一种流态化氢还原-电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法技术

本发明专利技术公开了一种流态化氢还原

【技术实现步骤摘要】
一种流态化氢还原
‑
电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法


[0001]本专利技术涉及钒钛磁铁矿处理
，更具体地说，本专利技术涉及一种流态化氢还原
‑
电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法。

技术介绍

[0002]钒钛磁铁矿被世界各国公认为是重要的战略资源，其主要成分中的铁、钒、钛等有价金属，广泛应用于钢铁制造、航空航天、医疗军事等领域，综合利用价值极高。我国钒钛磁铁资源储量约为300亿吨，位居世界第三；其中攀西地区钒钛磁铁矿储量约为100亿吨，约占全国铁矿储量的20％、占全国钒储量的62％、占全国钛储量的90％。钒钛磁铁矿既是钢铁行业又是有色行业的重要战略资源，共扼两大行业，实现其高效开发与综合利用意义重大。
[0003]“高炉
‑
转炉法”是目前国内钒钛磁铁精矿冶炼分离的主流工艺。其具体工艺流程为，将钒钛磁铁精矿造块后送入高炉冶炼，焦炭和喷煤作为还原剂和燃料。在冶炼过程中钒氧化物部分被还原进入铁水，成为含钒铁水；含钒铁水经转炉吹炼，分离成钒渣和半钢。钒渣通过湿法浸出工艺提钒，半钢再经过转炉处理得到钢水。钛则进入高炉渣中形成高钛炉渣(w(TiO2)>20％)，无法回收利用。“高炉
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转炉法”能有效地回收钒钛磁铁矿中的铁和部分钒，具有技术成熟、生产效率高、产能巨大等优点。
[0004]在当今倡导节能减排和环境友好发展的时代背景下，传统的“高炉
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转炉法”工艺的弊端日趋明显。钒钛磁铁矿“高炉
‑/>转炉法”存在工艺流程长、能耗高、对焦炭资源的依赖程度大以及难以进一步提高钒有价组元的利用率、无法实现钛元素的回收与利用等明显弊端。此外，在冶炼过程中，由于炉渣中TiO2的存在，常导致冶炼过程泡沫渣严重、铁损严重，造成冶炼困难，难以实现炉渣的利用，使得钛资源无法回收，故导致钒钛磁铁矿的综合利用率低。
[0005]为此，我们提出了一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法来解决上述问题。
[0006]专利技术新型内容
[0007]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术的实施例提供一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，具体包括如下步骤：
[0009]步骤一：还原，将粒度≤1mm的钒钛磁铁精矿粉置于流化床层内，首先从床层底部引入一定体积的保护性气体，在排净床层内空气的同时，并使得物料处于良好的流化状态后；预热至一定反应温度时，通入还原性气体，开始进行流态化氢还原，得到具有高金属化率的还原产物；
[0010]步骤二：熔分，将所得还原物料和氧化钙混合均匀，制成碱性熔分物料，将其置于电炉中；在一定的熔分条件下进行分离，熔分过程中通入一定体积的保护性气体，最终生成生铁和含钒钛渣；
[0011]步骤三：吹钒，将含钒钛渣经转炉吹钒，自然空冷至室温，使得钒元素主要以V2O5的形式存在、而钛元素主要以TiO2的形式赋存于渣中，其中TiO2结晶粒度增大，有利于后续钛精矿的选别分离；
[0012]步骤四：钛精矿的选别分离，将自然空冷的含钒钛渣，经破碎
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磨矿工艺后制成一定粒度的粉料，使得TiO2充分解离；然后将粉料置于重力分选设备中进行分离富集，所得精矿为TiO2精矿，尾矿为含钒尾矿；
[0013]步骤五：酸浸，将含钒尾矿经酸性浸出，在一定的浸出条件下，获得含钒溶液(V5+)和浸出渣，浸出渣经水洗烘干，作为水泥添加剂使用；最终实现了铁钒钛的有效分离与利用，提高了钒钛磁铁矿的综合利用率，为实现其高效开发利用提供技术支撑。
[0014]在一个优选地实施方式中，步骤一中所述钒钛磁铁精矿粉的铁品位TFe45
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60％，按质量百分比含FeO 5
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15％，TiO25
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20％，V2O50.2
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2％，SiO21.5
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10％，Al2O31.5
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10％，CaO 0.05
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1.5％，MgO 0.5
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10％，P<0.05％，S<0.006％。
[0015]在一个优选地实施方式中，所述步骤一中的保护性气体为氮气，其流量为500
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1000mL/min，所述还原性气体为氢气与氮气组成的混合气体，混合气体中氢气的体积百分比≥60％，气体流量为800
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1100mL/min；所述步骤二熔分过程中所用保护性气体为氩气，气体流量为1000
‑
2000mL/min；熔分所得生铁中Fe的回收率≥90％，含钒钛渣自然空冷滞留时间为≥5h。
[0016]在一个优选地实施方式中，步骤一中所述钒钛磁铁精矿粉料在流化床层内加热温度为750
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900℃，还原时间为20
‑
40min，钒钛磁铁矿流态化氢还原产物的金属化率≥80％；步骤二中所述还原物料和氧化钙混合制得的碱性熔分物料，其二元碱度(按质量百分比计算)为：R＝W(CaO)/W(SiO2)＝1.0
‑
1.5；碱性熔分物料进行电炉熔分时，熔分温度为1400
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1600℃，熔分时间≥40min。
[0017]在一个优选地实施方式中，步骤四中所述含钒钛渣粒度磨细至小于0.074mm的部分占总质量的60％
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90％，所用重选设备设置为摇床，最终获得钛精矿中TiO2的回收率≥46％；所述步骤五中硫酸浓度≥10％、浸出时间≥2d、浸出温度20
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50℃、液固比2:1
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3:1，最终获得V的回收率≥60％。
[0018]在一个优选地实施方式中，还包括任意一项所述的一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的重力分选设备，包括重力分选机本体1和位于上料口2两侧的侧壳体3，所述重力分选机本体1的顶端连接有上料口2，所述重力分选机本体1的两侧开设均开设有连接通孔17，所述重力分选机本体1的内部安装有筛选组件，所述筛选组件的下方开设有斜撑块21，所述重力分选机本体1对应斜撑块21的侧壁开设有第一出口22，所述重力分选机本体1位于筛选组件一侧的位置处开设有第二出口23，所述筛选组件的上方安装有滞留组件，所述上料口2的内部开设有曝气内腔19，所述曝气内腔19的内部安装有曝气组件；
[0019]所述筛选组件包括位于重力分选机本体1内部的振筛滤板14，所述振筛滤板14的两端部上下方对称设置有与重力分选机本体1的内侧壁相铰接的斜挡块15，所述振筛滤板14的两端部伸入均连接有穿过摆动块18的连接通孔17。
[0020]在一个优选地实施方式中，所述连接通孔17的横本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，其特征在于：具体包括如下步骤：步骤一：还原，将粒度≤1mm的钒钛磁铁精矿粉置于流化床层内，首先从床层底部引入一定体积的保护性气体，在排净床层内空气的同时，并使得物料处于良好的流化状态后；预热至一定反应温度时，通入还原性气体，开始进行流态化氢还原，得到具有高金属化率的还原产物；步骤二：熔分，将所得还原物料和氧化钙混合均匀，制成碱性熔分物料，将其置于电炉中；在一定的熔分条件下进行分离，熔分过程中通入一定体积的保护性气体，最终生成生铁和含钒钛渣；步骤三：吹钒，将含钒钛渣经转炉吹钒，自然空冷至室温，使得钒元素主要以V2O5的形式存在、而钛元素主要以TiO2的形式赋存于渣中，其中TiO2结晶粒度增大，有利于后续钛精矿的选别分离；步骤四：钛精矿的选别分离，将自然空冷的含钒钛渣，经破碎
‑
磨矿工艺后制成一定粒度的粉料，使得TiO2充分解离；然后将粉料置于重力分选设备中进行分离富集，所得精矿为TiO2精矿，尾矿为含钒尾矿；步骤五：酸浸，将含钒尾矿经酸性浸出，在一定的浸出条件下，获得含钒溶液(V5+)和浸出渣，浸出渣经水洗烘干，作为水泥添加剂使用；最终实现了铁钒钛的有效分离与利用，提高了钒钛磁铁矿的综合利用率，为实现其高效开发利用提供技术支撑。2.根据权利要求1所述的一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，其特征在于：步骤一中所述钒钛磁铁精矿粉的铁品位TFe 45
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60％，按质量百分比含FeO 5
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15％，TiO25
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20％，V2O50.2
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2％，SiO21.5
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10％，Al2O31.5
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10％，CaO 0.05
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1.5％，MgO 0.5
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10％，P<0.05％，S<0.006％。3.根据权利要求1所述的一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，其特征在于：所述步骤一中的保护性气体为氮气，其流量为500
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1000mL/min，所述还原性气体为氢气与氮气组成的混合气体，混合气体中氢气的体积百分比≥60％，气体流量为800
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1100mL/min；所述步骤二熔分过程中所用保护性气体为氩气，气体流量为1000
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2000mL/min；熔分所得生铁中Fe的回收率≥90％，含钒钛渣自然空冷滞留时间为≥5h。4.根据权利要求1所述的一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，其特征在于：步骤一中所述钒钛磁铁精矿粉料在流化床层内加热温度为750
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900℃，还原时间为20
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40min，钒钛磁铁矿流态化氢还原产物的金属化率≥80％；步骤二中所述还原物料和氧化钙混合制得的碱性熔分物料，其二元碱度(按质量百分比计算)为：R＝W(CaO)/W(SiO2)＝1.0
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1.5；碱性熔分物料进行电炉熔分时，熔分温度为1400
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1600℃，熔分时间≥40min。5.根据权利要求1所述的一种流态化氢还原
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电炉熔分综合处理钒钛磁铁矿的方法，其特征在于：步骤四中所述含钒钛渣粒度磨细至小于0.074mm的部分占总质量的60％
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90％，最终获得钛精矿中TiO2的回收率≥46％；所述步骤五中硫酸浓度≥10％、浸出时间≥2d、浸出温度20

【专利技术属性】
技术研发人员：韩跃新，李艳军，高占奎，
申请(专利权)人：上海逢石科技有限公司，
类型：发明
国别省市：