn)有工業(yè)主流生產(chǎn)路線對鈦組分利用效率低的現(xiàn)狀，對我國鈦鐵氧化礦產(chǎn)資源的綜合金屬資源利用提供了很好的指導(dǎo)。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:采用上述技術(shù)方案，不僅工藝流程簡單，工藝參數(shù)穩(wěn)定，生產(chǎn)成本低，無毒污染小，并且可廣泛適用于從多種品位的含鈦鐵礦、廢渣中回收出高純的富鈦相物質(zhì)。通過采用本發(fā)明的選礦富集工藝可以使目前現(xiàn)有的大量含鈦廢棄渣資源得到有效的回收利用，這不僅可以緩解鈦資源的日益缺失，更為主要的是有望為鈦冶金技術(shù)的革新發(fā)展提供一條新的途徑，通過利用本方法得到的富鈦相物質(zhì)，來作為一些煉鈦工藝的中間原料，有利于其經(jīng)濟(jì)成本的大幅降低以及大規(guī)模連續(xù)化生產(chǎn)的進(jìn)一步優(yōu)化。
[0014]
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是含鈦廢渣、鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝方法流程圖。
[0016]圖2是實(shí)際富鈦礦浮選原料浮選前后各樣品的成分分析及XRD結(jié)果。
[0017]圖3是pH值對單一 Ti2C0及渣相(M0X)粉末的浮選效果影響。
[0018]圖4是浮選過程中浮選劑的用量對單一 Ti2C0及渣相(M0X)粉末的浮選效果影響。
[0019]
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下實(shí)施例是為了更好地顯示以上公開的本發(fā)明技術(shù)的特殊功效或特征，按照眾所共知的約定，本發(fā)明專利要保護(hù)的核心內(nèi)容范圍并不僅僅限于以下實(shí)施例所提供的工藝技術(shù)參數(shù)和條件。
[0021]實(shí)施例1:
取100g經(jīng)振動磨破碎成細(xì)小顆粒的含鈦渣原料，配入40g石墨粉，一起置于球磨罐中在行星式球磨機(jī)中研磨3小時。將磨后粉末按固液比20:1加入水在壓制設(shè)備中壓制成塊。把塊體料置于石墨坩堝中放入高溫爐內(nèi)，控制爐內(nèi)為氬氣保護(hù)氣氛，緩慢升高至1500°C，并保溫8小時，冷卻后取出并將其破碎、研磨至-200目以下。將得到的粉末先置于超聲儀器中超聲分散30分鐘，再于磁選機(jī)中將濕料粉末環(huán)形循環(huán)處理1小時左右。將得到的浮選料用水以及l(fā)mol/L的稀鹽酸進(jìn)行調(diào)漿、調(diào)pH值的處理，控制漿液pH為1。此時，按80mg/g浮選料的比例加入由黃藥、塔爾油和六偏磷酸鈉組成的浮選藥劑，同時攪拌5分鐘，然后在室溫下進(jìn)行二次粗選、五次精選的浮選操作，對最后浮選得到的碳氧化鈦精礦先用酒精進(jìn)行洗藥，再送入真空烘箱中于100°c烘干并準(zhǔn)備檢測。分析檢測方式采用XRD、ICP等，從XRD圖中可以看到浮選后碳氧化鈦與渣得到了良好分離，并且最終得到的富鈦相物質(zhì)碳氧化鈦其品位大幅度提聞。
[0022]實(shí)施例2:
取100g經(jīng)振動磨破碎成細(xì)小顆粒的含鈦渣原料，配入30g石墨粉，一起置于球磨罐中在行星式球磨機(jī)中研磨4小時。將磨后粉末按固液比25:1加入水在壓制設(shè)備中壓制成塊。把塊體料置于石墨坩堝中放入高溫爐內(nèi)，控制爐內(nèi)為氬氣保護(hù)氣氛，緩慢升高至1600°C，并保溫4小時，冷卻后取出并將其破碎、研磨至-200目以下。將得到的粉末先置于超聲儀器中超聲分散60分鐘，再于磁選機(jī)中將濕料粉末環(huán)形循環(huán)處理30分鐘左右。將得到的浮選料用水以及l(fā)mol/L的稀鹽酸進(jìn)行調(diào)漿、調(diào)pH值的處理，控制漿液pH為4。此時，按40mg/g浮選料的比例加入由油酸鈉、塔爾油和曲拉通X-100組成的浮選藥劑，同時進(jìn)行攪拌處理，然后在室溫下進(jìn)行一次粗選、八次精選的浮選操作，對最后浮選得到的碳氧化鈦精礦先用酒精進(jìn)行洗藥，再送入真空烘箱中于100°C烘干并準(zhǔn)備檢測。分析檢測方式采用XRD、ICP等，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)方案一相同。
[0023]實(shí)施例3:
取100g經(jīng)振動磨破碎成細(xì)小顆粒的含鈦渣原料，配入50g石墨粉，一起置于球磨罐中在行星式球磨機(jī)中研磨5小時。將磨后粉末按固液比30:1加入水在壓制設(shè)備中壓制成塊。把塊體料置于石墨坩堝中放入高溫爐內(nèi)，控制爐內(nèi)為氬氣保護(hù)氣氛，緩慢升高至1700°C，并保溫6小時，冷卻后取出并將其破碎、研磨至-200目以下。將得到的粉末先置于超聲儀器中超聲分散50分鐘，再于磁選機(jī)中將濕料粉末環(huán)形循環(huán)處理2小時左右。將得到的浮選料用水以及l(fā)mol/L的稀鹽酸進(jìn)行調(diào)漿、調(diào)pH值的處理，控制漿液pH為5。此時，按100mg/g浮選料的比例加入浮選藥劑 水楊羥肟酸、油酸、曲拉通X-100，同時進(jìn)行攪拌處理，然后在室溫下進(jìn)行二次粗選、十次精選的浮選操作，對最后浮選得到的碳氧化鈦精礦先用酒精進(jìn)行洗藥，再送入真空烘箱中于100°C烘干并準(zhǔn)備檢測。分析檢測方式采用XRD、ICP等，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)方案一相同。
[0024]實(shí)施例4:
取100g經(jīng)振動磨破碎成細(xì)小顆粒的含鈦渣原料，配入40g石墨粉，一起置于球磨罐中在行星式球磨機(jī)中研磨6小時。將磨后粉末按固液比35:1加入水在壓制設(shè)備中壓制成塊。把塊體料置于石墨坩堝中放入高溫爐內(nèi)，控制爐內(nèi)為氬氣保護(hù)氣氛，緩慢升高至1400°C，并保溫2小時，冷卻后取出并將其破碎、研磨至-200目以下。將得到的粉末先置于超聲儀器中超聲分散1小時，再于磁選機(jī)中將濕料粉末環(huán)形循環(huán)處理1小時左右。將得到的浮選料用水以及l(fā)mol/L的稀鹽酸進(jìn)行調(diào)漿、調(diào)pH值的處理，控制漿液pH為2。此時，按20mg/g浮選料的比例加入環(huán)烷酸，同時進(jìn)行攪拌處理，然后在室溫下進(jìn)行一次粗選、六次精選的浮選操作，對最后浮選得到的碳氧化鈦精礦先用酒精進(jìn)行洗藥，再送入真空烘箱中于100°C烘干并準(zhǔn)備檢測。分析檢測方式采用XRD、ICP等，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)方案一相同。
【權(quán)利要求】
1.一種鈦鐵氧化礦的選礦富集工藝，其特征在于，具體包括以下步驟:步驟1.含鈦渣原料的預(yù)處理:將含鈦渣原料在振動磨中首先進(jìn)行破碎，把得到的顆粒原料放入球磨罐中，通過配碳量計算加入足量的石墨粉，以保證后續(xù)過程的深度還原，配料完畢后，將球磨罐放入行星式球磨機(jī)中，球磨2~8小時，將球磨得到的均勻細(xì)化粉末按固液比20-40:1加入水，并在壓塊機(jī)中壓制成型；步驟2.選擇性還原過程:將步驟1壓制得到的成型塊體料放入石墨坩堝中，并置于高溫爐內(nèi)，可保持爐內(nèi)處于敞開空氣氣氛或持續(xù)充入氬氣使整個環(huán)境處于流動氣氛中，緩慢升溫至120(Tl7(KrC，保溫21小時，待其冷卻至室溫后即可取出還原產(chǎn)物，因控制氣氛、溫度等條件的不同，最終會使原料中的鈦組分還原成 碳氧化鈦或碳氮氧化鈦等富鈦相物質(zhì)；步驟3.還原產(chǎn)物的分散及磁選:將步驟2得到還原后得到的塊體產(chǎn)物利用振動磨、球磨機(jī)等進(jìn)行破碎、濕磨、細(xì)化工序，得到平均粒徑為-200目~+400目的粉末料，將該濕化粉磨料置于超聲儀器中進(jìn)行超聲分散，超聲處理時間為30飛0分鐘；最后，利用可處理環(huán)形循環(huán)流動原料的磁選設(shè)備進(jìn)行磁選分離，該步驟主要是為了除去摻雜于料中的鐵相組分，降低對后續(xù)分選環(huán)節(jié)的不利影響；步驟4.浮選料的處理:將上述步驟處理完畢后的料加水進(jìn)一步進(jìn)行調(diào)漿處理，再加入pH調(diào)整劑進(jìn)行浮選料表面電位的調(diào)節(jié)，控制溶液pH值至f 5，將浮選藥劑按2(Tl00mg/g浮選料的比例加入浮選設(shè)備中，攪拌混合3飛分鐘，備用；其中，所述浮選藥劑為黃藥、水楊羥肟酸、月桂酸、環(huán)烷酸、塔爾油、曲拉通X-100、六偏磷酸鈉或油酸及其它脂肪酸或油酸鈉及其它可水溶性鹽中的一種或多種；步驟5.浮選分離過程:將步驟4得到的步驟處理完畢的礦漿進(jìn)行浮選分離，首先通過粗選f 2次即可得到富鈦相粗選礦，再對其進(jìn)行5~10次的精選分離操作，最終可獲得碳氧化鈦或碳氮氧化鈦等富鈦相精礦。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH調(diào)整劑包括鹽酸、硫酸、氫氧化鈉或碳酸鈉。
【文檔編號】C22B1/00GK103695631SQ201310703153
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】朱鴻民, 陳卓笛, 黃凱, 江波 申請人:北京科技大學(xué)