利用低品位鈮精礦制備鈮鐵合金與稀土硫酸復鹽的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用低品位鈮精礦制備鈮鐵合金與稀土硫酸復鹽的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]中國的白云鄂博礦是世界上罕見的以稀土、鐵和鈮為主的多金屬共生礦；其中，鐵礦查明儲量14.68億t ;與鐵礦伴生稀土資源儲量4350萬t，居世界第一位；鈮資源儲量660萬t，居世界第二位。然而，由于白云鄂博礦中鈮礦物和稀土礦物的品位低、嵌布粒度細、礦物種類多且與其他礦物共生關(guān)系密切的復雜礦相特征，在開采過程中大量的鈮和稀土隨尾礦被大量堆棄，造成了白云鄂博礦稀土總的利用率不足10%，而鈮更是完全未得到利用；因此，實現(xiàn)尾礦中的稀土和鈮等資源的回收利用，將具有極高的經(jīng)濟價值和重要的戰(zhàn)略意義。
[0003]包鋼曾以含鈮平爐渣或中貧含鈮礦為原料，采用高爐-轉(zhuǎn)爐-電爐-電爐處理工藝冶煉鈮鐵合金，但此工藝需要四座大型高溫冶煉設(shè)備，生產(chǎn)成本過高，已被淘汰；隨著鈮選礦工藝技術(shù)的進步，目前包鋼已能從白云鄂博稀選尾礦中選出Nb2O5含量為1。/『6%的鈮精礦；專利(ZL96111328.6)以低品位鈮精礦為原料，提出了二步電爐還原冶煉鈮鐵的方法，將鈮精礦添加焦粉和有機粘結(jié)劑后壓制成內(nèi)配碳球團，球團入第一步電爐進行選擇性預還原，得到的富鈮渣進第二步電爐深還原制備鈮鐵合金，為白云鄂博鈮的提取提供了新的思路；但在電爐內(nèi)的高溫(1350~1480°C)下碳會與鈮精礦中的鈮、鈦結(jié)合形成碳化物，碳化物易造成爐渣粘度過大，使得動力學條件變差，合金收得率降低，并且工藝過程使用兩座電爐，能耗極大，成本過高，難以實現(xiàn)工業(yè)化；方覺等采用回轉(zhuǎn)窯進行選擇性還原，并通過電爐熔分得到富鈮渣，隨后在第二步電爐內(nèi)還原冶煉鈮鐵合金；該法同樣使用兩座電爐，能耗過高，且回轉(zhuǎn)窯對球團強度要求較高，球團制備過程需加入大量粘結(jié)劑，增加成本的同時使得后續(xù)冶煉過程渣量過大。
[0004]目前，尚無能真正經(jīng)濟、有效的實現(xiàn)白云鄂博尾礦中有價金屬元素分離提取的綜合利用工藝技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有低品位鈮精礦回收利用技術(shù)上存在的上述問題，本發(fā)明提供一種利用低品位鈮精礦制備鈮鐵合金與稀土硫酸復鹽的方法，通過將低品位鈮精礦與煤粉混合后進行選擇性焙燒，然后磁選分離鐵粉，在浮選尾礦中的殘余煤粉，浮選尾礦與還原劑冶煉還原成鈮鐵合金和稀土渣，稀土渣用硫酸浸出形成稀土硫酸復鹽，在簡化工藝的同時，獲得鐵精礦、銀鐵合金和稀土硫酸復鹽，并提尚稀土的回收率。
[0006]本發(fā)明的利用低品位鈮精礦制備鈮鐵合金與稀土硫酸復鹽的方法按以下步驟進行:
1、準備煤粉和低品位鈮精礦作為原料，原料中低品位鈮精礦中的鐵與煤粉中的碳的摩爾比為1: (1.1~2)，將原料加水混合均勻后造球，再烘干去除水分，獲得含碳球團； 2、將含碳球團在1000~1300°C還原焙燒15~30min，制成焙燒物料；
3、將焙燒物料破碎后濕磨至粒度<0.074 mm，然后在50~150mT的磁感應(yīng)強度下磁選分離，獲得鐵精礦粉和磁選尾礦；
4、將磁選尾礦加水制成重量濃度為20~30%的礦漿，再放入浮選機，加入捕收劑和起泡劑后進行浮選，獲得浮選精礦和浮選尾礦；
5、向浮選尾礦中加入還原劑和化渣劑，然后在1500~1700°C進行電弧冶煉，制成鈮鐵合金和稀土渣；所述的還原劑為硅鐵合金、鋁粉、鋁硅鐵合金或硅鈣合金，加入量按還原劑中的鋁、硅和/或鈣將浮選尾礦中的鐵氧化物和鈮氧化物全部還原所需用量的120~130% ;所述的化渣劑為白云石或石灰石，加入量為浮選尾礦總重量的8~12% ；
6、將稀土渣磨細至粒度彡0.074 mm，然后用重量濃度為50~80%的硫酸溶液浸出，浸出溫度為110~160°C，浸出時間為2~5h，浸出完成后過濾分離獲得浸出液和浸出渣；
7、將浸出液加水稀釋至pH在0.5~1，獲得稀釋液；
8、向稀釋液中加入氯化鈉，加入量按氯化鈉與稀釋液中的稀土元素的摩爾比為(1.3-1.6):1，再加熱至90±3°C沉淀至少2h，過濾獲得固相沉淀；將固相沉淀烘干后即為稀土硫酸復鹽。
[0007]上述的低品位鈮精礦的鐵品位TFe為44~56%，按重量百分比含F(xiàn)eO 1.3-2.5%，S12 5-8%, Nb2O5 1.3-4%, REO 1.5?3%，粒度彡 0.096mm。
[0008]上述的煤粉按重量百分比含固定碳70~75%，粒度為彡0.074mm。
[0009]上述的含碳球團為柱形，直徑在19~21mm，高度在15~20mm，步驟I中造球壓力為40?50MPa。
[0010]上述的捕收劑為煤油或輕柴油，加入量按每噸礦漿加入1000~2000g，起泡劑為仲辛醇、正丁醇或2#油，加入量按每噸礦漿加入300~700g。
[0011 ] 上述方法中，浮選時加入捕收劑攪拌Imin混合均勾，再加入起泡劑攪拌Imin混合均勾，然后浮選3~5min。
[0012]上述的稀土硫酸復鹽為NaRE (SO4) 2.2Η20。
[0013]上述的鐵精礦粉的鐵品位TFe在83~88%，直接作為煉鐵原料。
[0014]上述的鈮鐵合金按重量百分比含鈮17~25%，雜質(zhì)重量含量在10%以下。
[0015]上述的浮選精礦為煤粉，返回到步驟I中循環(huán)使用。
[0016]上述方法鈮的回收率為81~85%，稀土的回收率為92~96%，鐵的回收率為75~80%，煤粉的回收率為95%以上。
[0017]上述步驟5的反應(yīng)式為 Si/Al/Ca+Fe0+Nb205— Fe+Nb+ S1 2/Al203/Ca0。
[0018]本發(fā)明的優(yōu)點在于:適用于鐵含量較高而鈮、稀土等含量較低，且多種金屬礦物相互共生的低品位鈮精礦，能夠?qū)崿F(xiàn)低品位鈮精礦中多種有價金屬資源的綜合回收利用，制備出鈮鐵合金和稀土硫酸復鹽；還原焙燒過程以轉(zhuǎn)底爐為反應(yīng)器，爐溫可達1000~1300°C，采用高溫快速還原在15~30min內(nèi)金屬化率可達75~85%，球團入爐后靜止不動，避免了回轉(zhuǎn)窯等直接還原設(shè)備中球團的翻滾和跌落，對球團強度要求較低，造球過程可不加或稍加粘結(jié)劑，因此降低了成本、球團粉化及后續(xù)熔煉過程的渣量，且轉(zhuǎn)底爐工藝設(shè)備簡單、投資少、能耗低；還原焙燒后以磁選代替電爐熔分除鐵，以一步電爐完成實現(xiàn)鈮鐵合金的冶煉，大大降低了能耗；通過浮選實現(xiàn)了磁選尾礦中殘余煤粉的回收利用，同時在合金冶煉過程采用不含碳的金屬還原劑，從而有效避免了合金冶煉過程中煤粉或其他碳質(zhì)還原劑與鈮、鈦等反應(yīng)生成碳化物，提高了合金收得率和生產(chǎn)效率；所得鐵精粉可作為優(yōu)質(zhì)的煉鐵原料，鈮鐵合金可用作煉鋼過程的合金添加劑，稀土渣經(jīng)過硫酸浸取后制備出稀土硫酸復鹽。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的利用低品位鈮精礦制備鈮鐵合金與稀土硫酸復鹽的方法流程示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例1中的鈮鐵合金外觀圖；
圖3為本發(fā)明實施例1中的稀土硫酸復鹽的SEM圖；
圖4為本發(fā)明實施例1中的稀土硫酸復鹽的EDS圖。
【具體實施方式】
[0020]本發(fā)明實施例中采用的低品位鈮精礦為包鋼從白云鄂博礦浮選稀土后的尾礦中選鈮所得。
[0021]本發(fā)明實施例中采用的煤粉為市購產(chǎn)品。
[0022]本發(fā)明實施例中采用的焙燒設(shè)備為轉(zhuǎn)底爐。
[0023]本發(fā)明實施例中采用的濕磨設(shè)備為球磨機。
[0024]本發(fā)明實施例中采用的磁選設(shè)備為濕式圓筒式磁選機。
[0025]本發(fā)明實施例中采用的浮選設(shè)備為充氣攪拌式浮選機。
[0026]本發(fā)明實施例中采用的電弧冶煉采用的設(shè)備為10kVA電弧爐。
[0027]本發(fā)明實施例中采用的硅鐵合金、鋁粉、鋁硅鐵合金和硅鈣合金為市購產(chǎn)品。
[0028]本發(fā)明實施例中采用的煤油、輕柴油、仲辛醇、正丁醇和2#油為市購產(chǎn)品。
[0029]本發(fā)明實施例中采用的氯化鈉和硫酸為市購產(chǎn)品。
[0030]本發(fā)明實施例中的含碳球團為柱形，直徑在19~21mm，高度在15~20mm。
[0031]本發(fā)明實施例中產(chǎn)品觀測采用的設(shè)備為Ultra Plus型場發(fā)射分析掃描電鏡(SEM)及X射線能譜儀(EDS)。
[0032]實施例1
準備煤粉和低品位鈮精礦作為原料，低品位鈮精礦的鐵品位TFe為44%，按重量百分比含F(xiàn)eO 1.3%，S12 8%, Nb2O5 4%, REO 3%，粒度彡0.096_，煤粉按重量百分比含固定碳70%，粒度為< 0.074mm ;原料中低品位鈮精礦中的鐵與煤粉中的碳的摩爾比為1:1.1，將原料加水混合均勻后造球，再烘干去除水分，獲得含碳球團；造球壓力為40MPa ;
將含碳球團在1000°C還原焙燒30min，制成焙燒物料；
將焙燒物料破碎后濕磨至粒度< 0.074 mm，然后在50mT的磁感應(yīng)強度下磁選分離，獲得鐵精礦粉和磁選尾礦；鐵精礦粉的鐵品位TFe在83%，直接作為煉鐵原料；
將磁選尾礦加水制成重量濃度20%的礦漿，再放入浮選機，加入捕收劑和起泡劑后進行浮選，獲得浮選精礦和浮選尾礦；捕收劑為煤油，加入量按每噸礦漿加入1000g，起泡劑為仲辛醇，加入量按每噸礦漿加入300g ;浮選時加入捕收劑攪拌Imin混合均勻，再加入起泡劑攪拌Imin混合均勻，然后浮選5min ;