一种综合回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法

摘要

本发明为钒钛磁铁精矿综合回收铁、钒、钛的方法，特别涉及钒含量较高的钒钛磁铁精矿的综合回收利用。本发明方法具体为钒钛磁铁精矿钠化焙烧后水浸提钒，浸出液制得钒产品，残渣配碳后用转底炉快速还原，还原产物用电炉熔化，分离铁水和钛渣，铁水进行炼钢，钛渣采用硫酸法钛白工艺生产钛白粉。本发明方法应用于钒钛磁铁精矿的精制工艺中可使其中的钒、钛回收率大大提高，铁精矿中的钒总回收率可达80％以上，钛得到充分回收，避免了大量高炉渣的产生。

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法，特别涉及钒含量较高的钒钛磁铁精矿的综合回收铁、钒、钛的方法。

背景技术

中国钛资源总量占世界的38.85％，钒资源占世界的11.6％，其中大部分在攀枝花地区，主要以钒钛磁铁矿的形式存在。

目前，攀枝花地区的钒钛磁铁精矿工业化生产综合利用的方法是“钒钛磁铁精矿+普通铁精矿”的高炉冶炼法。传统的高炉冶炼-转炉提钒工艺中，钒钛磁铁精矿中的二氧化钛在高炉冶炼过程中进入高炉渣，造成二氧化钛无法有效回收利用；钒经过高炉炼铁-转炉提钒-钠化焙烧-水浸提钒等工序后，钒钛磁铁精矿中钒资源的总回收率仅为51％左右。在钒钛磁铁精矿的综合利用过程中，约49％的钒资源和几乎所有的钛资源未得到合理利用。

含钒铁精矿球团提钒方法(专利号200310118475.2)介绍了含钒铁精矿钠化球团焙烧水浸提钒的工艺，铁精矿中钒工序回收率为78％～80％，但未对提钒后的残渣的进一步利用进行研究。

从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法(专利号200210050117.7)介绍了一种采用转底炉快速还原-电炉熔分的方法获得铁水和含钒钛的熔分渣的工艺，但未对从含钒钛的熔分渣中提取钒和钛进行研究。

复合矿综合利用(王文忠主编，P107-109，东北大学出版社，1994)介绍了钒钛磁铁精矿-高温氧化钠化焙烧-水浸提钒-回转窑还原-电炉熔分的工艺。但在该工艺中，其钒、钛综合回收率较低，分别为58％和74％；提钒球团残渣在回转窑还原过程中产生大量粉末，致使回转窑结圈严重，影响生产的顺利进行；回转窑还原速度慢，周期较长。

目前，从含钒钛的熔分渣中有效分离并提取钒和钛的技术尚不成熟，由于钒对钛白白度的影响非常明显，使得在从含钒钛的熔分渣中提钛时，只获得了档次较低的搪瓷钛白。因此，还不能经济有效地从钒钛磁铁精矿中提取钒和钛。

发明内容

针对以上钒钛磁铁精矿综合利用的缺点，本发明的目的是提供一种综合回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法，使钒钛磁铁精矿中的铁、钒、钛分别得到了全面的回收利用，且回收率高，同时采用转底炉还原残渣，避免了残渣在回转窑还原过程中结圈的问题。

本发明综合回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法包括以下步骤：

a)钒钛磁铁精矿添加钠盐钠化，焙烧后用水浸出，分离浸出液和残渣，浸出液制得钒产品；

b)步骤a)残渣配碳后用转底炉快速还原，还原产物熔化后分离出铁水和钛渣，铁水用于炼钢，钛渣用硫酸法钛白工艺生产钛白粉。

其中，上述方法步骤a)中钠盐添加量为钒钛磁铁精矿重量的5％～9％，钠盐为无水硫酸钠、无水碳酸钠中的至少一种；优选为无水硫酸钠。

其中，上述方法步骤a)中钠化后的钒钛磁铁精矿需造球，球团大小为8～13mm。

其中，上述方法步骤a)中焙烧时温度控制范围为1200～1300℃，焙烧时间为25～60min，冷却至130～170℃取出焙烧产品。焙烧后的球团用水浸出，浸出液进一步加工成钒产品。

其中，上述方法步骤b)中配碳为将残渣破碎至-200目占70％，加入无烟煤、膨润土混匀后造球，烘干，于转底炉中快速还原。进一步的，无烟煤、膨润土的用量分别为残渣重量的18～22％、1.8～2.2％。

其中，上述方法步骤b)中转底炉快速还原时转底炉温度为1250～1450℃，还原时间25～35min。残渣球团转底炉还原后金属化率达到95～98％。

本发明方法钒钛磁铁精矿的钒回收率大于80％，铁回收率大于93％，钛回收率大于95％。步骤b)中所制得的钛渣中钒含量低，用作硫酸法钛白工艺的原料生产钛白粉时，得到的钛白粉白度更高，品质更好。

本发明的有益效果为：

(1)本发明方法使钒钛磁铁矿中钛资源得到了充分利用，避免了高炉冶炼过程中大量高炉渣的产生以及钛进入高炉渣无法有效回收利用；

(2)与以往从钒钛磁铁矿中分离提取金属元素的方法相比，本发明方法使钒、钛的回收率分别大幅度提高到80％和95％以上；

(3)采用转底炉快速还原提钒残后的残渣球团，缩短了还原时间，提高了还原效率，同时避免了残渣用回转窑还原过程中的结圈问题。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步的阐述。实施例仅用于说明本发明，而不是以任何方式来限制本发明。

实施例1

取攀枝花白马钒钛磁铁精矿2kg(粒度：-200目67％；主要成分：V₂O₅ 0.769％，TFe58.66％，FeO 27.08％，SiO₂ 1.52％，TiO₂ 11.09％，MgO 1.63％，MnO 0.432％，Al₂O₃ 3.43％)，在其中加入0.12kg无水硫酸钠，混匀后造球，球团大小为8～10mm；球团在马弗炉内升温至1250℃后保温60min，经环冷机冷却至150℃左右取出。将焙烧后的球团用3L热水浸出后，残渣中V₂O₅含量为0.091％；浸出液进一步加工成V₂O₅产品。钒钛磁铁精矿的钒回收率为83.3％。

将上述残渣破碎至200目占70％，取1.8kg破碎后的残渣和0.36kg无烟煤、0.036kg膨润土混匀后造球，球团直径10～12mm。球团烘干后在1300℃转底炉中还原30min，球团金属化率为95.76％。在电炉中熔分分离出0.97kg铁水和0.36kg钛渣，铁回收率为93.4％，钛回收率为95.1％。

钛渣TiO₂含量为51.22％，用作硫酸法生产钛白粉的原料。

实施例2

取攀枝花白马钒钛磁铁精矿2.5kg(粒度：-200目67％；主要成分：V₂O₅ 0.769％，TFe58.66％，FeO 27.08％，SiO₂ 1.52％，TiO₂ 11.09％，MgO 1.63％，MnO 0.432％，Al₂O₃ 3.43％)在其中加入0.175kg无水硫酸钠，混匀后造球，球团大小为8～12mm；球团在马弗炉内升温至1250℃后保温40min，经环冷机冷却至150℃左右取出。将焙烧后的球团用3L热水浸出后，残渣V₂O₅含量为0.082％；浸出液进一步加工成钒产品。钒钛磁铁精矿的钒回收率为84.4％。

将残渣破碎至-200目占70％，取2kg破碎后的残渣配入0.4kg无烟煤、0.04kg膨润土混匀后造球，球团直径10～12mm，球团烘干后在转底炉炉中1350℃还原30min，球团金属化率为96.65％。在电炉中熔分分离出1.08kg铁水和0.385kg钛渣，铁回收率为94.3％，钛回收率为95.6％。

钛渣TiO₂含量为53.02％，用作硫酸法生产钛白粉的原料。

实施例3

取攀枝花白马钒钛磁铁精矿2.5kg(粒度：  200目67％；主要成分：V₂O₅ 0.769％，TFe58.66％，FeO 27.08％，SiO₂ 1.52％，TiO₂ 11.09％，MgO 1.63％，MnO 0.432％，Al₂O₃ 3.43％)，在其中加入0.2kg的无水硫酸钠，混匀后造球，球团大小为8～12mm；球团在马弗炉内升温至1250℃后保温30min，经环冷机冷却至150℃左右取出。将焙烧后的球团用3L热水浸出后，残渣V₂O₅含量为0.095％，浸出液进一步加工成钒产品。钒钛磁铁精矿的钒回收率为83.6％

将残渣破碎至-200目占70％，取2kg破碎后的残渣配入0.4kg无烟煤、0.04kg膨润土混匀后造球，球团直径10～12mm，球团烘干后在转底炉炉中1400℃还原30min，球团金属化率为97.56％。在电炉中熔分分离出1.08kg铁水和0.373kg钛渣，铁回收率为95.7％％，钛回收率为95.3％。

钛渣TiO₂含量为54.05％，用作硫酸法生产钛白粉的原料。