[发明专利]钒钛磁铁矿低温采选冶钛的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛铁矿尤其是钒钛磁铁矿的低温采选冶钛的方法，能充分利用钒钛磁铁矿中各元素，属于冶金技术领域。

背景技术

攀西地区钒钛磁铁矿远景储量364.85亿吨，约占全国铁矿储量的30％以上、钛资源储量为8.7亿吨，占全国钛资源储量的90.5％，占世界钛储量的35.2％。攀西地区高钛型矿伴生多种稀贵金属，不同于普通铁矿。矿内有26种有价元素共生伴生元素如钛(TiO₂)、铁(TFe)、钒(V₂O₅)、铬(Cr₂O₃)、锰(Mn)、铜(Cu)、镍(Ni)、钴(Co)、钪(Sc₂O₃)、镓(Ga)、硒(Se)、铂(Pt)、硫(S)、锌(Zn)、砷(As)、碲(Te)、钌(Ru)、铑(Rn)、钯(Pa)、银(Ag)、铌(Nb)、钽(Ta)、铋(Bi)、锇(Os)、铱(Ir)、金(Au)等26种有价元素。攀枝花钒钛磁铁矿是各种矿的代表，是铁钛共生矿，由铁、铬、镍、钒、铌等，以及钛、钴、铂族、镓、钪等26种矿物元素组成的自然复合矿。

若采用现行采选冶铁方法或技术，选矿流程，分为预选、选铁和选钛三个阶段：预选是将开采得到的岩，先丢弃部分尾矿；选铁是为了获得供炼铁用的铁精矿或钒钛精矿；选钛是以选铁后的尾矿为原料通过多段破碎和筛分，并应用了重选、磁选、电选和浮选等各种方法回收钛铁矿。该选矿是单一元素独生矿选矿方法，其结果造成铁精矿中有相当大量的钒钛，钛精矿中有相当大量钒铁。且只能得到部分普钢与钒渣，而后用冗长的工艺方法提取V₂O₅，生产钒铁，再炼钒合金钢，其它所有金属元素都进入渣场，长期堆集；另一部分进入烟道排放，致使全球气候变暖，开始受到质疑的是冶炼技术或方法，而突然出现直接还原热的冶炼方法，由于选矿仍然是物理方法，致使低碳经济增长方式的直接还原铁无用武之地。同时，采铁浪费占资源总量60％以上表外矿、低品位矿资源；选矿浪费更多的宝贵资源。

另外，高钛型钒钛磁铁矿高炉冶炼时，渣中TiO₂在炉内还原气氛下，生成了高熔点的低价钛化合物，使得炉渣变稠，渣铁分离困难，导致高炉生产难以顺利进行；而采用“高炉-转炉”流程，不论科学经济与否，仅回收了其中的钒，而钛、钪、铬、钴、镍、镓等在碳氮化钛固熔体中富集。由于其粒度细、熔点高、化学性质相当稳定，从钒渣中富集的上述金属元素及回收钒等伴生金属很难进行和高炉渣中不能回收钛、钪等稀贵金属元素，造成稀贵金属资源全部流失，也未质疑现行冶金体系，仍然是从冶炼上攻关，解决问题。

多年前，我国北京钢铁研究总院、北京科技大学与酒泉钢铁公司、安阳钢铁公司等密切合作，应用球团烧结新工艺对使用我国磁精粉具有很高的使用价值。

钒钛磁铁矿与普通铁矿是不同的，铁在矿物中的存在形式不是单一的铁氧化物，而是铁要与许多元素结合的多种矿物，如钛磁铁矿、钛铁矿、钛铁晶石等，同时还被其他多种元素取代，紧密共生在一起，以攀枝花钒钛磁铁矿为例大约有三分之一的铁是与钛结合在一起，仍然采用铁矿的选矿方法，直接还原难度比普通铁矿大得多、还原温度高、时间长。

本发明的发明人提出了新的选冶思路，整合低温焙烧球团方法为选矿，采选冶铁改为采选冶钛，突破了现行高物耗、高能耗、高排放、高污染的高温冶金技术领域，成为21世纪低温冶金体系。

发明内容

本发明将现有冶金中采选冶铁改为采选冶钛，将多次磁选改为一次性强磁选，把矿中各种金属元素全部富集，由液相还原铁变为固相还原钛及各种金属，由高温冶炼变成低温冶炼，彻底变革现行选冶方法。

本发明所要解决的技术问题是一次性把矿中金属元素及杂质元素充分分别利用。

本发明的技术方案，就是把现行选矿与焙烧球团方法整合为选矿，通过直接还原与直接氧化生产合金钢；以钛为主的渣，经强磁选得到高品位二氧化钛渣，再经电炉熔分进一步除铁与非铁杂质，将二氧化钛，冶炼钛合金、金属钛；接下来从渣中得到三氧化二钪直接还原钪合金、金属钪；而后产生的渣连续不断直接还原系列高端产品。

具体步骤如下：

步骤1)低温球团选矿(预还原)：

将钛铁矿中加入还原剂和粘结剂，压制成球团，于500～1100℃焙烧；在该步骤中，无烟煤的加入量为钒钛铁精矿的25-40％(优选30％)。球团焙烧的目的是为了选钛，将铁全部富集脱去，矿中其他有价元素得到不同程度富集。