一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法技术

本发明专利技术涉及一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法。为了同步回收钒钛磁铁矿铁精矿中的铁、钒、钛，采取碳热钠化还原熔分工艺处理铁精矿含碳球团，结合高压水解、超声波振荡、过滤等手段，研究了钛与其它组元的分离过程，探讨了铁与钛的回收情况。结果表明，以Na2CO3为钠化剂、石墨粉为碳质还原剂，含碳球团在1250℃～1350℃反应120min后渣、铁分离，铁的收得率高于90％，铁水中钛含量低于0.1％，钒含量为0.49％～0.52％，钒收得率高于80％。熔分渣在100℃～250℃进行高压水解，之后经超声波振荡、压滤得到含钛悬浮液，最后结晶分离的固体经煅烧后得到TiO2含量为60％～82％的富钛渣。

Comprehensive recovery method of carbon, sodium, sodium and reduction smelting of vanadium titanium magnetite iron concentrate

The invention relates to a method for comprehensively recovering carbon and sodium and reducing smelting of vanadium titanium magnetite iron concentrate. In order to recover vanadium titanium magnetite in iron concentrate of iron, vanadium, titanium, carbon thermal reduction of sodium to melt treatment of iron concentrate pellets containing carbon technology, combined with high pressure hydrolysis, ultrasonic oscillation, filtering and other means of titanium and other components of the separation process, discusses the recovery of iron and titanium. The results show that using Na2CO3 as sodium agent and graphite powder as reducing agent, carbon containing pellets at 1250 to 1350 DEG C after 120min of reaction separation of slag and iron, the iron yield is higher than 90%, less than 0.1% of titanium content in molten iron, vanadium content is 0.49% ~ 0.52%, the vanadium yield is higher than 80%. The molten slag is subjected to high pressure hydrolysis at 100 DEG C to about 250 DEG C, and then the titanium containing suspension is obtained by ultrasonic oscillation and pressure filtration, and finally, the titanium rich slag with TiO2 content of 60% to 82% is obtained after the crystallization and separation of the solid.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及冶金资源综合利用
，尤其涉及一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法。
技术介绍
钛是一种重要的战略资源，金属钛、钛合金广泛应用于航空航天、工业生产以及民用产品中。中国钛资源占世界储量的40％，其中90％以上分布在攀西地区且以钒钛磁铁矿的形态存在，保有储量达到100亿吨以上。钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿，我国天然金红石、钛铁矿储量较低，钒钛磁铁矿是钛资源的主要来源。钒钛磁铁矿中钛约有50％分布于铁精矿中，目前钒钛磁铁精矿主要经高炉流程或回转窑-电炉流程回收铁与钒，由于品位和冶炼经济性的限制，钛没有得到有效利用，造成钛资源的大量损失。据统计，攀钢含钛高炉渣堆存量接近7000万吨，且每年增加量约为300万吨。因此，提高钒钛磁铁矿铁精矿中钛的回收效率极为迫切。碱法制钛白工艺大大降低了酸的使用和排放量，相对于传统的酸法更加环保，其主要过程是通过氢氧化钠熔融焙烧将高钛渣中的钛转变为偏钛酸钠，之后经过水解过程得到偏钛酸沉淀，同时去除可溶于水的Si、Al等杂质，实现钛与杂质的初步分离；水洗残渣经过酸解去除Fe、Ca、Mg等杂质，进一步提高钛的品位。基于该原理，碱法熔融处理含钛高炉渣的研究已在实验室开展，最终得到纯度较高的钛渣。但是，目前碱法工艺中铁的去除需要借助于酸，不能以钒钛磁铁矿铁精矿为原料，造成工艺流程较长，且含钛高炉渣中钛以钙钛矿的形态存在，极为稳定，碱法处理温度高，钛的回收率偏低。另外，目前碱法熔融均以NaOH为分离剂，循环回收能耗较高。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，用以解决现有工艺流程较长、碱法处理温度高、钛的回收率偏低以及分离剂循环回收能耗较高的问题。本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，包括以下步骤：a)将钒钛磁铁矿铁精矿、碳质还原剂、钠化剂混合制备成含碳球团；b)所述含碳球团在高温下进行铁氧化物的还原以及钛、硅、铝酸性氧化物的钠化，并完成渣、铁分离，钒富集在铁水中，钛转变为钠盐富集在熔分渣中；c)所述熔分渣与水按照一定的固液质量比混合，进行多次高压水解，水解得到的NaOH以及可溶性的硅、铝钠盐进入水溶液，水解得到的偏钛酸留在过滤渣中，然后通过压滤装置实现钛与硅、铝可溶杂质的分离；d)所述过滤渣与水按照一定的固液质量比混合，在超声波振荡器内持续振荡后，再经压滤装置过滤，得到含钛悬浮液和残渣；e)所述含钛悬浮液经蒸发结晶、过滤后，高温煅烧得到富钛渣。优选地，所述钠化剂为NaHCO3或Na2CO3，所述碳质还原剂为石墨粉或碳粉。优选地，所述含碳球团中，钠化剂与铁精矿中TiO2、SiO2、Al2O3总摩尔数之和的比值为(1-1.5):1，碳质还原剂与铁精矿中可还原去除氧及钠化剂摩尔数之和的比值为(0.8-1.2):1。优选地，所述步骤b)中含碳球团进行还原和钠化反应的温度为1200℃～1400℃，时间为100-160min。优选地，所述步骤c)中熔分渣进行高压水解的温度为100℃～250℃，次数3～5次，每次60min，固液质量比为30:1～50:1。优选地，所述步骤d)中过滤渣与水在超声波振荡器内振荡时间为50-100min，水与过滤渣混合的液固质量比为30:1～50:1。优选地，所述步骤e)中高温煅烧的温度为700℃～900℃，时间为40-80min。本专利技术有益效果如下：本研究提出的工艺简化了钒钛磁铁矿铁精矿的处理流程，降低了熔分温度，可以高效回收铁、钒、钛资源。具体体现在以下几个方面：1.钠化剂作为碱性熔剂与硅的氧化物发生钠化反应，避免铁橄榄石形成，促进铁氧化物的还原，且钛酸钠盐熔点均较低，可以显著降低熔渣的熔化温度，促进渣、铁分离以及钒在铁水中的溶解，实现铁、钒、钛的同步回收。2.不需添加其它熔剂和粘结剂，降低了造球成本，且钠化剂可以循环使用，利用钠化剂在水中溶解度低的特点循环富集析出，省去了钠化剂蒸发结晶步骤，大大降低了钠化剂的循环回收能耗。3.在高温高压状态下进行水解，可以避免酸的使用。同时，利用超声波振荡控制偏钛酸的聚合程度，振荡之前，压滤过程中钛富集于渣中，可以实现钛与可溶盐的分离；振荡之后偏钛酸颗粒减小，钛富集于水中形成悬浮液，实现钛与固体杂质的分离，钛的品位进一步提高。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的特征和优点从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。图1为钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原处理工艺流程图具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理。实施例1四川川威钒钛磁铁矿铁精矿，TFe含量为55％，TiO2含量11.86％，V2O5含量0.54％，SiO2含量5.73％，Al2O3含量2.65％。将铁精矿、Na2CO3和石墨粉按比例混合均匀，其中，Na2CO3作为钠化剂，与铁精矿中TiO2、SiO2、Al2O3总摩尔数之和的比值为1.2，碳与可还原去除氧及Na2CO3摩尔数之和的比值为1.0。将混合均匀的试样在立式千斤顶上压制成圆柱体小块，烘干后在1250℃石墨坩埚内保温120min进行碳热钠化还原反应，达到保温时间后取出坩埚冷却。碳热钠化还原后的试样发生渣、铁熔分现象，铁的收得率达到90％，铁水中的钛含量小于0.1％，可以忽略，钒含量为0.49～0.52％，收得率高于80％。将熔分渣在振动破碎制样机上制备粉末试样，与水按固液质量比50:1混合，在高压反应釜内100℃水解60min后压滤进行固液分离，如此反复5次，最终水溶液pH值降低至7～8。将过滤后的残渣与水按固液质量比50:1混合，在超声波振荡器内持续振荡60min后过滤，得到含钛悬浮液和残渣，通过化学滴定分析测定残渣中的钛含量为4.87％。含钛悬浮液通过沸腾水解结晶长大发生沉淀现象，固体沉淀在700℃煅烧60min后得到富钛渣，通过化学滴定分析，钛渣中二氧化钛品位为60％，全铁含量为1.7％。实施例2铁精矿的来源、各成分含量以及试样的制备方法与实施例1相同。将1250℃碳热钠化还原后去除铁的熔渣破碎研磨成粉末试样后，在高压反应釜内250℃下搅拌水解60min后固液分离，如此反复5次，去除含有氢氧化钠、偏硅酸钠和偏铝酸钠等可溶盐的溶液后，残渣与水混合经超声波振荡60min后固液分离，残渣在120℃烘干后通过化学滴定测定钛含量，结果表明，残渣中的钛含量降低至2.82％。含钛悬浮液经结晶长大沉淀后固液分离，得到的固体渣在700℃焙烧60min，经化学分析确定二氧化钛品位提高至79％。对比案例1与2可知，高温水解温度对钛渣品位的影响很大，提高水解温度有利于提高偏钛酸钠的水解程度，降低钛渣的钠含量。实施例3铁精矿的来源、各成分含量以及试样的制备方法与实施例1相同。将钠化含碳球团烘干后在1300℃石墨坩埚内保温120min进行碳热钠化还原反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将钒钛磁铁矿铁精矿、碳质还原剂、钠化剂混合制备成含碳球团；b)所述含碳球团在高温下进行铁氧化物的还原以及钛、硅、铝酸性氧化物的钠化，并完成渣、铁分离，钒富集在铁水中，钛转变为钠盐富集在熔分渣中；c)所述熔分渣与水按照一定的固液质量比混合，进行多次高压水解，水解得到的NaOH以及可溶性的硅、铝钠盐进入水溶液，水解得到的偏钛酸留在过滤渣中，然后通过压滤装置实现钛与硅、铝可溶杂质的分离；d)所述过滤渣与水按照一定的固液质量比混合，在超声波振荡器内持续振荡后，再经压滤装置过滤，得到含钛悬浮液和残渣；e)所述含钛悬浮液经蒸发结晶、过滤后，高温煅烧得到富钛渣。

【技术特征摘要】
1.一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，其特征在于，包括以下步骤：a)将钒钛磁铁矿铁精矿、碳质还原剂、钠化剂混合制备成含碳球团；b)所述含碳球团在高温下进行铁氧化物的还原以及钛、硅、铝酸性氧化物的钠化，并完成渣、铁分离，钒富集在铁水中，钛转变为钠盐富集在熔分渣中；c)所述熔分渣与水按照一定的固液质量比混合，进行多次高压水解，水解得到的NaOH以及可溶性的硅、铝钠盐进入水溶液，水解得到的偏钛酸留在过滤渣中，然后通过压滤装置实现钛与硅、铝可溶杂质的分离；d)所述过滤渣与水按照一定的固液质量比混合，在超声波振荡器内持续振荡后，再经压滤装置过滤，得到含钛悬浮液和残渣；e)所述含钛悬浮液经蒸发结晶、过滤后，高温煅烧得到富钛渣。2.根据权利要求1所述的一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，其特征在于，所述钠化剂为NaHCO3或Na2CO3，所述碳质还原剂为石墨粉或碳粉。3.根据权利要求2所述的一种钒钛磁铁矿铁精矿的碳热钠化还原熔分综合回收方法，其特征在于，所述含碳球团中，钠化剂与铁精矿中...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊，何鹏，沈朋飞，戴晓天，高建军，王锋，王海风，
申请(专利权)人：钢研晟华工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11