从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法

摘要

本发明公开了一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，将含铁、铌、稀土多金属矿、造渣剂、还原剂按100:(0‑50):(2‑25)的质量比进行混合配料；将所得的配料投入到熔炼炉内熔炼，熔炼产出炉渣和烟气；通过控制配料组成及炉内氧势，并监控熔炼产出物的组分、铁的回收率来调整炉内氧势及CaO/SiO2质量比至合适的范围，炉渣的CaO/SiO2质量比0.8～2.3；将产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，获得含多相矿物的炉渣；炉渣破碎后细磨，采用选矿工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。本发明工艺简单、操作便利、实用性强，可以综合获得多种有价金属元素和多种高品位精矿。

说明书

技术领域

本发明属于铌资源利用领域，具体涉及以低品位含铌多金属矿综合回收铌、稀土、钛的冶金方法。

背景技术

铌是一种重要的战略金属，广泛应用于钢铁、航空航天、电子信息等领域，是国民经济和国防建设重要的战略资源。自2005年起，我国已成为世界最大的铌消费国，但我国的铌需求却极度依赖进口，对外依存度超过97％。然而，实际上我国铌资源并不短缺，其中包头白云鄂博铁-铌-稀土(Fe-Nb-REE)多金属矿作为我国最大的铌资源基地，其已探明Nb

铁-铌-稀土多金属矿的有价金属种类多，同时含有Fe、Nb、La、Ce、Nd和Ti，且含铌矿物种类多、多达20种，成分复杂，低含铌矿物(铌铁金红石、易解石)占比高，高含铌矿物(铌钙矿、烧绿石)含量少，而且其嵌布粒度细，大部分小于20μm，并与其它矿物密切共生。这导致常规的选矿工艺只能获得低品位的铌精矿，其Nb

经过多年的探索，人们认识到铌精矿中铌的品位与铌铁品质密切相关，高品位铌精矿是生产合格高级铌铁的重要保证。为此，由含铁、铌、稀土多金属矿生产高品位铌精矿已成为近年来人们研究的重点，涉及的具体方法可分为如下两类：

(1)磁化焙烧/还原焙烧-磁选脱铁富铌的工艺，其原理在于：通过磁化焙烧或还原焙烧将难选铁矿物转化为易于磁选分离的矿物，经磁选除铁即可提高磁选尾矿中的铌品位。如中国专利CN104498737A公开了一种高温焙烧-弱磁选富集铌的方法，对含TFe43.5％、Nb

(2)还原熔分-渣相缓冷结晶-细磨-浮选工艺。该工艺一方面通过还原熔分优先脱除几乎全部的铁，进而实现渣相中铌品位的初步富集；另一方面，通过炉渣缓冷结晶获得颗粒较大易于浮选分离的铌矿物，浮选再进一步提升铌品位。如公开号为CN106987673B的中国专利公开了一种以钛铌铁精矿矿粉为原料，碳质还原剂、CaCO

更重要的是，很多低品位铌精矿(例如白云鄂博铁-铌-稀土多金属矿)中还富含一定量的稀土和钛元素，如何实现铌、稀土和钛的综合利用，也是需要解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的技术难题，提出一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法。

本发明提出的技术方案为一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿、造渣剂、还原剂按100:(0-50):(2-25)的质量比进行混合配料；

(2)将步骤(1)所得的配料投入到熔炼炉内熔炼，熔炼产出炉渣和烟气；控制熔炼温度≥1350℃，熔炼时间≥10min；通过控制步骤(1)中的配料组成及炉内氧势，并监控步骤(2)中熔炼产出物的组分(是否产出含铁合金)、铁的回收率来调整炉内氧势及CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，获得含多相矿物的炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用选矿工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述含铁、铌、稀土多金属矿中Nb

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述还原剂包括固体还原剂和/或气体还原剂；所述固体还原剂包括半焦、粉煤、焦碳、石油焦、木炭、无烟煤、烟煤、煤中的一种或几种；所述气体还原剂包括天然气、水煤气、一氧化碳、氢气中的一种或几种。为了避免固体还原剂引入过多的杂质元素，进一步优选的，所述固体还原剂中C的含量≥75％。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述造渣剂优选包括石英石、河沙、白云石、硅石、石灰石中的一种或几种。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，为了降低熔炼烟尘产量，优选的，所述步骤(1)中的配料经造球制粒和/或烧结制块处理后，再投入到所述熔炼炉内熔炼。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述熔炼炉包括竖炉、鼓风炉、平炉、电炉、转炉、侧吹炉、底吹炉、顶吹炉、反射炉中的一种或几种。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，为了实现铌与稀土分别定向富集于不同矿相中，我们发现其关键在于控制步骤(2)熔炼阶段合适的炉渣组成(具体为炉渣CaO/SiO

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，为了保证铁合金熔体与炉渣之间的分离效果，所述步骤(2)中的熔炼温度控制在1400℃～1550℃，熔炼时间≥30min。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，为了获得大颗粒含铌-稀土-钛混合矿相和贫铌稀土矿相，易于后续选矿方法获得高品位铌-稀土-钛混合精矿和高品位稀土精矿，优选的，所述步骤(3)中炉渣的冷却速度≤30℃/min；特别优选≤20℃/min。

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述含铌、稀土和钛的精矿中Nb

上述的从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，优选的，所述步骤(5)中的选矿工艺处理包括重选、浮选、电选和磁选中的一种或几种。

本发明的核心技术思想为：矿物的赋存特性是决定矿石原料选冶性能好坏的“内因”。对于多金属复杂矿来说，一个更好的思路是从“内因”着手，对原料矿物进行“人工”矿相转化，驱使目标金属/元素富集转化成易选的富集矿相，那样便可采用简易选冶工艺处理。实际上，我们的研究发现，白云鄂博等地的多金属矿铌矿物难选的根源，就在于矿物组成/赋存特性这一“内因”的不同，进而言之是由于成矿的元素与物理化学条件的不同，导致后续选冶处理的难易程度不同。基于我们最新的理论与试验研究成果，本发明是特别基于Nb

与现有技术相比，本发明的工艺方法，具有如下显著优势：

(1)本发明创造性地提出了白云鄂博等地含铁铌稀土多金属矿中铌、稀土、钛有价金属定向富集成矿方法，其可将几乎全部的铌和钛与部分的稀土元素一起定向富集于高品位的含铌-稀土-钛的矿相，而另有部分稀土元素富集于含钙-稀土矿相。进而为选矿方法获得高品位含铌-稀土-钛精矿和高品位稀土精矿提供了可能，再经选矿工艺即可实现了铁铌稀土多金属矿中铌、稀土和钛资源的综合回收，经济与社会效益非常显著；

(2)本发明的工艺还实现了高价值稀土与铌、钛的综合回收利用；

(3)本发明的工艺方法关键在于配料与熔炼两阶段，工艺可操作性强、经济合理、工艺步骤简单等优势，适合产业化应用推广。

附图说明

图1为本发明实施例1获得的炉渣的微观结构图。

图2为本发明实施例2获得的炉渣的微观结构图。

图3为本发明实施例3获得的炉渣的微观结构图。

图4为本发明实施例4获得的炉渣的微观结构图。

图5为本发明实施例5获得的炉渣的微观结构图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。

实施例1：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿(Nb

(2)将步骤(1)所得的配料投入到电炉内熔炼，熔炼产出炉渣和烟气；控制熔炼温度1500℃，熔炼时间30min；通过控制步骤(1)中的配料组成，来调整炉内氧势至合适的范围，本步骤熔炼不产出的含铁合金；通过控制步骤(1)中配料的组成，并监控熔炼产出的炉渣的CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，控制冷却速度5℃/min，获得如图1所示炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用选矿工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

采用常规方法检测本实施例获得的含铌、稀土和钛的精矿中Nb

实施例2：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿(Nb

(2)将步骤(1)所得的配料投入到转炉内熔炼，熔炼产出含铁合金、炉渣和烟气；控制熔炼温度1450℃，熔炼时间60min；通过控制步骤(1)中的配料组成，并监控熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率来调整炉内氧势至合适的范围，本步骤熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率控制在82.87％；通过控制步骤(1)中配料的组成，并监控熔炼产出的炉渣的CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，控制冷却速度10℃/min，得到如图2所示的炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用选矿工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

采用常规方法检测本实施例获得的含铌、稀土和钛的精矿中Nb

实施例3：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿(Nb

(2)将步骤(1)所得的配料投入到鼓风炉内熔炼，熔炼产出含铁合金、炉渣和烟气；控制熔炼温度1550℃，熔炼时间20min；通过控制步骤(1)中的配料组成，并监控熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率来调整炉内氧势至合适的范围，本步骤熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率控制在79.28％；通过控制步骤(1)中配料的组成，并监控熔炼产出的炉渣的CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，控制冷却速度3℃/min，得到如图3所示的炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用浮选工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

采用常规方法检测本实施例获得的含铌、稀土和钛的精矿中Nb

实施例4：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿(Nb

(2)将步骤(1)所得的配料投入到鼓风炉内熔炼，熔炼产出含铁合金、炉渣和烟气；控制熔炼温度1500℃，熔炼时间30min；通过控制步骤(1)中的配料组成，并监控熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率来调整炉内氧势至合适的范围，本步骤熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率控制在34.26％；通过控制步骤(1)中配料的组成，并监控熔炼产出的炉渣的CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，控制冷却速度5℃/min，得到如图4所示炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用浮选工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

采用常规方法检测本实施例获得的含铌、稀土和钛的精矿中Nb

实施例5：

一种从含铁、铌、稀土多金属矿中综合回收铌、稀土、钛的方法，包括如下步骤：

(1)将含铁、铌、稀土多金属矿(Nb

(2)将步骤(1)所得的配料投入到鼓风炉内熔炼，熔炼产出含铁合金、炉渣和烟气；控制熔炼温度1500℃，熔炼时间30min；通过控制步骤(1)中的配料组成，并监控熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率来调整炉内氧势至合适的范围，本步骤熔炼产出的含铁合金中Fe的回收率控制在5.98％；通过控制步骤(1)中配料的组成，并监控熔炼产出的炉渣的CaO/SiO

(3)将步骤(2)产出炉渣排入到渣包中，冷却结晶，控制冷却速度5℃/min，得到如图5所示的炉渣；

(4)将步骤(3)获得的炉渣破碎后细磨，获得渣粉；

(5)将步骤(4)获得的渣粉采用浮选工艺处理，获得高品位含铌、稀土和钛的精矿和高品位稀土精矿。

采用常规方法检测本实施例获得的含铌、稀土和钛的精矿中Nb