一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法技术

本发明专利技术公开了一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法，方法步骤如下，a.将钒钛磁铁精矿、煤粉和粘结剂按比例混合均匀后经高压压球机压制成生球；b.将生球团经干燥后给入转底炉，在高温条件下铁氧化物被还原从而得到金属化球团；c.将金属化球团在电炉熔分深还原，把金属化球团热装进入熔分电炉，在熔分电炉中金属化球团熔化，渣、铁分离，钛进入炉渣形成含钛炉渣，钒进入铁水形成含钒铁水；d.含钒铁水经脱硫、提钒后再进行铸块处理。与现有技术相比，本发明专利技术的通过从原材料选择和优化工艺操作参数两个大的方面着手，有效避免过多的硅元素进入铁水，为含钒铁水提取钒渣、钒渣制取钒制品创造良好条件，经济和社会效益显著。

【技术实现步骤摘要】
一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法
本专利技术涉及冶金领域，尤其涉及一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法。
技术介绍
我国攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资源，目前，高炉—转炉流程仍是处理钒钛磁铁矿的主流方法，但随着社会的发展进步，此传统流程也面临着与日俱增的能源与环保压力，特别是对焦煤的依赖成为制约其发展的瓶颈问题。更为重要的是，高炉—转炉流程处理钒钛磁铁矿只能回收其中的铁和钒，而钛元素进入到高炉渣中，由于品位较低(高炉渣中TiO2含量22％～25％)，目前仍无有效方法加以利用，造成宝贵钛资源的浪费。近几年，转底炉直接还原成为冶金领域的一个热点，它以还原温度高、还原速度快，炉料与炉底相对静止因而对炉料强度要求低等特点受到众多厂家的青睐，此外，转底炉直接还原不需烧结工序，不使用焦炭，环境友好，符合当今社会清洁生产的主流思想，因此，近年来多家企业建设转底炉项目，用来处理冶金废料或特殊矿种。但是，在金属化球团熔化进而渣、铁分离的过程中，渣中SiO2往往会过还原从而有过多的硅元素进入铁水，导致铁水硅含量偏高，这成为阻碍工艺顺行的主要技术难题，因为硅氧化放热，铁水硅含量升高，使得吹氧提取钒渣时熔池温度迅速上升，恶化提钒热力学条件；同时，电炉冶炼过程中，铁水硅含量升高对铁水渗碳造成不利影响，铁水碳含量低，液相线温度升高，也对提钒造成不利影响；另一方面，铁水提钒过程过多的硅氧化进入渣相，降低了钒渣品位，增加了钒渣的处理难度。因此，需要找到行之有效的措施对铁水中硅含量进行控制，为提钒工序提供优质的含钒铁水。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于提供一种解决了上述问题，通过从原材料选择和优化工艺操作参数两个方面着手，有效避免过多的硅元素进入铁水，为含钒铁水提取钒渣、钒渣制取钒制品创造良好条件的分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法，方法步骤如下，a.将钒钛磁铁精矿、煤粉和粘结剂按比例混合均匀后经高压压球机压制成生球，所述粘结剂采用SiO2含量为0～8％的有机粘结剂，所述煤粉作为还原剂，且煤粉的固定碳含量为76％～79％、灰分含量为9％～13％；b.将生球团经干燥后给入转底炉，在高温条件下铁氧化物被还原从而得到金属化球团；c.金属化球团在电炉熔分深还原，将金属化球团热装进入熔分电炉，在熔分电炉中金属化球团熔化，渣、铁分离，钛进入炉渣形成含钛炉渣，钒进入铁水形成含钒铁水；d.含钒铁水经脱硫、提钒后再进行铸块处理。作为优选，所述步骤a中，所述有机粘结剂为淀粉类粘结剂、聚乙烯醇粘结剂或羧甲基纤维素粘结剂。作为优选，步骤a中，所述煤粉为无烟煤。作为优选，步骤c中，在金属化球团电炉熔分深还原的过程添加碳质元素含量高的焦丁作为外加还原剂，焦丁的加入量可根据经验公式(1)确定，当m焦丁≤0时不加入焦丁，经验公式(1)如下，m焦丁＝am金属化球团(0.25FeO+0.35Fe2O3+0.03TFe-1.2C残)(1)上述公式(1)中：m焦丁—焦丁加入量，单位kg；a—系数，取值范围0.5～1.5；m金属化球团—金属化球团加入量，单位kg；FeO、Fe2O3、TFe、C残—金属化球团中相应成分的百分含量。作为优选，步骤c中，在熔分电炉冶炼周期的末期控制熔池温度为1600℃～1650℃。作为优选，步骤c中，当渣中FeO含量处于2％～5％范围内且渣中V2O5含量处于0.2％～0.4％可作为FeO和V2O5的还原达到要求。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：通过从原材料选择和优化工艺操作参数两个大的方面着手，有效避免过多的硅元素进入铁水，为含钒铁水提取钒渣、钒渣制取钒制品创造良好条件，经济和社会效益显著，推广应用前景广阔。具体实施方式下面将对本专利技术作进一步说明。实施例：一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法，工艺的流程如下：钒钛磁铁精矿、煤粉(还原剂)和粘结剂按一定比例混合均匀后经高压压球机压制成生球，生球团经干燥后给入转底炉，在高温条件下铁氧化物被还原从而得到具有一定金属化率(球团中金属铁与全铁的百分含量比值)的金属化球团。金属化球团热装进入熔分电炉，在熔分电炉中金属化球团熔化，渣、铁分离，钛进入炉渣形成含钛炉渣，钒进入铁水形成含钒铁水。含钛炉渣可按比例配加入硫酸法钛白的原料中制取钛白产品，含钒铁水经脱硫、提钒后再进行铸块处理，钒进入钒渣，作为生产钒制品的原料。为了提升钒钛磁铁矿的综合利用水平，攀钢依据自身特色资源优势，于2010年建成资源综合利用中试线，采用转底炉对钒钛磁铁矿进行直接还原，采用熔分电炉对转底炉生产的金属化球团进行熔分和深还原，并配以脱硫、提钒、铸铁等工序，最终达到分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的目的，此流程为全新工艺，为钒钛磁铁矿综合利用提供了一条全新之路。上述新工艺中，钒钛矿金属化球团电炉熔分深还原是全流程的关键环节之一，该工序的目的是实现含钒铁水与含钛炉渣的分离。为解决钒钛磁铁矿金属化球团熔分深还原过程中出现的含钒铁水硅含量偏高问题，本专利技术从两方面对含钒铁水进行控硅处理：(1)从原料控硅，采用硅元素含量低的原材料，从源头上控制硅进入整个系统；①采用SiO2含量较低的有机粘结剂代替SiO2含量高的无机粘结剂。钒钛磁铁精矿和煤粉造块过程中需要加入粘结剂才能成型，传统的粘结剂多为无机粘结剂，SiO2含量到达50％～60％，根据配料比例计算，则无机粘结剂带入的SiO2量占到精矿、煤粉和粘结剂SiO2带入总量的30％以上，所占比例非常高。无机粘结剂主要成分为高分子碳氢化合物，SiO2含量较低，一般为0～8％，而且其在配料过程中的添加量也较无机粘结剂低，综合起来，采用有机粘结剂后，原料带入的SiO2量较使用无机粘结剂SiO2带入量降低20％～40％，甚至更高。常用的有机粘结包括淀粉类、树脂类、聚乙烯醇和羧甲基纤维素等高分子化合物，还有沥青等矿物，可根据工艺对粘结剂的特性要求及原料成本等方面综合考量后选取。②煤粉是SiO2的另一主要来源，煤粉中的SiO2主要存在于灰分之中，因此，选择还原煤种时，除了考虑固定碳之外还要求灰分尽量低，优选地，可以采用固定碳含量76％～79％左右、灰分含量9％～13％左右的无烟煤作为还原剂。(2)从操作上控硅，优化熔分电炉操作参数，精细化操作，控制熔池温度，制定合理的冶炼终点判定制度，从反应的热力学和动力学角度控制SiO2的过度还原。①精细化操作，在金属化球团电炉熔分深还原的过程中严格控制还原剂的加入量。因金属化球团中仍有部分FeO存在，同时需要将V2O5进行还原，令钒进入铁水，因此，在金属化球团自身含有一定残碳作为还原剂的条件下，一般还需要补加一定量的还原剂以保证还原效果。但若还原剂加入过多，促进了SiO2的过分还原，使得铁水硅含量升高，因此，还原剂适量加入，而并非越多越好。优选地，补加的还原剂可采用固定碳含量较高的焦丁，焦丁加入量可以根据经验公式确定：m焦丁＝am金属化球团(0.25FeO+0.35Fe2O3+0.03TFe-1.2C残)(1)上述公式(1)中：m焦丁—焦丁加入量，单位kg；a—系数，取值范围0.5～1.5；m金属化球团—金属化球团加入量，单位kg；FeO、Fe2O3、T本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法，其特征在于：方法步骤如下，a.将钒钛磁铁精矿、煤粉和粘结剂按比例混合均匀后经高压压球机压制成生球，所述粘结剂采用SiO2含量为0～8％的有机粘结剂，所述煤粉作为还原剂，且煤粉的固定碳含量为76％～79％、灰分含量为9％～13％；b.将生球团经干燥后给入转底炉，在高温条件下铁氧化物被还原从而得到金属化球团；c.金属化球团在电炉熔分深还原，将金属化球团热装进入熔分电炉，在熔分电炉中金属化球团熔化，渣、铁分离，钛进入炉渣形成含钛炉渣，钒进入铁水形成含钒铁水；d.含钒铁水经脱硫、提钒后再进行铸块处理。

【技术特征摘要】
1.一种分离回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的方法，其特征在于：方法步骤如下，a.将钒钛磁铁精矿、煤粉和粘结剂按比例混合均匀后经高压压球机压制成生球，所述粘结剂采用SiO2含量为0～8％的有机粘结剂，所述煤粉作为还原剂，且煤粉的固定碳含量为76％～79％、灰分含量为9％～13％；b.将生球团经干燥后给入转底炉，在高温条件下铁氧化物被还原从而得到金属化球团；c.金属化球团在电炉熔分深还原，将金属化球团热装进入熔分电炉，在熔分电炉中金属化球团熔化，渣、铁分离，钛进入炉渣形成含钛炉渣，钒进入铁水形成含钒铁水；d.含钒铁水经脱硫、提钒后再进行铸块处理；步骤c中，在金属化球团电炉熔分深还原的过程添加碳质元素含量高的焦丁作为外加还原剂，焦丁的加入量可根据经验公式(1)确定，当m焦丁≤0时不加入焦丁，经验公式(1)如下，m焦丁＝am金属化球团(0.25FeO+0.35Fe2O3+0.03TFe-1.2C残)(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦洁，刘功国，李占军，齐建玲，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51