一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法，屬于冶金渣綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】。該方法包括以下步驟：在含鈦量為22.5%的含鈦高爐渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固體硼酸（H3BO3）添加劑，在還原條件下進行熔化、冷卻和保溫處理后，將該爐渣在冰水中淬冷。該富集方法使渣中分散分布的鈦20%以上轉(zhuǎn)移到一個富含鈦的新相黑鈦石中富集，并結(jié)晶析出，將利于鈦從含鈦高爐渣中分離和提取。該富集方法工藝簡單、成本低，而且鈦富集相中含鈦量較高，可直接用于提鈦，具有重大的社會經(jīng)濟效益。
【專利說明】一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金渣綜合利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法。
【背景技術(shù)】
[0002]攀枝花是世界著名的釩鈦之都，其釩鈦磁鐵礦中鈦儲量占國內(nèi)已探明儲量的
90.54%，占世界已探明的儲量的35.17%。然而，現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)工藝是將釩鈦磁鐵精礦經(jīng)高爐冶煉，TiO2基本進入高爐渣中，隨渣一起棄為廢物。攀鋼高爐渣中的TiO2含量高達22~23%，以攀鋼年產(chǎn)400萬噸鐵計，每年產(chǎn)出的高爐渣320萬噸，其中約有90萬噸的TiO2,直接經(jīng)濟損失達數(shù)十億元人民幣。攀鋼至今已累計排放5000多萬噸含鈦高爐渣，除小部分用于作建筑材料外，絕大部分都堆積在兩個渣場內(nèi)，潛在經(jīng)濟價值就這樣白白的流失了。大量的含鈦高爐渣堆積成山，既浪費了價值昂貴的鈦資源又污染了環(huán)境。因此，有效地利用攀鋼含鈦高爐渣，將具有重大的經(jīng)濟價值和社會效益。
[0003]含鈦高爐渣的綜合利用，東北大學(xué)提出的含鈦高爐渣有價組分選擇性析出技術(shù)較為典型。其基本思路是:創(chuàng)造條件，使分散在多種礦物相中的鈦盡可能地富集到一種礦物相中，并使之長大粗化，然后用選礦的方法將其分離出來?；谶@一思路，專利號98114444.6從含鈦渣中分離鈦組分的方法，先對含鈦高 爐渣進行改性，調(diào)整熔渣組成，控制渣的氧位使渣中的鈦選擇性地富集到鈣鈦礦相中；隨后在冷卻過程時控制冷卻速度和溫度范圍，加入少量添加劑，促使析出的鈣鈦礦相長大和粗化；最后將凝渣破碎磨細，采用礦物加工方法選擇性分離出富集鈣鈦礦的富鈦相。然而，由于鈣鈦礦中TiO2的理論含量只有58%，且鈣鈦礦的密度與玻璃相相差較小，導(dǎo)致后續(xù)分離存在困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法，使鈦富集于黑鈦石相(TiO2的理論含量70%-90%，密度與玻璃相相差較大)，以利于鈦從含鈦高爐渣中重選分離和提取。本發(fā)明所指含鈦高爐渣為高爐冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦后所產(chǎn)生的渣體，含鈦品位較高(含22%-23%Ti02)，鈦彌散賦存于多個礦物相的高爐渣。
[0005]本發(fā)明所提供的含鈦高爐渣中鈦的富集方法包括以下步驟:
[0006](I)向含22%-23%Ti02的含鈦高爐渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固體硼酸(H3BO3)添加劑；
[0007](2)在還原性氣氛下，將該含有添加劑的含鈦高爐渣置于豎立管式爐的熱區(qū)，在1360°C進行熔化處理20min，并以0.25_10°C /min的冷卻速率冷卻到1200_1330°C，然后進行保溫，保溫時間在60-360min ；
[0008](3)保溫后，將含鈦高爐渣直接丟入冰水中進行淬冷。
[0009]經(jīng)以上方法處理后的含鈦高爐渣中20%以上的鈦已經(jīng)富集進入黑鈦石相中，含鈦高爐渣中鈦的富集度的計算方法如下:[0010]
鈦在黑鈦石中含量X黑鈦石相的量
鈦在含鈦高爐渣中的含量X爐渣量
[0011]黑鈦石中鈦的品位，w (Ti02%)，是以黑鈦石中TiO2的百分含量計算的。
[0012]該方法的工藝原理如下:
[0013]( I)在還原性氣氛下，對含鈦高爐渣進行熔化、改性和緩冷處理，使渣中四價的鈦盡可能的還原為三價和二價的鈦，便于使渣中的鈦更多的進入黑鈦石相。
[0014](2)添加一定量的B2O3或固體硼酸添加劑，在高溫熔化的條件下達到了對含鈦高爐渣的改性，使渣中的鈣離子更多的與硼結(jié)合，抑制了鈣鈦礦的生成。這樣，渣中Ti068_和TiO69-等易于和Mg2+或Al3+結(jié)合，形成固溶的黑鈦石相。
[0015](3)添加一定量的B2O3或固體硼酸添加劑，降低了熔渣的液相線溫度和粘度，使含鈦高爐渣與添加劑能夠達到成分均勻，然后進行冷卻、保溫，使黑鈦石在含鈦高爐渣中能夠析出。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點是通過添加一定量的B2O3或固體硼酸添加劑，并在還原性氣氛下熔化和冷卻固化，將含鈦高爐渣中彌散分布、無法大宗量直接經(jīng)濟有效分離的鈦富集到黑鈦石相，鈦的富集度在20%以上，黑鈦石中鈦的品位達到80%以上，獲得可用物理方法進行大宗量分離并利用的富鈦相。該方法工藝簡單，加入的添加劑量較少，不會明顯降低高鈦渣中鈦的含量，而且，得到的黑鈦石含鈦品位較高，便于分離和利用，具有較大的社會經(jīng)濟效益。
【具體實施方式】
[0017]實施例1:
[0018]本發(fā)明的實施為攀鋼實際的含鈦高爐渣，其組分為:27.73%Ca0, 26.36%Si02，14.41%A1203，8.31%Mg0, 22.50%Ti02,0.25%V205,0.44%S。添加 2.5% 渣重的 B2O3,在還原氣氛下(將樣品置于加石墨蓋的石墨坩堝中，坩堝外部爐管中通入高純氬氣保護)于1360°C熔化20min，然后以0.25°C /min的冷卻速率冷卻到1320°C保溫360min，冰水中淬冷凝固后，將渣樣磨樣、拋光并噴碳，經(jīng)掃描電鏡和電子探針分析，鈦的富集度達29.5%，黑鈦石中鈦的品位為 88.6%ο
[0019]實施例2:
[0020]本發(fā)明的實施為攀鋼實際的含鈦高爐渣，其組分為:27.73%Ca0, 26.36%Si02，14.41%A1203，8.31%Mg0, 22.50%Ti02,0.25%V205,0.44%S。添加 1.5% 渣重的 B2O3,在還原氣氛下(將樣品置于加石墨蓋的石墨坩堝中，坩堝外部爐管中通入高純氬氣保護)于1360°C熔化20min，然后以0.25°C /min的冷卻速率冷卻到1320°C保溫360min，冰水中淬冷凝固后，將渣樣磨樣、拋光并噴碳，經(jīng)掃描電鏡和電子探針分析，鈦的富集度達23.5%，黑鈦石中鈦的品位為 87.7%。
[0021]實施例3:
[0022]本發(fā)明的實施為攀鋼實際的含鈦高爐渣，其組分為:27.73%Ca0, 26.36%Si02，14.41%A1203，8.31%Mg0, 22.50%Ti02,0.25%V205,0.44%S。添加 1.5% 渣重的 B2O3,在還原氣氛下(將樣品置于加石墨蓋的石墨坩堝中，坩堝外部爐管中通入高純氬氣保護)于1360°C熔化20min，然后以1°C /min的冷卻速率冷卻到1200°C保溫60min，冰水中淬冷凝固后，將渣樣磨樣、拋光并噴碳，經(jīng)掃描電鏡和電子探針分析，鈦的富集度達31.5%，黑鈦石中鈦的品位為
91.8 %。
【權(quán)利要求】
1.一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法，其特征在于該方法包括以下步驟: (1)向含22%-23%Ti02的含鈦高爐渣中加入渣量1.5-2.5%的B2O3或渣量2.7-4.4%的固體硼酸(H3BO3)添加劑； (2)在還原性氣氛下，將該含有添加劑的含鈦高爐渣置于豎立管式爐的熱區(qū)，在1360°C進行熔化處理20min，并以0.25_10°C /min的冷卻速率冷卻到1200_1330°C，然后進行保溫，保溫時間在60-360min ； (3)保溫后，將含鈦高爐渣直接丟入冰水中進行淬冷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含鈦高爐渣中鈦的富集方法，其特征在于所述的含鈦高爐渣為高爐冶煉高鈦型釩鈦磁鐵礦后所產(chǎn)生的高爐渣。
【文檔編號】C22B34/12GK103468962SQ201310365418
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】張建良, 任山, 邢相棟 申請人:北京科技大學(xué)