[发明专利]钒钛磁铁精矿直接还原多梯度提取工艺

说明书

技术领域

本发明涉及钒钛磁铁精矿的选矿领域，具体指钒钛磁铁精矿直接还原多梯度提取工艺。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿，主要分布在我国的攀西、承德和马鞍山地区，其中攀西地区的保有储量达100亿吨以上，是我国最大的钒钛磁铁矿矿床，具有很高的综合利用价值。

攀枝花钒钛磁铁矿石中的钛矿物主要为粒状钛铁矿、钛铁晶石和少量片状钛铁矿。在目前技术水平下，粒状钛铁矿可以单独回收，而钛铁晶石和片状钛铁矿不能单独回收。原矿结构致密，固溶了较高的MgO，因此，选出的铁精矿品位不高，钛精矿中MgO和CaO含量高，给提取冶金带来一定困难。

攀枝花钒钛磁铁矿单独以矿物中的铁、钒、钛计算，都是低品位矿，规模大、品位低，丰而不富。虽大多可以露天开采，但矿石结构复杂，铁钒钛等元素相互共生，钛品位虽然较高，但铁钛致密结合，其工艺矿物学特点决定了仅靠选矿手段难以分离，铁精矿中钛含量高，难以用普通工艺冶炼。

从目前国内外钒钛磁铁矿资源开发利用的状况来看，鉴于钒钛磁铁矿石在有价元素品位低，不能直接提取，一般要先经选矿处理，然后再对选矿产品进行加工利用。通常的开发利用方法一般是先采用磁选的方法分选以钛磁铁矿为主要回收对象的钒钛磁铁精矿，然后再采用浮选、重选-电选、强磁选-电选或强磁选(或重选)-浮选等方法从尾矿中回收钛铁矿，得到钛铁矿精矿。硫化物一般是在选铁过程中采用浮选法进行回收。所回收的钒钛磁铁精矿主要用于提取铁和钒，钛铁矿精矿主要用于制取海绵铁和铁白粉，硫化物精矿主要是用来回收钴、镍及其氧化物，与此同时在钛、钒回收过程中回收钪、镓等有价元素。

目前，钒钛磁铁矿的选矿技术已日趋成熟，能够在生产应用中获得较好的经济效益，对于选矿产品的进一步加工利用因矿石的特殊性，尚存在一些问题需要解决，如钒钛磁铁精矿目前采用高炉法和电炉法仅能回收铁和钒，其中大量的钛无法回收，在钒钛磁铁矿资源分选所得三类主要产品中，钒钛磁铁精矿产品产率最高、主要有价元素富集程度最大，其加工利用水平决定了钒钛磁铁矿综合利用的整体水平。

采用高炉法对钒钛磁铁精矿进行回收，通常的只有，一半左右的TiO₂进入铁精矿，其余在选铁尾矿中“通过烧结”高炉冶炼，铁精矿中的钛绝大部分进入高炉渣，其中的TiO₂含量20%一26%(平均23%左右)，称为高钛型高炉渣，由于高钛高炉渣中的TiO₂的含量很高，导致高钛高炉渣的钛资源大量浪费，以攀枝花地区为例，高钛高炉渣的钛资源要占攀枝花地区钛资源总量的50%左右。尾渣的不断堆积，不仅对生态环境造成了污染，而且浪费了钛资源。而目前对于高钛高炉渣的利用存在不足，除少量用于建筑材料外，大部分仍堆积在渣场。而钛作为一种具有巨大经济价值和战略价值的资源，如果大量被用作建筑材料，或者堆积于渣场，必然造成钛资源的严重浪费。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是：提供了一种采用真空条件下碳热还原钒钛磁铁精矿，在固态条件下实现钛与铁的分离，有效回收钛资源的钒钛磁铁精矿直接还原多梯度提取工艺。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 钒钛磁铁精矿直接还原多梯度提取工艺，包括如下步骤：

1）压球：选取铁矿粉和煤粉，并将铁矿粉和煤粉研磨，研磨后的颗粒粒度小于200目的铁矿粉的质量占铁矿粉总质量的90%以上，研磨后的颗粒粒度小于200目的煤粉的质量占煤粉总质量的90%以上；将铁矿粉、煤粉按C/O=1~1.3的比例混匀（随着配碳量增加，碳的气化速度增大，CO分压增大，促进铁氧化物的还原；但配碳量过大，未反应的碳会阻碍铁的扩散凝聚，阻碍渣与金属分离），再添加膨润土作为粘接剂，膨润土粘结性强，价格便宜，加热失水后利于碳热反应发生。粘接剂的添加量占铁矿粉、煤粉总质量的2%或3%，最后将铁矿粉、煤粉和膨润土压制成直径为20或30mm球，所得球在200或230℃的恒温干燥箱中干燥3或4h，以除去球中的水分和粘结剂； 

2）真空还原；先向高温电阻炉中充入氩气将高温电阻炉内的空气排出，然后将高温电阻炉升温至1400~1500℃；将经过步骤1）处理后球放入坩埚中，然后再将坩埚放入高温电阻炉内对球直接还原，还原过程中通氩气保护，还原时间为60或80min；保温30min，以保证碳热还原反应完全进行，取出坩埚并空冷；