一種分離釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金技術(shù)領(lǐng)域，更具體地講，特別是涉及一種分離釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]作為攀西地區(qū)的特色資源，如何用好釩鈦磁鐵礦礦，發(fā)揮資源的最大優(yōu)勢(shì)，是事關(guān)釩鈦礦資源綜合利用的重大戰(zhàn)略問題。傳統(tǒng)高爐流程冶煉釩鈦礦，只回收了鐵和釩，鈦進(jìn)入高爐渣沒有回收，造成鈦資源的大量流失。
[0003]早在20世紀(jì)70?80年代，國家就組織了攀西釩鈦礦資源綜合利用新流程科技攻關(guān)，希望通過釩鈦礦直接還原技術(shù)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)釩鈦礦中鐵、釩、鈦資源綜合回收利用的目的。新流程試驗(yàn)了豎爐、回轉(zhuǎn)窯、流化床、固定床等多種直接還原工藝和先提鐵后提釩再提鈦、先提釩后提鐵再提鈦、先提鐵后提鈦再提釩等多種工藝流程，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平和市場(chǎng)條件，所有方案都出現(xiàn)了一些無法解決的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)難題，如回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈、豎爐結(jié)瘤、流化床失流粘結(jié)等，因此都沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]2000年以來國內(nèi)外針對(duì)釩鈦磁鐵礦綜合利用進(jìn)行了新一輪的相關(guān)研宄，進(jìn)一步摸清了釩鈦礦直接還原的特性，提出了實(shí)現(xiàn)釩鈦礦中鐵、釩、鈦分離及資源綜合利用必須解決的兩個(gè)關(guān)鍵問題:一是針對(duì)釩鈦磁鐵礦特性盡可能提高金屬化率水平；二是脈石中釩、鈦元素的有效分離。
[0005]由于釩鈦磁鐵礦還原的高溫特性，預(yù)獲得高金屬化率金屬化球團(tuán)，在實(shí)際生產(chǎn)中，只能選擇能夠?qū)崿F(xiàn)高溫還原條件的轉(zhuǎn)底爐設(shè)備。但轉(zhuǎn)底爐還原工藝決定了轉(zhuǎn)底爐爐膛內(nèi)的燃燒區(qū)域也是還原區(qū)域，為保證燃燒充分以提升還原溫度，整個(gè)爐膛內(nèi)不可避免的為氧化性或弱氧化性氣氛，還原過程中逸出的CO也被燃燒消耗，導(dǎo)致金屬化率通常難以穩(wěn)定達(dá)到80%以上，仍有不少的鐵以氧化物形態(tài)存在。上述大量燃燒行為的發(fā)生，為保證燃燒的正常進(jìn)行和爐壓的穩(wěn)定，必須快速的將大量燃燒后高溫?zé)煔獬槌鰻t外，這勢(shì)必導(dǎo)致熱量損失嚴(yán)重。而國內(nèi)外大量實(shí)驗(yàn)室研宄表明，含碳球團(tuán)在中性氣氛或弱還原性氣氛下，利用煤基球團(tuán)的自還原原理及布多爾反應(yīng)，均可實(shí)現(xiàn)較高程度的還原得到高金屬化率球團(tuán)，甚至金屬化率達(dá)到90%以上后球團(tuán)開始析出鐵珠。
[0006]對(duì)于釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的分離而言，目前已形成的方法為:煤基球團(tuán)直接還原獲得金屬化球團(tuán)一金屬化球團(tuán)電爐熔分深還原獲得含鈦爐渣和含釩鐵水一含釩鐵水吹氧獲得半鋼和釩渣。該方法可以實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦分離的目標(biāo)，但存在煤氣球團(tuán)中煤灰分污染物料、球團(tuán)金屬化率不高導(dǎo)致電爐熔分深還原電耗高、酸性含鈦爐渣對(duì)熔分深還原電爐耐火材料侵蝕大導(dǎo)致無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)工業(yè)生產(chǎn)等諸多問題，因此該方法目前沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用和生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是技術(shù)現(xiàn)有釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦分離過程中煤基球團(tuán)金屬化不高、能耗大、元素回收率不高的技術(shù)問題。提供一種全新的分離方法，取消轉(zhuǎn)底爐爐膛區(qū)域燃燒行為和過程，采用燃?xì)鉅t窯提供高溫?zé)煔夂笤佥斔腿朕D(zhuǎn)底爐的方法，保證煤基球團(tuán)金屬化率水平，金屬化球團(tuán)物料直接分離或磁選后得到珠鐵/鐵粉和含釩鈦爐渣，含釩鈦爐渣氧化焙燒水浸后得到含釩液和含鈦爐渣。
[0008]為了達(dá)到上述的技術(shù)效果，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種分離釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的方法，包括以下步驟:
[0009]a、轉(zhuǎn)底爐中裝入煤基球團(tuán)，由外部提供高溫?zé)煔?，所述高溫?zé)煔鈴霓D(zhuǎn)底爐的高溫還原區(qū)通入并對(duì)煤基球團(tuán)進(jìn)行加熱還原，所述高溫?zé)煔獾臏囟瓤刂圃?360°C -1480°C、其中O2所占體積含量小于或等于2.5% ;C0與H2含量不做特別要求。
[0010]b、轉(zhuǎn)底爐還原煤基球團(tuán)后所得物料進(jìn)行出爐冷卻，冷卻方法采用物料直接裝入回轉(zhuǎn)窯或密封罐噴吹N2輔助降溫或者物料出爐后直接水淬降溫。
[0011 ] C、經(jīng)N2降溫或水淬降溫后，物料中的渣鐵已初步分離，直接分選得到珠鐵，將分選珠鐵后得到的含釩鈦爐渣進(jìn)一步破磨其磁性得到細(xì)粒鐵粉。
[0012]d、回收細(xì)粒鐵粉后已破磨的含釩鈦爐渣，配入含釩鈦爐渣質(zhì)量為2% -8%的堿金屬鹽，混勻后氧化焙燒，焙燒溫度700°C -1300°C，焙燒時(shí)間20min — 300min，得到含釩酸鹽鈦渣。
[0013]e、含釩酸鹽鈦渣在水溫80-100°C之間、水浸時(shí)間30min — 360min條件下浸出其中的釩酸鹽，浸后分別得到溶于水的含釩液和不溶于水的含鈦爐渣。
[0014]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:所述釩鈦磁鐵礦是選自釩鈦磁鐵精礦、鈦精礦、鈦鐵礦的一種或多種組合。均可以通過本發(fā)明方法冶煉獲得珠鐵/鐵粉、含鈦爐渣/酸溶性鈦渣和含釩液。
[0015]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟a中，煤基球團(tuán)是由石油焦與I凡鈦鐵精礦混勾制成，或由低灰分煤粉與釩鈦鐵精礦混勻制成，或由石油焦、低灰分煤粉和釩鈦鐵精礦混勻制成。
[0016]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟a中，所述高溫?zé)煔庥扇細(xì)鉅t窯產(chǎn)生提供或由冶金、化工行業(yè)產(chǎn)生的高溫廢熱煙氣提供。
[0017]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟a中，燃?xì)鉅t窯是煙氣爐或燃燒爐或焚燒爐；燃?xì)鉅t窯使用的氣體燃料為煤氣、天然氣、沼氣或煤粉的一種或多種組合。
[0018]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:燃?xì)鉅t窯燃燒燃料時(shí)富氧助燃或預(yù)熱。
[0019]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:在步驟a中，由燃?xì)鉅t窯產(chǎn)生提供高溫?zé)煔饧訜徇€原煤基球團(tuán)，是指燃?xì)鉅t窯通過氣體燃燒產(chǎn)生中性或弱氧化性高溫?zé)煔?，與轉(zhuǎn)底爐轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的逆流方式加熱并還原煤基球團(tuán)，轉(zhuǎn)底爐整個(gè)區(qū)域在中性或弱氧化性的還原氣氛條件下沒有氣體燃燒行為和過程，利用煤基球團(tuán)的碳實(shí)現(xiàn)直接還原，結(jié)合煤基球團(tuán)中的碳發(fā)生布多爾反應(yīng)生成的CO實(shí)現(xiàn)整個(gè)還原以及珠鐵析出過程；轉(zhuǎn)底爐排出的含有少量CO的還原尾氣可進(jìn)行余熱利用，預(yù)熱煤基球團(tuán)或含釩鈦爐渣后燃燒排放，或返回作為然氣爐窯或氧化焙燒的部分燃料循環(huán)利用。
[0020]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟b中，隊(duì)噴吹量根據(jù)裝入的煤基球團(tuán)還原后物料質(zhì)量控制，折合N2噴吹量為每噸還原后物料10-200Nm3/h ;用水量為每噸還原后物料0.1-1.2m3。
[0021]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟c中，得到細(xì)粒鐵粉進(jìn)行回，該細(xì)粒鐵粉按質(zhì)量百分比0-10%的添加比例返回配入原料系統(tǒng)，作為煤基球團(tuán)的組成部分之一，作為鐵珠成核劑有助于還原過程的加速和珠鐵更好的析出。
[0022]進(jìn)一步的技術(shù)方案是:步驟e中，浸后水溶液為折合V2O5含量8_32g/L的含釩液，作為制取釩產(chǎn)品的中間產(chǎn)品回收利用；浸后不溶于水的爐渣為T12含量40% -52%的含鈦爐渣，作為制取鈦白的中間產(chǎn)品回收利用。
[0023]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的有益效果:本發(fā)明針對(duì)釩鈦磁鐵礦分離鐵、釩、鈦過程中煤基球團(tuán)金屬化不高、能耗大、各元素回收率不高的諸多技術(shù)問題，通過取消轉(zhuǎn)底爐爐膛區(qū)域燃燒行為和過程，采用燃?xì)鉅t窯提供高溫?zé)煔夂笤佥斔腿朕D(zhuǎn)底爐的方法，保證了煤基球團(tuán)金屬化率水平，金屬化球團(tuán)物料直接分離或磁選后得到珠鐵/鐵粉和含釩鈦爐渣，含釩鈦爐渣氧化焙燒水浸后得到含釩液和含鈦爐渣。該方法采用全新還原方式保證了煤氣球團(tuán)的高金屬化水平，取消并避免了電爐熔分深還原工序的