一種從鈦精礦中制備酸溶性富鈦料和鐵粉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及礦產(chǎn)資源綜合利用領(lǐng)域，具體涉及一種從鈦精礦中制備酸溶性富鈦料 和鐵粉的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國鈦白工業(yè)的原料來源一是鈦精礦，二是經(jīng)過物理化學(xué)生產(chǎn)過程而形成的鈦礦 富集物，簡稱富鈦料。近年來隨著我國鈦白工業(yè)快速發(fā)展，對富鈦料的需求與日倶增，由于 富鈦料具有含鈦量高，工藝比較簡單、工藝過程三廢處理量少，資源和能源利用率高，且有 助于提高產(chǎn)品品質(zhì)等優(yōu)點，越來越受鈦白生產(chǎn)廠家青睞，呈現(xiàn)供不應(yīng)求、依賴進(jìn)口、供需矛 盾突出的態(tài)勢。據(jù)預(yù)測，今后幾年我國富鈦料仍需大量進(jìn)口。
[0003] 目前，我國從鈦精礦制備富鈦料的主要生產(chǎn)方法是電爐法，雖然它有一系列優(yōu)點， 但能耗高，生產(chǎn)1噸高鈦渣，大約需要3000kWh的電能，在能源比較短缺的地區(qū)，很難選用。 因此，為增加富鈦料國內(nèi)市場的供應(yīng)量，開辟生產(chǎn)富鈦料的新方法，是一項極待解決的技術(shù) 攻關(guān)課題。本發(fā)明則是在釩鈦磁鐵礦實施的隧道窯還原磨選產(chǎn)業(yè)化方法的自主研發(fā)的專利 技術(shù)(專利號200810143675. 6)基礎(chǔ)上，開發(fā)一種從鈦精礦制備酸溶性富鈦料與鐵粉的非電 爐方法。針對不同類型與品位鈦精礦與產(chǎn)品性能特征，采用腐植酸鈉為催化劑的隧道窯還 原磨選法，經(jīng)系統(tǒng)試驗，解決了制備酸溶性富鈦料和鐵粉的生產(chǎn)工藝技術(shù)與方法問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：在電爐法生產(chǎn)高鈦渣基礎(chǔ)上，采用腐植酸鈉作催 化劑的隧道窯還原磨選法，針對不同類型與品位鈦精礦礦物性能特征與產(chǎn)品行規(guī)指標(biāo)，進(jìn) 行了系統(tǒng)試驗，解決了制備酸溶性富鈦料和鐵粉的生產(chǎn)工藝技術(shù)與方法問題，為工業(yè)生產(chǎn) 酸溶性富鈦料和鐵粉提供一種高效、節(jié)能、環(huán)保、適用性強的新方法。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題所實施的技術(shù)方法是： 一種從鈦精礦中制備酸溶性富鈦料和鐵粉的方法，其特征在于以無毒無臭無腐蝕的腐 植酸鈉作催化劑，配礦比為：不同類型和品位鈦精礦100份：腐植酸鈉催化劑1. 5-10份、 無煙煤或石油焦還原劑< 10份，在仿隧道窯內(nèi)，采用兩段升溫還原燒成制度，第一段溫度 < 1000°C，保溫3-4小時，和第二段溫度< 1200°C，保溫2-3小時，還原料經(jīng)磨選分離，獲得 1102品位67-77%、了？63· 04-7. 33%、Ti02回收率90-98. 89%、酸解率92-98%、粒度-200目98% 的酸溶性富鈦料和TFe品位84-92. 5%、Fe回收率84-96%的鐵粉兩個商品級產(chǎn)品。
[0006] 所得產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到行標(biāo)和用戶要求的指標(biāo)。比較結(jié)果列于表1 : 表1國內(nèi)外鈦精礦制備酸溶性富鈦料與鐵粉技術(shù)指標(biāo)比較
I專不U7T僅tfj力汰個儀禾苗」tejpy太土廣雖筑科/7Γ共仴咼、丄乙間平、二廢 處理少、副廣品直接利用率尚等優(yōu)點，而且能夠大幅降低能耗，副廣品性價比提升、不受資 源條件制約，因地制宜、就地取材地生產(chǎn)富鈦料，為擴大我國富鈦料生產(chǎn)開辟了一種新的產(chǎn) 業(yè)化方法，可達(dá)到以下技術(shù)效果：一是為國內(nèi)外擁有大量微細(xì)粒嵌布、難選的低品位鈦精 礦（Ti02品位< 40%、TFe> 30%)資源(包括原生礦、半風(fēng)化礦、海濱砂礦和選廠中礦等)，而 又缺電或電價昂貴的地區(qū)和國家提供了一種高效、經(jīng)濟(jì)地綜合利用鈦精礦的產(chǎn)業(yè)化方法； 二是針對不同鈦精礦礦物的特點，采用兩段升溫還原燒成制度(經(jīng)65米長工業(yè)隧道審試驗 驗證）和不同份量腐植酸鈉催化劑、還原劑的集成匹配，在確保獲得酸解率高的富鈦料和高 品位鐵粉條件下，實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝過程的順暢，為國內(nèi)所有類型鈦精礦礦制備富鈦料提供 了 一種非電爐新方法。
[0007] 所述腐植酸鈉催化劑為市場大量有售的常規(guī)工業(yè)產(chǎn)品，水溶性腐植酸鈉干基含量 多70%，分子式為C9HsNa204 (簡稱HA-Na)，外觀為黑亮色的無定性顆粒，無毒無臭無腐蝕，極 易溶于水，采用天然含腐植酸的優(yōu)質(zhì)低鈣低鎂風(fēng)化煤經(jīng)化學(xué)提煉而成，是一種多功能天然 有機多孔高分子化合物，含有羥基，醌基，羧基等較多的活性基團(tuán)，具有很大的內(nèi)表面積，有 較強的吸附，交換，絡(luò)合，螯合能力。腐植酸及其鈉鹽已在國民經(jīng)濟(jì)的眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用和 認(rèn)可。如作陶瓷添加劑，解膠劑，鉆井泥漿調(diào)整劑，工業(yè)用水穩(wěn)定劑，水泥減水劑，鍋爐除垢 劑，廢氣廢水處理劑，水煤槳外加劑，型煤粘合劑，蓄電池陰極板擴張劑；在農(nóng)業(yè)中作復(fù)合肥 料，可改變土壤結(jié)構(gòu)，對農(nóng)作物起到防病抗病增產(chǎn)增收的效果；禽畜養(yǎng)殖中作飼料添加劑， 水產(chǎn)養(yǎng)殖中作增效劑；在醫(yī)藥上可作浴療藥劑等，顯示出強大的生命力。在礦產(chǎn)資源綜合 利用與冶金技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用方面，腐植酸鈉作為浮選藥劑、添加劑、黏結(jié)劑應(yīng)用已有諸多報 導(dǎo)，如高分子固結(jié)球團(tuán)直接還原法專利（CN85103346A)中，公開了為防止回轉(zhuǎn)窯還原過程中 結(jié)圈問題，開發(fā)出腐植酸鈉作為鐵礦球團(tuán)粘結(jié)劑使用的技術(shù)，但是作為催化劑用于從鈦精 礦礦中制備酸溶性富鈦料與鐵粉是第一次，作為催化劑應(yīng)用于從釩鈦鐵精礦中直接制備低 釩合金鋼粉也是第一次(在專利號為2013107104187的說明書【背景技術(shù)】中同時做了說明）。 腐植酸鈉催化劑的功能作用主要是： 第一、迄今未見腐殖酸鈉用作鈦精礦中還原分離鈦和鐵的催化劑報導(dǎo)，本專利首次進(jìn) 行了這方面的試驗研究，獲得了良好的鈦、鐵分離指標(biāo)，主產(chǎn)品富鈦料品位較高、粒度細(xì)、含 鐵低、酸溶性好，達(dá)到了國內(nèi)外行標(biāo)與用戶要求的指標(biāo)，是生產(chǎn)硫酸法鈦白的理想原料，副 產(chǎn)品鐵粉用途廣、性價比高。
[0008] 第二、腐殖酸鈉用作催化劑還原鈦精礦，與已有技術(shù)中氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉相 比，具有以下三個優(yōu)點：一是環(huán)保好，無毒、無味、無害，可直接作復(fù)合肥料、飼料添加劑與醫(yī) 療浴療劑。二是腐殖酸鈉不僅是催化劑，還是理想的內(nèi)配還原劑(灰分低)，所含的羥基、醌 基、羧基的高分子碳?xì)浠衔?，在還原過程中，可分解出氫氣和一氧化碳，可將第二段促進(jìn) 鐵晶粒長大的溫度由1280Γ(用硫酸鈉做催化劑時）降至< 1200°C，達(dá)到節(jié)能尤其是延長 反應(yīng)罐使用壽命的效果；三是原料來源廣泛，用量較少，生產(chǎn)工藝簡單，有腐殖煤的地方，用 戶可就地取材生產(chǎn)。
[0009] 所述分段升溫還原燒成制度是先升溫至< 1000°C，保溫3-4小時，使氧化鐵充分 還原為金屬鐵，然后再將溫度升至< 1200°C，保溫2-3小時，使金屬鐵晶粒長大到適宜機械 分選的粒度。工業(yè)上控溫時間需根據(jù)不同類型與品位鈦精礦，經(jīng)試驗選定。
[0010] 為進(jìn)一步說明本專利的技術(shù)特征，對檢索到的對比技術(shù)文件進(jìn)行了比較，如表2 所示： 表2本專利與對比文件技術(shù)特征的比較表
從表2可以清晰看出，不同類型礦物、不同的綜合利用方法是大相徑庭的，技術(shù)方案及 其工藝參數(shù)都有各自相互依存的特點，不能任意切割，例如： 1、本專利與2013107104187號專利文件相比，雖然都是采用隧道審還原磨選法與用腐 植酸鈉作催化劑，但其技術(shù)特征的差異，可從以下幾方面體現(xiàn)出來： ①礦物組成區(qū)別 一是礦物組成不同：釩鈦鐵精礦組成復(fù)雜，是以磁鐵礦為主，同鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石 及少量鈦鐵礦片晶組合的復(fù)合礦物，大量試驗證明比普通磁鐵礦難還原（溫度要高、時間要 長)。鈦精礦組成較簡單，其化學(xué)分子式為Fe0.Ti02，由于氧化鐵和二氧化鈦以尖晶石形的 化合存在，比銀鈦鐵精礦更難還原。
[0011] 二是類型多樣不同：釩鈦鐵精礦有高鈦型（高爐冶煉難)、中鈦型、高釩低鈦型等。 鈦精礦有原生礦、風(fēng)化礦、半風(fēng)化礦、海濱砂礦等。
[0012] 三是化學(xué)成分各異，鐵、鈦含量差別顯著：釩鈦鐵精礦含鐵高鈦低，一般含TFe 51-58%，含Ti02 2 . 5-14% (個別達(dá)22%)，含V2050. 5-1.6%，綜合利用時鐵是主產(chǎn)品，釩、鈦是 副廣品，I凡在鐵欽I凡分尚過程中的走向?qū)に嚵鞒毯蛷V品性能有很大影響。欽精礦含欽尚 鐵低，一般含Ti02 45-53%，含TFe32-38%，含V205彡0.2%，綜合利用時鈦是主產(chǎn)品，鐵是副 產(chǎn)品。
[0013] ②腐植酸鈉催化還原磨選分離釩鈦鐵精礦和鈦精礦工藝參數(shù)的差別 一是目的不同：釩鈦鐵精礦的主產(chǎn)品是制備低釩合金鋼粉，鈦精礦的主產(chǎn)品是制備品 位高(含Ti02 7 5-78%)、粒度細(xì)、酸溶性好的富鈦料，作硫酸法鈦白原料，副產(chǎn)品是性價比較 高的鐵粉(與電爐法的生鐵塊相比)。
[0014] 二是還原工藝的差別：釩鈦鐵精礦采用一段還原（1200±30°C)，無煙煤添加量較 高，為15-28%，目的是有利于釩進(jìn)入鐵中，獲得低釩合金鋼粉。鈦精礦針對其難還原的特性， 采用兩段還原工藝，第一段<