[发明专利]一种自钒钛磁铁矿中提取铁、钒、钛的方法

说明书

技术领域

本申请涉及一种钒钛磁铁矿综合利用的技术方法，具体涉及的是一种利用氯化物自钒钛磁铁矿中提取铁、钒、钛的方法。

背景技术

当前，我国钒钛磁铁矿的综合利用主要是依靠的传统的冶炼工艺，即，以高炉为主体设备，通过焦炭和含铁矿物在高温下发生氧化还原反应，冶炼出含钒铁水，再经转炉吹炼获得钒渣和半钢，然后由钒渣提钒、半钢进一步炼钢，这已经是多年的成熟工艺，并在攀枝花钢铁公司得到了充分的实施。但是原矿中的钛资源仅仅是通过选矿流程少量回收，大部分的钛元素随钒钛铁精矿进入高炉，经冶炼后又几乎全部进入高炉渣中，且高炉渣中的TiO₂含量偏低(约22％)，回收利用比较困难。以攀钢为例，目前其高炉流程中的铁、钒、钛元素回收率分别为60％、39％和10％，钛回收率明显偏低，钒的回收率也不十分高。

另外，现行钛生产工艺主要利用“克劳尔法”工艺技术，该种工艺需要对钛矿石进行氯化处理，而在实际处理过程中必将产生大量的氯化废弃物，如要对这些氯化废弃物进行无害化处理，需要花费大量的资金；如不处理，则对环境造成很大的污染，危害人的健康和生命。

发明内容

本申请提出了利用包括工业氯化废弃物的氯化物氯化处理钒钛磁铁矿的工艺流程，目的在于通过该工艺不仅可以实现铁、钒、钛的综合回收，而且可使氯化废弃物得到无害化处理，从而实现资源的有效节约和环境的充分友好。

众所周知，在1100K温度条件下的Ti-V-Fe-Cl-O五元体系优势区域图(见图1)中，存在着一个Ti-V-Fe-Cl-O五元体系的VOCl₃(g)与TiO₂(s)、Fe₂O₃(s)化合物共同稳定存在的区域，这一区域即为图1中的阴影区域A。由此可见，氯化提钒时在1100K温度条件下控制气氛使之处于A区之内，即，VOCl₃(g)与TiO₂(s)、Fe₂O₃(s)化合物共同稳定存在的区域，可使钒元素以VOCl₃气体形式从固相TiO₂、Fe₂O₃化合物中分离出来，即，实现钒元素V与铁元素Fe、钛元素Ti的有效分离。

本项发明采用的是氯化提钒的工艺流程，具体包括：

1.经选矿获得钒钛磁铁精矿和尾矿，并从尾矿中按照常规方法提取钛精矿进而制备钛白；

2.将钒钛磁铁精矿、氯化剂和少许石墨粉混合压块，这里所说的氯化剂是指所有的氯化物或工业氯化废弃物，其中，以FeCl₃和含有FeCl₃成分较高的工业氯化废弃物为宜；依靠一定比例的石墨粉还原剂以其控制氧势，改变氯化物的添加量以其控制氯势；另外，为了使原料能很好的成型，还需要配加一定比例的熔剂，其中以CaCl₂为宜；

一般而言，为了达到比较理想的氯化效果，造块时物料中的氯化剂、熔剂同钒钛磁铁精矿中所含有的V₂O₅按摩尔比为3∶3∶1，同时为了控制氧势还需加入与V₂O₅含量为等摩尔当量的还原剂石墨粉，即氯化剂∶熔剂∶V₂O₅∶石墨粉之间的摩尔比应为3∶3∶1∶1较为合理；

3.氯化提钒焙烧。在氩气保护下，1100K～1300K的温度区间对钒钛磁铁精矿进行2～3小时的氯化提钒焙烧，使钒钛磁铁精矿中的钒元素被氯化成VOCl₃气体并收集起来，而铁、钛元素以Fe₂O₃和TiO₂两种固体氧化物状态存在，即，通过氯化过程使钒元素与铁元素、钛元素实现有效分离；

4.将经氯化提钒处理后的含钛铁矿在1373K～1400K温度下通入氢气H₂等还原性气体进行中温固态还原，制得海绵铁；

5.把铁与含有TiO₂≥50wt％的高钛渣在1800K～1850K下进行高温熔化分离。

附图说明