钛铁精矿直接还原-磁分离脱铁技术制造技术

本发明专利技术提供一种化学选矿新方法，是钛铁精矿直接还原－磁分离脱铁技术，它是：１．钛铁精矿粉用氢气或天然气、人造煤气、或焦粉煤末，或燃油、油渣等还原剂在９５０～１２００℃间直接还原氧化铁，使其脱氧成固态铁；２．已还原矿料再经加热到１２００－１３００℃间强搅拌下使铁微粒团聚成铁砂铁豆状，并出炉入水激冷；３．对冷却矿料过球磨机，使Ｆｅ－ＴｉＯ↓［２］渣分离；４．球磨好料，过磁选机，分出铁砂和钛渣；５．获钛渣用ＦｅＣｌ↓［３］水洗去残留铁，得ＴｉＯ↓［２］≥８５～９５％间高钛渣。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供一种化学选矿技术，它是钛铁精矿直接还原一磁分离脱铁技术。(二)
技术介绍
川西南攀枝花市有特大钒钛磁铁矿，含Ti02地质储量8.98亿t，占全国钛资源》93%, 占全球钛资源》59%。历经半世纪科技攻关，现己可将原矿含磁铁矿、钒铁矿、钛铁矿三大 组分经选矿高效分离回收。对磁铁、钒铁矿冶炼，综合利用都获很高水平，己形成，并正在 形成巨大的经济效益。唯选出钛铁精矿粉脱铁，用以加工生产钛白粉，金属钛及钛合物，仍 尚无理想的技术突破。2007年国产钛白粉近80万t，有70多厂家生产。钛铁精矿脱铁仍> 98%用落后、污染大且难治理的"硫酸法"。虽己有公司，可将"硫酸法"排污回收处理，获 再生硫酸和铁粉成功。但投资大，效益差，难推广。由钛铁精矿人工脱铁获含Ti02》85 9596的半成品，叫高钛渣，又叫富钛渣或人造金红 石。是可替代资源全面枯竭的金红石作加工制钛白粉，金属钛及其它钛合物的理想原料。本 专利技术即以钛铁精矿粉为原料生产高钛渣的新方法。将钛铁精矿粉，低能耗、低成本、清洁生产下加工成高钛渣，是解决国产钛铁资源丰富 而含Ti02品位低，含(Ca0+Mg0)杂质高，难以摆脱"硫酸法"污染难治的根本办法。国内外 已研究并工业化的方案不少，有盐酸法、高压盐酸法、氯化铵法等等，但真正适宜大工业化 生产的，只有电炉熔炼法一种。近年引进几台年产万t电炉熔炼法装置试生产，因攀矿钛铁 精粉含(Ca0+Mg0)》6%，渣呈强碱性，特粘，Fe—Ti02粘度大，分离性能差，若添加稀渣 ^fj，增加了成本，也使高钛渣品位下降，对综合加工带来困难。更重要，电炉脱铁耗电特高， 产品含Ti02—吨，耗电2800 3200度，去年全国取消除化肥业以外用电优惠政策以后，电 炉熔炼脱铁，已无利可言，难发展。中国钛铁精矿脱铁，必须另创新路！本项专利技术人，曾学炼钢，在1959年版《炼钢学》课本上有"海绵铁的现代冶炼法"一节， 强调在950 1200"C间低温还原，使氧化铁脱氧成固态海绵状纯铁，可不吸碳。可避免》1200 t:时铁因吸碳成Fe3C与周围纯铁构成最低熔点1140"C的生铁。在出炉前，再加热到1200 1300'C间搅拌下，促使铁质微粒团聚长大成粗铁砂，出炉后马上入水急冷，使铁与Ti(V渣因 膨胀系数相差大产生裂隙，再过球磨，使解离成单体，过磁选分出铁粒与TiOs渣。该文特别 指出对于含大量铬或钛的铁矿也有可能利用这个方法来冶炼。——它为本专利技术指出了方向。 "大炼钢铁"时曾读过二战中，日本人在朝鲜用直接还原法大规模生产过海绵状铁粒的报导。 在1983年版，前苏联学者ME.波任等著《无机盐工艺学》下册第40章"矿石的高温氧化的 ^J"—章439页下"钛铁矿脱铁的方法" 一章中，就谈到直接还原氧化铁成纯铁，用磁分 离法脱除Ti02渣中之铁的描写。但仅仅提及原理而已，几十字的概述，至今尚未査到有价值 的产业报导，未见有与本法一致的相关专利公开。(三>
技术实现思路
本
技术实现思路
是i1、钛铁精矿粉用氢气、或天然气、人造煤气，也可用焦粉、煤末、燃油、油渣作还原剂， 入炉(沸腾炉、回转炉或其它炉子均可)，控制温度在950 1200'C之间直接还原成固态海绵 铁和Ti02渣。2、 还原好料，出炉前加热到1200 1300'C间，强搅拌下使铁微粒与Ti02渣，分别团聚 长大后出炉入水急冷。3、 捞出水冷丰斗经充分球磨使铁粒与Ti02渣分成单体。4、 球磨好料过磁选机，分出铁砂和Ti02渣，对铁一Ti02不易分之料返回1200 1300°C 炉内再加热，搅拌处理。5、 获TK)2渣，以含FeCb水溶液洗除残铁及溶解Mg、 Ca、 Al等氧化物后，水漂洗甩千 含水，热风干燥获高钛渣产品，含1002》85 95%间即主产品。洗水氧化再生，不赘述。(四)技术实施技术实施1、依川西具体条件，选天然气作还原剂最佳。还原炉用双层沸腾炉因炉温易精准控制, 反应快、效率高、造价低、节能，开炉后将矿粉(很细一200目的，多半可一350目)由炉顶 输入，在顶层被预热到750土50'C，同时晶粒转型利于还原反应，大约顶层预热40分钟，预 热料下到底沸腾层，在1050土50'C最佳温度下沸腾还原80~90分钟，炉温〈100O'C，反应 太慢，炉温》1100。C，矿粉易粘炉壁，均不好；还原好料出沸腾炉入短型回转炉加热1200— 1300TC下强搅拌2h，出炉入水。2、 由水中捞起炉料，入球磨机，球磨40 60分钟，观察Fe—Ti&2基本解离，可放料入 磁选机，分离出铁砂和Ti(V渣，对Fe—Ti&分离不好"生料"返回短回转炉加热搅拌处理。3、 得Ti(V渣，再以1 1.5mol/lFeCl3水溶液洗去残铁，同时Ca、 Mg、 Al等的氧化物也 被溶解，洗净脱铁Ti(V渣，甩干，热风干燥为含1102》85 95%高钛渣产品，铁砂为附产品。 FeCl3洗水、鼓风处理可回收些Pe(0H)3，溶液循环用，循环中Mg、 Ca、 Al等盐类积累，应抽 取部分分离回收，老工艺，不赘述。4、 攀矿钛铁精粉矿，属原生岩矿，粒度-200、 -350目者占多数，平均Ti0247%、 Fe033. 5%、 Fe2038. 2%、 (Ca0+Mg0)》6%及Si02、 "203等，还原主反应3FeO+CH4=3Fe+2H20+CO_&7大卡/摩尔Fe2(k+€H4=2Fe+2H20+C0—72. 9大卡/摩尔矿中1102、 Si02、 A1203、 Ca0、 Mg0能被还原的可视为零，则每t矿中仅有 6. 2千摩尔0 原子需要还原，则lt矿还原用天然气理论上54Nm3就够了 (天然气含(:&90%计)还原反应吸 热才〈14万大卡/t， 20Nm3天然气够了，但炉气、炉料带走热、炉壁散热等等实际耗热是反 应理论需热的3-4倍以上，炉子大、先进实耗热少点，反之就高。今以3.5t/h产能双层沸腾 炉计，每吨矿需耗天然气220-240 Nm3，其中参与还原反应得约1/4，燃烧者30%，不燃烧作 强化还原性的天然气占45%，炉尾气中可燃气成份C02》2:l，才能有足够的还原性气氛，上 述每吨矿耗空气600Nm3。这种炉产尾气，除尘后，通入锅炉再燃烧，可产蒸汽，规模大，可 供发电，可回收一半多燃气热能。5、 攀矿钛铁精矿内含Ti02与(FeOfFe203)及A1、 Mg、 Ca氧化物，是分子级结核体，尤 其Ti02与铁氧化物，摩尔比几乎为l,高度分散，还原后，只有加热到1200-130(TC，在快熔 又不熔下长时强搅拌，反复碰砸，才可使微Fe粒聚集长大，Ti02也相对集中，激冷后，温度 巨变，Fe"-Ti02膨胀系数之差扩大，产生裂隙，经球磨使裂隙扩大，分成单体，才可磁分离，故沸腾上层预热、晶型改变(砂矿无需晶型转变)、下层固态还原成铁、出沸腾炉入回转炉 120a-1300r下强搅拌使Fe—Tia分别相对团聚长大、到水激冷、球磨、磁分离、步步有理， 一步不能少，是本专利技术精典之作，特色。6、用氢气、天然气作还原剂，不带入杂质，比用焦、煤质量上有保证，价格上贵些，一 是热能多半可入锅炉再燃烧时收回，另外用尾气显热经换热器预热入炉空气,可减少能耗10 15本文档来自技高网...

【技术保护点】
选天然气作还原剂。还原炉用双层沸腾炉因炉温易精准控制，反应快、效率高、造价低、节能，开炉后将矿粉（很细－２００目的，多半可－３５０目）由炉顶输入，在顶层被预热到７５０±５０℃，同时晶粒转型利于还原反应，大约顶层预热４０分钟，预热料下到底沸腾层，在１０５０±５０℃最佳温度下沸腾还原８０～９０分钟，炉温＜１０００℃，反应太慢，炉温≥１１００℃，矿粉易粘炉壁，均不好；还原好料出沸腾炉入短型回转炉加热１２００－１３００℃下强搅拌２ｈ，出炉入水。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱作远，陈栋才，
申请(专利权)人：朱作远，陈栋才，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]