利用氧化堿浸、脫泥及磁重聯(lián)合再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，尤其涉及一種利用氧化堿浸、脫泥及 磁重聯(lián)合再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，置換高價鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe30 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2FeΟ·?? 0 2、鈦鐵礦FeΟ·Ti0 2、鋁鎂尖晶石（Mg，F(xiàn)e) (Al，F(xiàn)e)20 4】形成的復(fù)合體。例如，中 國攀枝花地區(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中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果 表3中國攀枝花地區(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，全世界儲量達400億噸以上，中國儲量達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Ti0 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〇1^^1103*1^ 630 4)中，約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦（FeTi03)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決定了采用物理 選礦方法無法從礦石的源頭實現(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入高爐渣（Ti0 2含量達22%以上） 形成玻璃體，Ti0 2失去了活性而無法經(jīng)濟回收，同時，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利用的價值。
[0005]中國是世界上第一個以工業(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，Ti02回收效率不高，釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)過選礦分離后，約54%的Ti02 進入鐵精礦，這些Ti02經(jīng)高爐冶煉后幾乎全部進入渣相，形成TiO2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，而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴重。
[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、A1203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，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。總之，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，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)溶解進濾液中，消耗大 量鹽酸，成本高；同時，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]CN201410165798. 5公開了一種"利用堿浸、脫泥及磁重聯(lián)合再選釩鈦磁鐵精礦 的方法"，該發(fā)明將釩鈦磁鐵精礦置于堿溶液中，堿浸反應(yīng)后將堿浸濾餅加水配制成礦漿進 行脫泥作業(yè)，再將脫泥得到的沉砂加水制成礦漿進行磁選，再將磁選尾礦進行重選，分別得 至IJTFe含量范圍為63%~68%的鐵精礦、Ti02含量范圍為50%~70%的鈦精礦。該方法實 現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦進行高效選別，但由于反應(yīng)中單純采用堿浸，在280~370°C溫度下反 應(yīng)0. 5~5小時，化學(xué)反應(yīng)溫度較高，時間較長，且反應(yīng)后SiOjPTiO2含量高達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；該發(fā)明方法中消耗的堿量高達l〇〇kg/t精 礦，堿耗較高，且堿浸產(chǎn)物鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率小于80kg/T原礦，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】

[0009]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、工藝簡單，且操作性好的利 用氧化堿浸、脫泥及磁重聯(lián)合再選釩鈦磁鐵精礦的方法，實現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵進 行尚效分尚，提尚了入爐鐵品位，減少進入尚爐Ti02、S、Si、Al等雜質(zhì)的含量，提尚尚爐利 用系數(shù)，減少高爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，同時提高11〇2資源綜合利用率，減少環(huán)境 污染。
[0010] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的： 本發(fā)明的一種利用氧化堿浸、脫泥及磁重聯(lián)合再選釩鈦磁鐵精礦的方法，其特征在于 包括如下步驟： 1) 氧化堿浸 將TFe含量范圍為50%~55%，Ti02含量范圍為10%~15%，Si02含量為3%~6%、A1203 含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦，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小時，將反應(yīng)物進行過濾，得濾 液和堿浸濾餅A，所述的濾液給入回收處理系統(tǒng)； 2) 脫泥 將步驟1)中的堿浸濾餅A加水配制成質(zhì)量濃度為21%~25%的礦漿進行脫泥作業(yè)，得 到沉砂B和溢流C; 3) 磁重聯(lián)合選礦 將步驟2)中的沉砂B加水制成質(zhì)量濃度30%~34%的礦漿進行磁選，分別得磁選精礦D和磁選尾礦E; 再將磁選尾礦E加水制成質(zhì)量濃度36%~41%的礦漿進行重選，分別得重選精礦F和 重選尾礦G，所述的磁選精礦D為TFe含量范圍為65%~70%的最終鐵精礦，重選精礦F與 溢流C合并為Ti02含量范圍為50%~70%的最終鈦精礦，重選尾礦G為最終尾礦。
[0011] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、Κ0Η水溶液或NaOH和Κ0Η混合水溶液中的任意一 種。
[0012] 所述的氧化劑為02或H202，所述02加入量為20~120psi、H202加入量為50~200kg/ t給礦。
[0013] 所述的脫泥作業(yè)采用纟3~5米的脫泥斗進行脫泥作業(yè)。
[0014] 所述的磁選采用0. 12T~0. 15T的筒式磁選機進行磁選。
[0015] 所述的磁選采用0· 03T~0· 05T的磁力脫水槽進行磁選。
[0016] 所述的磁選分別采用0· 12T~0· 15T的筒式磁選機和0· 03T~0· 05T磁力脫水槽 進行兩段磁選。
[0017] 所述的重選采用00.6~0 1. 2米的螺旋溜槽進行重選。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點是： 氧化堿浸的過程對釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、A1等元素進行了化學(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SiOjPA1 203的含量遠遠高于釩鈦磁鐵精礦中SiO2和A1 203含量，其中鈦鐵礦原礦中 Si02>20%、Al203>7%，釩鈦磁鐵精礦中Si02〈6%、Al203〈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Si02、A1203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，同時〇 2的引入使含S化合物氧化，氧化了FeTi03，加速了反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫度， 縮短了反應(yīng)時間，效果更好，大大降低能耗和設(shè)備投資。例如，用NaOH氧化堿浸時，本發(fā)明 消耗的堿量小于90kg/t精礦，比堿浸原礦消耗的堿量469kg/t原礦降低了 5. 2倍以上，比 未通入〇2的堿浸消耗的堿量降低了l〇kg/t精礦；同時，02的引入使堿浸反應(yīng)溫度最低降至 220°C，反應(yīng)時間小于2小時。
[0019]另外，該方法中氧化堿浸的反應(yīng)產(chǎn)物為鈦酸鈉或鈦酸鉀，鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率 大于100kg/T原礦，鈦酸鈉或鈦酸鉀存在于最終產(chǎn)物鈦精礦中，由掃描電鏡觀察鈦精礦的 顯微結(jié)構(gòu)可知有大量晶須，如圖3和4所示。鈦酸鉀和鈦酸鈉的晶須具有優(yōu)異的性質(zhì)和廣 泛的應(yīng)用，主要的實用特征與性能為：具有優(yōu)良的顯微增強和填充能力；優(yōu)異的耐磨損及 摩擦滑動性能；優(yōu)良的表面平滑性及高的尺寸精度和穩(wěn)定性；成型性能好，對加工設(shè)備和 模具磨損??；鈦酸鉀晶須的市場價位6. 5~15萬/噸。鈦酸鉀和鈦酸鈉還廣泛用于藥芯焊 絲、不銹鋼焊條、低氫焊條、交直流兩用焊條。作為焊條添加劑，鈦酸鈉的市場價位1. 8萬/ 噸，該方法有效提高了Ti02資源綜合利用率。
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