利用煅燒、氧化堿浸、酸洗及重選釩鈦磁鐵精礦的方法
【專利說明】
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及一種釩鈦磁鐵精礦的選礦工藝，尤其涉及一種利用煅燒、氧化堿浸、酸 洗及重選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素的復(fù)合礦，是以含鐵、釩、鈦為主的共生的磁鐵礦。 而釩鈦磁鐵精礦是釩鈦磁鐵礦經(jīng)過選礦獲得的產(chǎn)物之一，其中釩以類質(zhì)同象賦存于鈦磁鐵 礦中，置換高價(jià)鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe 3O 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2Fe O · Ti O 2、鈦鐵礦Fe O · Ti O 2、鋁鎂尖晶石（Mg, Fe) ( A 1，F(xiàn)e)2 O 4】形成的復(fù)合體。例如，中 國(guó)攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦和選鐵后的釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果 見表1，釩鈦磁鐵礦原礦和釩鈦磁鐵礦精礦物相分析結(jié)果分別見表2和表3。
[0004] 表1中國(guó)攀枝花地區(qū)密地選礦廠原礦和釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果
表2中-攀枝花1地區(qū)密I也選礦凡鈦"鐵礦原1礦鈦、^化學(xué)物g分析結(jié)1果
表3中國(guó)攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦精礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
世界上釩鈦磁鐵礦資源豐富，全世界儲(chǔ)量達(dá)400億噸以上，中國(guó)儲(chǔ)量達(dá)98. 3億噸。釩 鈦磁鐵礦石中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，礦石中的Ti O 2主要賦存于粒狀鈦鐵礦和鈦磁鐵 礦中。一般情況下，約57 %的鈦賦存于鈦磁鐵礦（mFeTi O ^nFe3O 4)中，約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦（FeTi O 3)中，由于釩鈦磁鐵礦礦石組成復(fù)雜，性質(zhì)特殊，因而這類礦石的綜合 利用是國(guó)際一直未徹底解決的一大難題。釩鈦磁鐵礦礦物的這種賦存特點(diǎn)決定了采用物理 選礦方法無法從礦石的源頭實(shí)現(xiàn)鈦、鐵的有效分離，造成釩鈦磁鐵礦石經(jīng)物理選礦后，鐵精 礦品位低（TFe〈55%)，鐵精礦中的鈦在煉鐵過程完全進(jìn)入高爐渣（Ti O 2含量達(dá)22%以上） 形成玻璃體，Ti O 2失去了活性而無法經(jīng)濟(jì)回收，同時(shí)，鈦回收率低只有18%。因此用物理 的選礦方法選別鈦鐵礦石大大降低了鈦和鐵單獨(dú)利用的價(jià)值。
[0005] 中國(guó)是世界上第一個(gè)以工業(yè)規(guī)模從復(fù)雜釩鈦磁鐵礦中綜合提取鐵、釩、鈦的國(guó)家， 但由于一般的物理方法不能從根本上改變鐵、鈦致密共生的賦存特性，因此，采用通常的重 選法、磁選法、浮選法等物理選礦方法進(jìn)行鈦、鐵分離，效率低，很難選出品位高而雜質(zhì)少的 鈦精礦或鐵精礦；同時(shí)，TiO 2回收效率不高，釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)過選礦分離后，約54%的TiO2 進(jìn)入鐵精礦，這些TiO2經(jīng)高爐冶煉后幾乎全部進(jìn)入渣相，形成TiO 2含量20~24%的高爐 渣；另外，由于鐵精礦中的S、Si、Al等雜質(zhì)含量也過高，上述原因不僅造成冶煉高爐利用系 數(shù)低、能耗大、鈦資源浪費(fèi)，而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0006] CN2011100879566公開了 "一種鈦鐵礦的選礦方法"，是將釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)磨礦、 堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選得到鈦精礦和鐵精礦的方法。該方法將含鐵32. 16%和含 Ti0212. 11%的f凡鈦磁鐵礦原礦通過磨礦、堿浸預(yù)處理、過濾、再磨礦后磁選處理，形成了含 鐵59. 30%鐵精礦和含Ti0220. 15%的鈦精礦。由于該方法是針對(duì)鈦鐵礦原礦而言，原礦Si02、 A1203、CaO、MgO等脈石礦物含量高，堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、Al 2O3等礦物身上，堿浸 過程中形成了與鈦相似的堿浸后化合物，堿浸鈦鐵原礦消耗的NaOH堿量是469Kg/t原礦， 成本高；而且鈦鐵原礦堿浸后形成的鈦化合物，與石英等脈石礦物堿浸后形成的硅的化合 物，要想在后續(xù)的磁選中實(shí)現(xiàn)有效分離是十分困難的，這也制約了鈦鐵原礦堿浸后鐵精礦 品位和鈦精礦品位的提高。同時(shí)，該方法采用兩次磨礦過程改變礦物表面物理化學(xué)性質(zhì)，增 加了該方法的復(fù)雜程度和工序成本?？傊?，用該種方法過程復(fù)雜，而且處理過程中堿消耗量 大、成本高；同時(shí)，無法獲得更高品位的鐵精礦和鈦精礦。
[0007] CN201310183580. 8公開了"一種濕法處理釩鈦鐵精礦制備鈦液的方法"，提出了用 鹽酸洗分離鈦鐵的方法。該發(fā)明為濕法處理釩鈦磁鐵精礦制備鈦液的方法，包括釩鈦磁鐵 精礦鹽酸浸取、熔鹽反應(yīng)、再酸洗、硫酸酸溶、過濾等獲得鈦液等過程，該方法主要是針對(duì)提 取鈦精礦，其工藝過程復(fù)雜，鹽酸浸取過程中需用鹽酸與鐵和釩反應(yīng)溶解進(jìn)濾液中，消耗大 量鹽酸，成本高；同時(shí)，熔鹽過程中用NaOH與鈦和硅反應(yīng)消耗堿。另外，由于該方法浸取過 程中使用了鹽酸，鹽酸中氯離子對(duì)設(shè)備腐蝕大，不易工業(yè)化生產(chǎn)。該方法主要適用于高釩低 鐵含量的低貧釩鈦磁鐵精礦中鈦的回收利用。
[0008] 中國(guó)專利201210137458. 2公開了 "釩鈦磁鐵礦中回收釩的方法"中，采用鈣化焙 燒-碳酸化浸出回收釩鈦磁鐵礦中的釩，得到的含鈣鐵礦渣的燒結(jié)球團(tuán)可以直接應(yīng)用于高 爐冶煉；從而有效地解決了釩鈦磁鐵礦中釩的回收，并不會(huì)對(duì)后續(xù)的高爐冶煉造成影響； 回收釩后得到的結(jié)晶母液可回收鉻，從而更加有效地實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦的綜合利用。該方法 雖然應(yīng)用了鈣化焙燒的方法，但無堿浸、磁選工藝，酸洗是弱酸性的碳酸化的，與硫酸強(qiáng)酸 的作用機(jī)理明顯不同。
[0009] CN201410164297. 5公開了一種"利用煅燒、堿浸、酸洗及重選再選釩鈦磁鐵精 礦的方法"，該發(fā)明將釩鈦磁鐵精礦按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO,然后在800°C~ 1400°C的溫度下進(jìn)行煅燒20~60分鐘，再將煅燒產(chǎn)品置于堿溶液中堿浸，再將過濾后的堿 浸濾餅于H 2SO4溶液中酸洗，再將酸浸濾餅進(jìn)行重選，分別得到TFe含量為65%~68%的鐵 精礦，TiO 2含量為60%~80%的鈦精礦。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩鈦磁鐵精礦進(jìn)行高效選別，但由 于反應(yīng)中單純采用堿浸，在300~370°C溫度下反應(yīng)0. 5~5小時(shí)，化學(xué)反應(yīng)溫度較高，時(shí)間 較長(zhǎng)，且反應(yīng)后SiO2* TiO 2含量高達(dá)3%，雜質(zhì)含量較高，致使高爐利用系數(shù)降低，增加了煉 鐵成本；同時(shí)，該發(fā)明方法中堿耗較高，鈦酸鈉或鈦酸鉀產(chǎn)率較低致使鈦資源利用率不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了克服上述選礦方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在物理和化學(xué)選礦 方法有效結(jié)合的基礎(chǔ)上，提供一種成本低、回收質(zhì)量和效率高且操作性好的利用煅燒、氧化 堿浸、酸洗及重選釩鈦磁鐵精礦的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵進(jìn)行高效分離，提 尚了入爐如鐵品位，減少進(jìn)入尚爐TiO 2、S、Si、Al等雜質(zhì)的含量，提尚尚爐利用系數(shù)，減少尚 爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，提高了 1102資源綜合利用率，同時(shí)降低了 NaOH或KOH消 耗量，減少了環(huán)境污染。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明的一種利用煅燒、氧化堿浸、酸洗及重選釩鈦磁鐵精礦的方法，其特征在于包括 如下步驟： 1) 煅燒 將TFe含量范圍為50%~55%，TiO2含量范圍為10%~15%，SiO2含量為3%~6%、 Al2O3含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO， 在800°C~1400°C的溫度下進(jìn)行煅燒20~60分鐘，形成煅燒產(chǎn)品A ; 2) 氧化堿浸 將步驟1)中的煅燒產(chǎn)品A置于質(zhì)量濃度為5%~52%的堿溶液中，加入氧化劑，然后在 220°C~330°C的溫度下堿浸反應(yīng)0. 5~2. 0小時(shí)，得濾液和堿浸濾餅B，所述的濾液給入回 收處理系統(tǒng)； 3) 酸洗 將步驟2)中的堿浸濾餅B加水制成固液質(zhì)量比為1:1~10的礦漿，再置于質(zhì)量濃度 為1%~10%的H2SO^液中，50°C~90°C條件下酸洗5~60分鐘，將酸洗反應(yīng)物進(jìn)行過濾， 得濾液和酸浸濾餅C，所述的濾液給入回收處理系統(tǒng)； 4)重選 將步驟3)中的酸浸濾餅C加水制成質(zhì)量濃度35%~40%的礦漿進(jìn)行重選，分別得到重 選精礦D、重選尾礦E及重選中礦F，所述的重選精礦D為TFe含量范圍為66%~69%的鐵 精礦，所述的重選中礦F為TiO 2含量范圍為60%~80%的鈦精礦，所述的重選尾礦E為SiO 2 含量范圍為55%~60%的最終尾礦。
[0012] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、KOH水溶液或NaOH和KOH混合水溶液中的任意一 種。
[0013] 所述的氧化劑為02或11 202, O2加入量為2〇~l2〇psi、H2O 2加入量為5〇~2〇Okg/t給 礦0
[0014] 所述的重選采用0 0. 6~0 1. 2米的螺旋溜槽進(jìn)行重選。
[0015] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是： 鍛燒過程利用CaO部分代替堿浸過程中堿液消耗，減少了后續(xù)堿浸工序中NaOH或KOH 的消耗量20%~30% ;由于CaO價(jià)格是NaOH價(jià)格的1/5~1/6,是KOH價(jià)格的1/20,因此可 大大降低生產(chǎn)成本。
[0016] 氧化堿浸的過程對(duì)釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、Al等元素進(jìn)行了化學(xué)反應(yīng)，形成了 相應(yīng)的鹽，使釩鈦磁鐵精礦中的鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F的形式。與釩鈦磁鐵精礦不同的是，鈦鐵礦 原礦中SiOjP Al 203的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩鈦磁鐵精礦中SiO 2和Al 203含量，其中鈦鐵礦原礦 中Si02>20%、Al 203>7%，釩鈦磁鐵精礦中Si02〈6%、Al20 3〈6%。在堿浸鈦鐵礦原礦過程中，由于 堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在SiO2、A120 3等礦物上，使得堿浸釩鈦磁鐵精礦比堿浸鈦鐵礦原礦 堿用量更少，同時(shí)O2的引入使含S化合物氧化，氧化了 FeTiO 3，加速了反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫 度，縮短了反應(yīng)時(shí)間，效果更好，大大降低能耗和設(shè)備投資。例如，煅燒后，用NaOH氧化堿浸 時(shí)，本發(fā)明消耗的堿量小于50kg/t精礦，比堿浸原礦消耗的堿量469kg/t原礦降低了 9倍 以上，比未通入O2的堿浸消耗的堿量降低了 l〇kg/t精礦；同時(shí)，02的引入使堿浸反應(yīng)溫度 最低降至220°C，反應(yīng)時(shí)間小于2小時(shí)。
[0017] 酸洗過程有效地溶解了堿浸后的Ti、Si、Al等含氧酸鹽和硫化物，使之與鐵精礦 解離。另外由于本發(fā)明采用硫酸進(jìn)行酸洗，反應(yīng)條件溫和，對(duì)設(shè)備腐蝕小，成本低，更利于工 業(yè)化生產(chǎn)。
[0018] 再加上重選，使鐵精礦品位由50%~55%提高到66%~69%，同時(shí)分離出的鐵精礦 中S含量大幅降低，由0. 50%以上降至小于0. 10%，SiO2含量由3%~6