一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法技术

本发明专利技术涉及一种一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛新方法，包括以下步骤：(1)将钒钛铁精矿和添加剂与还原剂混合焙烧，获得含钒生铁和富钒钛料；(2)将富钒钛料在水中浸出、过滤，获得含钒溶液与钛渣。本发明专利技术的技术特点在于：通过钠化还原耦合新工艺，构建低温熔态多相反应分离新体系，一步实现铁的还原、钒的钠化及铁与富钒钛渣的熔分过程，产出含钒生铁、含钒溶液和钛渣三种产品。本发明专利技术与传统的“高炉—转炉”或“直接还原—熔分/磨选”流程相比，具有工艺流程短、固定资产投资省、生产成本低、环境污染小、综合回收率高等显著优点，为高效综合利用钒钛铁矿资源提供了新技术，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法
本专利技术涉及冶金技术与矿产资源综合利用领域，具体涉及一种一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法。
技术介绍
从世界范围看，目前钒钛铁精矿的利用方法有：(1)高炉—转炉流程，仅能提取其中的铁和部分的钒，钛则进入高炉渣中无法有效经济回收利用，附产的大量高炉钛渣造成钛资源的大量流失及严重的环境污染；(2)转底炉—电炉流程，钒钛磁铁矿先经转底炉预还原再经电炉熔分，得到铁水和富钛渣。但钒的走向很难控制，钒利用率不高，且熔分钛渣矿相稳定、结构致密，目前尚无成熟工艺处理，仅少量掺杂作为硫酸法钛白的原料；(3)还原—磨选流程，该流程实现铁与钒钛的分离获得铁粉和富钒钛渣，富钒钛渣再经钠化焙烧、水浸提钒，获得钒溶液和富钛料；(4)先提钒流程，钒钛铁精矿先经钠化焙烧浸出提钒后，再进入高炉或非高炉炼铁工艺，提钒后物料由于残留钠含量高严重影响炼铁工艺顺行，所得钛渣仍如前述流程中无法利用。而且这些工艺流程都要经过两步、甚至三步高温才能实现铁、钒、钛的有效分离，带来流程长、投资大、成本高、污染重、综合利用程度低等缺陷。综上所述，无论是哪种用途都没有实现钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的同时回收利用，从而造成资源浪费。本专利技术提出的一步转化、分离钒钛铁精矿中铁、钒、钛的新方法，可实现铁、钒、钛的高效—清洁回收，具有工艺流程短、固定资产投资省、生产成本低、环境污染小、综合回收率高等显著优点，具有广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术针对现有综合利用钒钛铁精矿两步、三步法工艺的不足，而开发的一种一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法，同时具有环境污染小、综合回收率高等显著优点，具有广阔的应用前景。本专利技术提出的一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法，包括以下步骤：(1)将钒钛铁精矿和添加剂与还原剂混合，在1100～1400℃温度下焙烧0.5～4小时，获得含钒生铁和富钒钛料；其中钒钛铁精矿、添加剂与还原剂混合的比例为：按重量配比，钒钛铁精矿：添加剂：还原剂＝100：(40～80)：(20～50)；(2)将步骤(1)获得的富钒钛料在水中浸出、过滤，获得含钒溶液与钛渣。根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钒钛铁精矿，为本领域公知的任意种类的钒钛铁精矿，主要成分包括：总铁的质量分数为30％～60％、V2O5的质量分数为0.15％～2.0％和TiO2的质量分数为5％～35％。根据本专利技术的方法，其中，步骤(1)所述添加剂为碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠、硼酸钠和碳酸氢钠中的一种或几种的混合物。根据本专利技术的方法，其中，步骤(1)所述还原剂为无烟煤、烟煤、褐煤和焦炭中一种或几种的混合物。根据本专利技术的方法，其中，步骤(1)所述含钒生铁中铁的质量百分数为90％～98％，钒的质量百分数为0.05％～1％。根据本专利技术的方法，其中优选的，步骤(2)所述浸出液固比为1:1～5:1，所述浸出温度30～100℃，所述浸出时间为0.5～4小时。在本领域现有技术流程中都要经过两步、甚至三步高温才能实现铁、钒、钛的分离，具体地，高炉—转炉流程仅能提取其中的铁和部分的钒，钛则进入高炉渣中无法有效经济回收利用；直接还原—电炉流程中钒的走向很难控制，钛渣难以利用，存在流程长、有价组元回收率低的问题。本专利技术的技术特点在于：通过钠化还原耦合新工艺，构建低温熔态多相反应分离新体系，一步实现铁的还原、钒的钠化及铁与富钒钛渣的熔分过程，产出含钒生铁、含钒溶液和钛渣三种产品，为钒钛铁精矿的综合利用开创了一条高效、经济的新工艺。本专利技术与传统的“高炉—转炉”或“直接还原—熔分/磨选”流程相比，具有工艺流程短、固定资产投资省、生产成本低、环境污染小、综合回收率高等显著优点，为高效综合利用钒钛铁矿资源提供了新技术，具有广阔的应用前景。本专利技术的具体优点在于：(1)本专利技术提出了一步转化、分离钒钛铁精矿中铁、钒、钛的新方法，避免了传统钒钛磁铁矿冶炼流程中的多次高温焙烧、成本高、污染严重等问题。(2)本专利技术提出的一步转化、分离钒钛铁精矿中铁、钒、钛的新方法，铁、钒、钛回收率高，铁以附加值更高的含钒生铁形式产出，且所得钛渣酸溶性较好。附图说明图1为本专利技术的一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法的工艺流程图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1将1#钒钛铁精矿100份，与碳酸钠40份和无烟煤20份混匀，在烧成温度为1200℃的马弗炉中保温3h，得到含钒生铁和富钒钛渣；富钒钛渣经破碎、细磨，在液固比2:1、30℃条件下浸出2h后过滤得到含钒溶液和富钛料。其中，钒钛铁精矿的化学成分含量如表1所示，所得含钒生铁、含钒溶液与富钛料的分离结果如表2所示。所得含钒生铁中铁品位为97.62％、回收率达99.40％，含钒溶液V2O53.2g/L、钒回收率70.46％，富钛料TiO2品位35.67％、钛回收率达到99.77％，较好地实现了钒钛铁精矿中铁、钒、钛的转化分离。实施例2将2#钒钛铁精矿100份，与碳酸氢钠60份和焦炭30份混匀，在烧成温度为1100℃的马弗炉中保温4h，得到含钒生铁和富钒钛渣；富钒钛渣经破碎、细磨，在液固比1:1、80℃条件下浸出4h后过滤得到含钒溶液和富钛料。其中，钒钛铁精矿的化学成分含量如表1所示，所得含钒生铁、含钒溶液与富钛料的分离结果如表2所示。所得含钒生铁中铁品位为95.38％、回收率达98.71％，含钒溶液V2O55.2g/L、钒回收率90.50％，富钛料TiO2品位42.67％、钛回收率达到99.54％，较好地实现了钒钛铁精矿中铁、钒、钛的转化分离。实施例3将3#钒钛铁精矿100份，与硫酸钠70份和烟煤40份混匀，在烧成温度为1300℃的马弗炉中保温0.5h，得到含钒生铁和富钒钛渣；富钒钛渣经破碎、细磨，在液固比4:1、100℃条件下浸出0.5h后过滤得到含钒溶液和富钛料。其中，钒钛铁精矿的化学成分含量如表1所示，所得含钒生铁、含钒溶液与富钛料的分离结果如表2所示。所得含钒生铁中铁品位为96.54％、回收率达99.10％，含钒溶液V2O54.5g/L、钒回收率88.56％，富钛料TiO2品位39.52％、钛回收率达到99.61％，较好地实现了钒钛铁精矿中铁、钒、钛的转化分离。实施例4将4#钒钛铁精矿100份，与碳酸钠和硫酸钠混合物80份(其中mol(Na2CO3/Na2SO4)＝1:1)和褐煤50份混匀，在烧成温度为1400℃的马弗炉中保温2h，得到含钒生铁和富钒钛渣；富钒钛渣经破碎、细磨，在液固比3:1、90℃条件下浸出1h后过滤得到含钒溶液和富钛料。其中，钒钛铁精矿的化学成分含量如表1所示，所得含钒生铁、含钒溶液与富钛料的分离结果如表2所示。所得含钒生铁中铁品位为97.38％、回收率达99.85％，含钒溶液V2O52.8g/L、钒回收率80.30％，富钛料TiO2品位46.69％、钛回收率达到99.74％，较好地实现了钒钛铁精矿中铁、钒、钛的转化分离。实施例5将5#钒钛铁精矿100份，与氢氧化钠50份和无烟煤30份混匀，在烧成温度为1250℃的马弗炉中保温1h，得到含钒生铁和富钒钛渣；富钒钛渣经破碎、细磨，在液固比5:1、70℃条件下浸出3h后过滤得到含钒溶液和富钛料。其中，钒钛铁精矿的化学成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法，包括以下步骤：(1)将钒钛铁精矿和添加剂与还原剂混合，在1100～1400℃温度下焙烧0.5～4小时，获得含钒生铁和富钒钛料；其中钒钛铁精矿、添加剂与还原剂混合的比例为：按重量配比，钒钛铁精矿：添加剂：还原剂＝100：(40～80)：(20～50)；(2)将步骤(1)获得的富钒钛料在水中浸出、过滤，获得含钒溶液与钛渣。

【技术特征摘要】
1.一步转化分离钒钛铁精矿中铁、钒和钛的方法，包括以下步骤：(1)将钒钛铁精矿和添加剂与还原剂混合，在1100～1400℃温度下焙烧0.5～4小时，获得含钒生铁和富钒钛料；其中钒钛铁精矿、添加剂与还原剂混合的比例为：按重量配比，钒钛铁精矿：添加剂：还原剂＝100：(40～80)：(20～50)；(2)将步骤(1)获得的富钒钛料在水中浸出、过滤，获得含钒溶液与钛渣。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述钒钛铁精矿，主要成分包括：总铁的质量分数为30％～60％、V2O5的质量分数为0.15％～2.0％和TiO2的质量分...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐涛，陈德胜，易凌云，王丽娜，赵宏欣，刘亚辉，王伟菁，于宏东，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11