发明方法具有如下特点：
[0021] ①目前大部分钛酸镁的固相反应制备方法都需要使用高纯度的原料，特别是 TiO2，而高纯度的TiO2都是是从含钛矿物中提取的，该提取过程本身就比较复杂。同时，制 备过程需要经过多次焙烧。本方法直接利用天然的含钛矿物一钛磁铁矿，省去了从天然矿 物制备TiO 2的过程，且其另一个主要原料含镁化合物也可以是镁品位高于43%的菱镁矿， 因此原料的来源广，成本低。
[0022] ②焙烧过程中使用成本低的煤粉作为还原剂，其主要作用就是通过不充分燃烧生 成CO还原气氛。由于焙烧过程中煤粉不与原料混合，因此对煤粉的质量没有严格要求。 [0023] ③加入的氧化钙和硫酸钠的混合添加剂可以明显降低焙烧所需的温度，并能促进 金属铁颗粒的长大，降低磁选是所需的磨矿细度，并可以显著提高杂质的去除率。
[0024] ④通过本方法除了可以制备纯度高的钛酸镁之外，还可以得到铁品位和回收率都 大于90%的直接还原铁，实现了钛磁铁矿资源的综合利用。
【附图说明】
[0025] 图1为球团与煤粉在坩埚中布料示意图，图中1、煤粉；2、压球；3、i甘埚及盖子。
[0026] 图2为用钛磁铁矿煤基还原一磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方法的原则流程 图。 具体实施例
[0027] 为更好地描述本发明，下面结合附图用实施例对本发明提供的方法作进一步详细 描述。
[0028] 实施例1
[0029] 某海滨钛磁铁矿经筒式磁选机分选后得到的磁选精矿（以下简称为试样）的多元 素分析见表1。其中含铁矿物主要为钛磁铁矿，基本不含脉石矿物，S、P的含量均较低，不含 V。试样所用还原剂煤的粒度为_2mm，煤质分析如表2所示
[0030] 表1试样（海滨钛磁铁矿磁选精矿）多元素分析
[0031]
[0032] 表2烟煤煤质分析结果
[0033]
[0034] 主要成分配比为：试样（磁选精矿）20g(-74 μπι占86. 5% );主要原料MgO的用量 为试样质量的25%;粘结剂CMC，用量为试样质量的0. 2%;此外添加试样质量分数2%的添 加剂，其主要成分为氧化钙和硫酸钠按1 :〇. 7的质量比配制的混合物；将这些成分混匀后 在压力SOkN条件下用模具压球放入坩埚并包埋在20g烟煤中（与试样质量比为1:1)，坩 埚用盖密封。逐渐升温至1300°C时保温120min，最后在室温下自然冷却得到焙烧球团。对 焙烧球团进行磨矿和磁选，一段磨矿细度为-74 μ m占76. 2%，磁选磁场强度为120kA/m ;得 到的磁性产品进行二段磁选，磁场强度100kA/m，磁选精矿即为直接还原铁产品，铁品位为 91. 87%，铁回收率为96. 42%。一段磁选的非磁性产品经过稀盐酸浸泡搅拌24h后用去离 子水冲洗，得到钛酸镁粉体。
[0035] 对得到的钛酸镁粉体进行了 XRD和XRF分析，其主要晶相为正钛酸镁，纯度为 99. 9%〇
[0036] 实施例2
[0037] 印尼某钛磁铁矿经湿式弱磁选后得到的试样的多元素分析见表3。其中含铁矿物 主要为钛磁铁矿，脉石矿物含量很少，含少量V。试样还原焙烧的还原剂为粒度-2mm的无烟 煤，煤质分析如表4所示
[0038] 表3试样（印尼某钛磁铁矿精矿）多元素分析
[0039]
[0040] 表4无烟煤煤质分析结果 [0041]
[0043] 在直接还原过程中，试样量为20g(-74 μπι占85. 0% );另一主要原料为MgO品位 为44. 56%的菱镁矿，用量为试样质量的26%;粘结剂为CMC，用量为试样质量的0. 25% ;此 外添加试样质量分数2. 4%的添加剂，其主要成分为氧化钙和硫酸钠按1 :0. 7的质量比配 制的混合物；将上述物料同时混匀后在压力SOkN条件下用模具压球放入坩埚并包埋在20g 无烟煤中，坩埚用盖密封。逐渐升温至1350°C时保温lOOmin，然后在室温下自然冷却得到 焙烧球团。对焙烧球团进行两段磨矿一磁选，一段磨矿细度为_74μπι占80.4%，一段磁选 磁场强度为120kA/m。得到的磁性产品进行再磨，磨矿细度为-74 μπι占86. 5%，然后在磁 场强度为95kA/m下进行磁选。磁选得到了品位为92. 38%、回收率为95. 04%的直接还原 铁粉。
[0044] -段磁选得到的非磁性产品经过稀盐酸浸泡搅拌24h后用去离子水冲洗，得到钛 酸镁粉体，对其进行了 XRD和XRF分析，其主要晶相为正钛酸镁，纯度99. 8%。
[0045] 实施例3
[0046] 云南某钛磁铁矿中含铁矿物主要为钛磁铁矿，有少量钛铁矿和黑云母。原矿经破 碎磨矿后进行湿式弱磁选，得到的磁选精矿（以下简称为试样）的多元素分析见表5。试样 所用还原剂为烟煤，粒度为-2mm，煤质分析如表6所示
[0047] 表5试样（海滨钛磁铁矿磁选精矿）多元素分析
[0048]
[0049] 表6烟煤煤质分析结果
[0050]
[0051] 主要成分配比为：试样（磁选精矿）2(^(-74μπι占85. 7%);主要原料MgO的用量 为试样质量的22% ;粘结剂CMC，用量为试样质量的0. 25% ;此外添加试样质量分数2. 5% 的添加剂，其主要成分为氧化钙和硫酸钠按1 :〇. 7的质量比配制的混合物；将这些成分混 匀后在压力SOkN条件下用模具压球放入坩埚并包埋在20g烟煤中（与试样质量比为1:1)， 坩埚用盖密封。逐渐升温至1350°C时保温120min，最后在室温下自然冷却得到焙烧球团。 对焙烧球团进行磨矿和磁选，一段磨矿细度为-74 μ m占82 %，磁选磁场强度为120kA/m ;得 到的磁性产品进行二段磁选，磁场强度101. 5kA/m，磁选精矿即为直接还原铁产品，铁品位 为91. 64%，铁回收率为95. 03%。一段磁选的非磁性产品经过10%稀盐酸浸泡搅拌24h后 用去离子水冲洗，得到钛酸镁粉体。
[0052] 对得到的钛酸镁粉体进行了 XRD和XRF分析，其主要晶相为正钛酸镁，纯度为 99. 86 % 〇
【主权项】
1. 一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方法，其特征在于：在焙 烧温度1250~1350°C下，以钛磁铁矿为原料，采用直接还原焙烧一磁选法生成钛酸镁和直 接还原铁；首先对钛磁铁矿进行磁选，除去其中的脉石矿物，得到的磁选精矿为主要原料， 另一主要原料是含镁的化合物；在原料中加入一定量的添加剂和粘结剂，然后进行压球； 焙烧过程中使用的还原剂为煤粉，还原剂煤粉的用量与磁选精矿质量的比例为1:1 ; 焙烧之后得到的焙烧矿经过破碎、两段磨矿和磁选，获得直接还原铁粉和非磁性产品， 经过稀盐酸进一步除杂获得纯钛酸镁粉体。2. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的工 法，其特征在于钛磁铁矿需先进行细磨、-74ym占钛磁铁矿80wt%以上，然后采用湿式弱 磁选去除脉石矿物，得到的磁选精矿作为原料进行直接还原焙烧。3. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的工 艺方法，其特征在于另一主要原料为含镁的化合物为氧化镁、碳酸镁、或镁品位大于43%的 菱镁矿，添加量为磁选精矿质量的20~30%。4. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的工 艺方法，其特征在于加入的添加剂的成分为氧化钙和硫酸钠按1 :〇. 7的质量比配制的混合 物，添加剂的用量为磁选精矿质量的1. 5%~2. 5%。5. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方 法，其特征在于主要原料和添加剂与有机粘结剂混匀压球过程中有机粘结剂的添加量为磁 选精矿质量的〇. 2%~0. 4%。6. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方 法，其特征在于直接还原焙烧的还原温度为1250~1350°C，还原时间为90~120min。7. 如权利要求1所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方 法，其特征在于直接还原焙烧后的焙烧产品经过自然冷却和破碎后在球磨机中进行两段磨 矿和磁选，第一段磨矿细度-74ym占75%以上，第一段磁选场强范围在110~120kA/m， 得到两个产物：磁性产品和非磁性产品；得到的磁性产品根据解离度情况判断是否需要再 磨，磨矿产品在磁场强度为80~100kA/m的条件下进行磁选，得到铁品位在90%以上，铁回 收率在95 %以上的直接还原铁产品。8. 如权利要求1或7所述的一种用钛磁铁矿煤基还原磁选生产钛酸镁和直接还原铁的 方法，其特征在于第一段磁选得到的非磁性产品需用10%的稀盐酸进行反复浸泡、搅拌和 冲洗，去除其中的杂质成分，获得以正钛酸镁为主晶相的钛酸镁粉体。
【专利摘要】一种用钛磁铁矿煤基还原—磁选生产钛酸镁和直接还原铁的方法，属于资源利用领域。本发明利用钛磁铁矿经过弱磁选除杂、直接还原焙烧和多段磨矿磁选得到以正钛酸镁为主晶相的钛酸镁粉体和直接还原铁粉，实现了对钛磁铁矿中有价金属的综合利用。本发明使用成本低的钛磁铁矿和菱镁矿作为主要原料，方法简单，原料来源广泛、用量小、成本低。采用煤为还原剂，对煤质没有要求；焙烧温度为1250～1350℃，比现有的固相反应法的焙烧温度低100～200℃，可实现钛酸镁制备与生成直接还原铁粉的同步完成，在保证正钛酸镁晶相以及直接还原铁品位和回收率的同时抑制有害元素进入产品并降低了焙烧温度；最终得到了纯度为99％以上的正钛酸镁粉体以及铁品位大于90％、回收率大于95％的直接还原铁粉。
【IPC分类】C21B13/00, C22B1/02, C01G23/00
【公开号】CN104894364
【申请号】CN201510254762
【发明人】寇珏, 孙体昌, 马友文, 耿超
【申请人】北京科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月18日