专利名称：利用钛矿生产富钛料的方法
技术领域：
本发明属于钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)金属矿物选冶方法，特别是从岩矿型钒钛磁铁矿表内矿、表外矿和风化矿制造钢铁产品、提取硫酸法钛白粉厂使用的高品位酸溶性富钛料及氯化法钛白粉厂使用的含碳金红石富钛料和钒铬产品并综合利用其它有价元素的选冶方法。
背景技术：
在自然界钛资源通常以氧化物状态和其他金属氧化物，特别是和氧化铁形成固溶体(金红石)，或者独立矿物(钒钛磁铁矿、钛砂矿等)。本发明所称钛矿是指具有工业价值的钛矿床(原生钒钛磁铁矿和钛砂矿)，即边界品位原生矿(钒钛磁铁矿)TiO2≥5％～6％、钛砂矿(钛铁矿)矿物≥10kg/m3的钛矿床。原生钒钛磁铁矿中的钛赋存在钛磁铁矿和钛铁矿二种目的矿物中，钒钛磁铁矿的TiO2以钛铁矿(FeO·TiO2)和钛铁晶石(2FeO·TiO2)为客晶矿物与主晶矿物磁铁矿(FeO·Fe2O3)呈类质同象存在，用机械物理的选矿方法不能将铁、钛分离。这种钒钛磁铁矿储量巨大，在开采利用时将占地质储量70％的TFe＜23％低品位矿、表外矿和风化矿当采矿废石排弃。实际这些采矿废石连同表内矿中富矿、中矿一样认定为铁和钒资源的同时主要确认它为钛资源。钒钛磁铁矿作为钛矿资源用于生产钛白、金属钛和其它钛系列产品。通常原生钒钛磁铁矿首先进入选铁厂，经磁选使强磁性的钛磁铁矿和弱磁性的钛铁矿、硫化物及硅酸盐矿物分离成为含钒钛铁精矿。这种铁精矿作为炼铁原料进入高炉—氧气转炉钢铁冶炼流程(如我国的攀枝花钢铁(集团)公司，俄罗斯的秋索夫冶金工厂等)，或铁的直接还原流程生产钢铁产品。由于含有～0.3％的V2O5而具有较高经济价值，在炼钢过程中可产出钒渣，是钒产品的重要原料。但铁选厂分选出的钒钛铁精矿中仍然还存在2％～6％的粒状钛铁矿，此外钛磁铁矿中钛、铁类质同象存在，选矿方法无法分离，这是一些钒钛铁精矿铁低钛高TiO2＞12％的主要原因之一，造成后续钢铁冶炼过程的巨大困难。鉴于钒钛磁铁矿精矿含钛量占原矿含钛总量的比重很大，以攀枝花兰尖矿区为例，其占有率超过50％～60％，对于一个以钒钛磁铁矿为主要炼铁原料的攀枝花钢铁公司来说，这一部分伴随铁矿物开采下山进入高炉冶炼的二氧化钛，其绝对数量每年可高达60万吨～70万吨TiO2，但是这种钒钛铁精矿含钛品位低，加上钢铁冶炼工艺的要求，特别是高炉—转炉流程，在高炉配料中需要添加酸性溶剂和碱性溶剂，使产出的钛渣二氧化钛含量不超过25％，高炉冶炼才能顺行，以致迄今尚无工业化的方法从钛渣中提取钛产品和大量利用这种钛渣的方法，造成每年约350万吨这种钛渣的堆集，形成巨大的环境压力。
由于进入直接还原流程的含钒钛铁精矿，所产钛渣含TiO2通常＜60％，难于进入现有制造人造金红石的过程，所以至今没有用类似钒钛铁精矿这样低品位钛资源为原料成功的提取含碳人造金红石富钛料的方法，用于氯化法钛白粉厂生产氯化法金红石钛白、海绵钛、钛材等。
选铁厂采用一段磨矿一次磁选回收钛矿中钛磁铁矿，选铁厂尾矿作为选钛厂原矿，采用重选——电选流程回收+0.074mm粒状钛铁矿，采用强磁——浮选流程回收-0.075mm粒状钛铁矿，生产TiO247％钛精矿，选钛厂钛(TiO2)回收率20％，从采矿计算到钛精矿，现在钛回收率3.95％。低品位钛精矿(TiO243％～53％)用于硫酸法钛白粉厂生产硫酸法钛白，“三废”排放量特大，环境污染极为严重。生产一吨二氧化钛，要副产绿矾(7水硫酸亚钛)2.5～4t、20％废硫酸7～11t、酸性废水100～250t、酸性含尘废气15000～20000m3、废渣0.2～0.3t(干基计)。生产一吨二氧化钛，需4t左右硫酸，除了生成硫酸亚铁耗用部分硫酸，其余硫酸全部变成废水、废气、废渣，如此大量废物的排放量，其它化工产品几乎没有。硫酸法钛白粉厂迫于“三废”治理，急切需要用高品位酸溶性富钛料为原料。国内外用岩矿(原生矿)或钛砂矿电冶炼生产酸溶性富钛料，二氧化钛品位只有TiO241％～72％，至今没有生产高品位TiO275％～92％的酸溶性富钛料。
矿山开采钒钛磁铁矿，将占地质储量约70％的低品位矿、表外矿和风化矿当采矿废石排弃，攀西地区每年约有1000多万吨钛矿资源当采矿废石排弃。
发明内容
本发明的目的一是将目前钒钛矿入选铁品位由TFe34％～40％，降低到TFe22％～30％，降低原矿入选铁品位TFe10％，三种目的矿物(钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物)混合选冶；二是钛回收率由目前的3.95％提高到70％(从采矿计算到钛铁精矿)、铁回收率由目前的56.99％提高到70％(从采矿计算到铁水)、钒回收率由目前的26.83％提高到70％(从采矿计算到钒渣)；三是节约资源、保护资源，合理开发综合利用钒钛资源，将目前当作采矿废石排弃的占钒钛矿地质储量70％的低品位矿、表外矿、风化矿全部回收利用；四是生产TiO275％～92％适合于硫酸法钛白粉厂使用的酸溶富钛料；五是生产TiO2＞92％～96％适合于氯化法钛白粉厂使用的低钙镁含碳金红石富钛料；六是目前攀枝花钢铁公司开发利用攀西钒钛磁铁矿以铁为主，生产50吨铁才副产一吨二氧化钛，钛铁比1/50。攀枝花金钛高科技有限责任公司实施该专利开发利用攀西钒钛磁铁矿以钛为主，综合平衡回收铁、钒、铬等其它有价元素，钛铁比1/3，生产一吨二氧化钛，副产3吨铁。攀西钒钛磁铁矿(钒钛矿)实质是钛矿。
本发明通过下述技术方案予以实现钒钛磁铁矿(或钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后再经磁化焙烧阶段磨选，使脉石矿物分离得钛铁精矿(或钛砂精矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)和碳质还原剂混匀后造球团进行预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉冶炼生产TiO2＞68％的高钛渣(熔分钛渣)和半钢(合金铁水)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法提取分离钒铬，高钛渣(溶分钛渣)隔绝空气冷却经破碎磨矿重力选矿后，将二氧化钛品位提高到TiO275％～92％，用雷蒙磨粉碎至细度0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料，高钛渣(熔分钛渣)进入钛渣的火法冶金选矿过程，生产出人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)和微晶玻璃。为提高金红石富钛料在氯化沸腾炉(流态化床)的氯化率、钛的利用率和防止氯化熔盐堵塞氯化沸腾炉孔网，将煤渗入到金红石富钛料中，配加粘结剂(木浆等)混匀造粒，焙烧后隔离空气或通入隋性气体冷却后，筛分成+0.3mm～1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
本发明的方法包括如下的工艺步骤(A)、+70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)中三种目的矿物(钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物)混合选冶，其特征在于经预先筛分机(1)，电磁辊(2)粗选，电磁辊(3)扫选排弃尾矿1，预选矿石经预先及检查筛分机(4)，+10mm矿石进细碎机(5)，-10～0mm矿石经脱磁后进入一段磨矿机(6)磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。
(B)、+70mm风化矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)中三种目的矿物(钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物)混合选冶，其特征在于经隔筛(8)，+70mm矿块经碎石机(9)破碎到-70～0mm，经洗矿机(10)洗矿，+10mm矿石进入细碎机(5)，-10mm矿石进入第一段磨矿机(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机(6)再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。
(C)、按磁化焙烧阶段磨选“磨矿-重选-弱磁选-磁化焙烧-磨矿-重选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，其特征在于-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，大于3mm的矿石返回磨机(6)再磨，小于3mm的矿石进入重力选矿机(11)粗选，排弃尾矿2得粗精矿1，中矿经弱磁选机(12)粗选得粗精矿2，弱磁选尾矿脱磁、过滤干燥(13)后进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1、粗精矿2进入二段磨机(15)细磨，二段磨机排矿经脱磁螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿石返回磨机(15)再磨，-0.15mm已单体解离的矿物(目的矿物和脉石矿物)经重力选矿机(17)进行第二次重选粗选，得精矿3和尾矿3，重选中矿经一次中场强磁选机(18)粗选得精矿1，中场强磁选尾矿脱磁经二次中场强磁选机(19)扫选排弃尾矿1得精矿5，精矿3、精矿1和精矿5混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
(D)、按磁化焙烧阶段磨选“磨矿-弱磁选-强磁选-磁化焙烧-磨矿-弱磁选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，其特征在于-70mm钛矿(钒钛磁铁矿或钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨矿机(6)再磨，-3～0mm矿石进入弱磁选机(12)粗选得粗精矿1和粗精矿2，粗精矿2脱磁进入第一次中场强磁选机(18)排弃尾矿2得粗精矿3，粗精矿3过滤干燥(13)进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1进入第二段磨机(15)细磨，第二段磨机排矿经螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿返回二段磨矿机(15)再磨，-0.15mm矿石经弱磁选机(12)得精矿4，弱磁选尾矿经脱磁进入第二次中场强磁选机(19)得精矿5，二次中场强磁选机(19)尾矿经脱磁进入第三次中场强磁选机(20)排弃尾矿3得精矿6，精矿4、精矿5和精矿6混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
(E)、磁化焙烧阶段磨选生产的钛铁精矿(或钛砂矿)电炉冶炼生产高钛渣(熔分钛渣)，其特征在于钛铁精矿(或钛砂矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(22)，造球团(23)，进回转窑(24)预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉(25)冶炼生产半钢(合金铁水)和高钛渣(熔分钛渣)(TiO2＞68％)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，而高钛渣(熔分钛渣)隔绝空气冷却后进入重力选矿过程生产高品位酸溶性富钛料，或高钛渣(熔分钛渣)进入火法冶金选矿过程生产金红石富钛料。
(F)、高钛渣(熔分钛渣)重力选矿生产高品位酸溶性富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)送入用真空泵(27)抽掉空气或输入隋性气体的冷却炉(26)中冷却后，进行破碎(28)，磨矿(29)，重力选矿(30)，尾矿加工成微晶玻璃，中矿返回电炉冶炼(25)，TiO275％～92％酸溶性富钛料经雷蒙磨(31)磨成细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料。
(G)、高钛渣(熔分钛渣)或酸溶性富钛料火法冶金选矿生产金红石富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)或未经雷蒙磨(31)细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(32)，用电弧加热吹氧或用氧气—燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(32)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对高钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使高钛渣或富钛料中的主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(33)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(34)，磨矿(35)和重选(36)排弃尾矿，得TiO2＞92％～96％低钙镁人造金红石富钛料，中矿返回保温氧化炉(32)再次熔炼氧化，以提高钛的回收率，尾矿加工成微晶玻璃。
(H)、火法冶金选矿生产的低钙镁人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)生产含碳金红石富钛料，其特征在于金红石富钛料(TiO2＞92％～98％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(37)、(38)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(39)混匀(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(40)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(41)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(42)抽掉空气或有隋性气体的冷却器(43)中防止含碳钛粒氧化冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级机(44)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(37)再磨循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级的含碳金红石富钛料。
本发明产生了如下的有益效果一是资源利用效率高，将目前钒钛矿入选铁品位由TFe34％～40％，降低到TFe22％～30％，降低原矿入选铁品位TFe10％；二是钛回收率由目前的3.95％提高到70％(从采矿计算到钛铁精矿)、铁回收率由目胶的56.99％提高到70％(从采矿计算到铁水)、钒回收率由目前的26.83％提高到70％(从采矿计算到钒渣)；三是节约资源、保护资源，合理开发综合利用资源，能有效回收利用钒钛磁铁矿表内矿、表外矿和风化矿(或钛砂矿)中各种有价元素，钛矿资源开采利用率由目前的30％提高到100％；四是生产TiO275％～92％适合于硫酸法钛白粉厂使用的酸溶富钛料；五是生产TiO2＞92％～96％适合于氯化法钛白粉厂使用的低钙镁含碳金红石富钛料；六是目前攀枝花钢铁公司开发利用攀西钒钛磁铁矿以铁为主，生产50吨铁才副产一吨二氧化钛，钛铁比1/50。攀枝花金钛高科技有限责任公司实施该专利开发利用攀西钒钛磁铁矿以钛为主，综合平衡回收铁、钒、铬等其它有价元素，钛铁比1/3，生产一吨二氧化钛，副产3吨铁。攀西钒钛磁铁矿(钒钛矿)实质是钛矿。
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的预选抛尾工艺流程图；图3为本发明的风化矿洗矿工艺流程图；图4为本发明的另一工艺流程图。
具体实施例方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1、4所示，-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm矿石，再经磁化焙烧阶段磨选矿，使脉石矿物分离得钛铁精矿(或钛砂精矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂精矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)和碳质还原剂混匀后造球团进行预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉冶炼生产TiO2＞68％的高钛渣(熔分钛渣)和半钢(合金铁水)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法提取分离钒铬，高钛渣(溶分钛渣)隔绝空气冷却经破碎磨矿重力选矿后，将二氧化钛品位提高到TiO275％～92％，用雷蒙磨粉碎至细度0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料，高钛渣(熔分钛渣)进入钛渣的火法冶金选矿过程，生产出人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)和微晶玻璃。为提高金红石富钛料在氯化沸腾炉(流态化床)的氯化率、钛的利用率和防止氯化熔盐堵塞氯化沸腾炉孔网，将煤渗入到金红石富钛料中，配加粘结剂(木浆等)混匀造粒，焙烧后隔离空气或通入隋性气体冷却后，筛分成+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
如图2所示，矿石预选抛尾生产工艺流程，其过程是-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预先筛分机(1)，经电磁辊(2)粗选，电磁辊(3)扫选排弃尾矿1，预选矿石经预先及检查筛分机(4)，+10mm矿石进入细碎机(5)细碎，-10～0mm矿石经脱磁后进入一段磨矿机(6)磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。
如图3所示，风化矿洗矿生产工艺流程，其过程是风化矿经隔筛(8)，+70mm矿块经碎石机(9)破碎到-70～0mm，经洗矿机(10)，+10mm矿石进入细碎机(5)细碎，-10～0mm矿石进入第一段磨矿机(6)磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回一段磨机(6)再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。
如图1所示，磁化焙烧阶段磨选“磨矿-重选-弱磁选-磁化焙烧-磨矿-重选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂矿)，其过程是-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，大于3mm的矿石返回磨机(6)再磨，小于3mm的矿石进入重力选矿机(11)粗选，排弃尾矿2得粗精矿1，中矿经弱磁选机(12)粗选得粗精矿2，弱磁选尾矿脱磁、过滤干燥(13)后进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1、粗精矿2进入二段磨机(15)细磨，二段磨机排矿经脱磁螺旋分机筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿石返回磨机(15)再磨，-0.15mm已单体解离的矿物(目的矿物和脉石矿物)经重力选矿机(17)进行第二次重选粗选，得精矿3和尾矿3，重选中矿经一次中场强磁选机(18)粗选得精矿4，中场强磁选尾矿脱磁经二次中场强磁选机(19)扫选排弃尾矿4得精矿5，精矿3、精矿4和精矿5混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
如图4所示，磁化焙烧阶段磨选“磨矿-弱磁选-强磁选-磁化焙烧-磨矿-弱磁选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂矿)，其过程是-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨矿机(6)再磨，-3～0mm矿石进入弱磁选机(12)粗选得粗精矿1和粗精矿2，粗精矿2脱磁进入第一次中场强磁选机(18)排弃尾矿2得粗精矿3，粗精矿3过滤干燥(13)进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1进入第二段磨机(15)细磨，第二段磨机排矿经螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿返回二段磨矿机(15)再磨，-0.15mm矿石经弱磁选机(12)得精矿4，弱磁选尾矿经脱磁进入第二次中场强磁选机(19)得精矿5，二次中场强磁选机(19)尾矿经脱磁进入第三次中场强磁选机(20)排弃尾矿3得精矿6，精矿4、精矿5和精矿6混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
如图1、4所示，磁化焙烧阶段磨选生产的钛铁精矿(或钛砂矿)电炉冶炼生产高钛渣(熔分钛渣)，其过程是钛铁精矿(或钛砂矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(22)，造球团(23)，进回转窑(24)预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉(25)冶炼生产半钢(合金铁水)和高钛渣(熔分钛渣)(TiO2＞68％)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，而高钛渣(熔分钛渣)隔绝空气冷却后进入重力选矿过程生产高品位酸溶性富钛料，或高钛渣(熔分钛渣)进入火法冶金选矿过程生产金红石富钛料。
如图1、4所示，利用高钛渣(熔分钛渣)生产高品位酸溶性富钛料，其过程是高钛渣(熔分钛渣)送入用真空泵(27)抽掉空气或输入隋性气体的冷却炉(26)中冷却后，进行破碎(28)，磨矿(29)，重力选矿(30)，尾矿加工成微晶玻璃，中矿返回电炉冶炼(25)，TiO275％～92％酸溶性富钛料经雷蒙磨(31)磨成细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料作为生产硫酸法钛白最理想的原料。
如图1、4所示，利用高钛渣(熔分钛渣)或酸溶性富钛料火法冶金选矿生产金红石富钛料，其过程是高钛渣(熔分钛渣)或未经雷蒙磨(31)细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(32)，用电弧加热吹氧或用氧气—燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(32)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对高钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使高钛渣或富钛料中的主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(33)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(34)，磨矿(35)和重选(36)排弃尾矿，得TiO2＞92％～96％低钙镁人造金红石富钛料，中矿返回保温氧化炉(32)再次熔炼氧化，以提高钛的回收率，尾矿加工成微晶玻璃。
如图1、4所示，利用低钙镁人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)生产含碳金红石富钛料，其过程是金红石富钛料(TiO2＞92％～98％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(37)、(38)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(39)混匀(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(40)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(41)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(42)抽掉空气或有隋性气体的冷却器(43)中防止含碳钛粒氧化冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级机(44)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(37)再磨(37)循环利用，+0.3mm～-1.4mm粒级的含碳金红石富钛料作为生产氯化法金红石钛白最理想的原料。
权利要求
1.一种利用钛矿生产富钛料的方法，包括如下步骤(A)、+70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)中三种目的矿物(钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物)混合选冶，其特征在于经预先筛分机(1)，电磁辊(2)粗选，电磁辊(3)扫选排弃尾矿1，预选矿石经预先及检查筛分机(4)，+10mm矿石进细碎机(5)，-10～0mm矿石经脱磁后进入一段磨矿机(6)磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。(B)、+70mm风化矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)中三种目的矿物(钛磁铁矿、粒状钛铁矿和硫化物)混合选冶，其特征在于经隔筛(8)，+70mm矿块经碎石机(9)破碎到-70～0mm，经洗矿机(10)洗矿，+10mm矿石进入细碎机(5)，-10mm矿石进入第一段磨矿机(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机(6)再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程。(C)、按磁化焙烧阶段磨选“磨矿-重选-弱磁选-磁化焙烧-磨矿-重选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，其特征在于-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，大于3mm的矿石返回磨机(6)再磨，小于3mm的矿石进入重力选矿机(11)粗选，排弃尾矿2得粗精矿1，中矿经弱磁选机(12)粗选得粗精矿2，弱磁选尾矿脱磁、过滤干燥(13)后进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1、粗精矿2进入二段磨机(15)细磨，二段磨机排矿经脱磁螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿石返回磨机(15)再磨，-0.15mm已单体解离的矿物(目的矿物和脉石矿物)经重力选矿机(17)进行第二次重选粗选，得精矿3和尾矿3，重选中矿经一次中场强磁选机(18)粗选得精矿1，中场强磁选尾矿脱磁经二次中场强磁选机(19)扫选排弃尾矿1得精矿5，精矿3、精矿1和精矿5混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。(D)、按磁化焙烧阶段磨选“磨矿-弱磁选-强磁选-磁化焙烧-磨矿-弱磁选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，其特征在于-70mm钛矿(钒钛磁铁矿或钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨矿机(6)再磨，-3～0mm矿石进入弱磁选机(12)粗选得粗精矿1和粗精矿2，粗精矿2脱磁进入第一次中场强磁选机(18)排弃尾矿2得粗精矿3，粗精矿3过滤干燥(13)进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1进入第二段磨机(15)细磨，第二段磨机排矿经螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿返回二段磨矿机(15)再磨，-0.15mm矿石经弱磁选机(12)得精矿4，弱磁选尾矿经脱磁进入第二次中场强磁选机(19)得精矿5，二次中场强磁选机(19)尾矿经脱磁进入第三次中场强磁选机(20)排弃尾矿3得精矿6，精矿4、精矿5和精矿6混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。(E)、磁化焙烧阶段磨选生产的钛铁精矿(或钛砂矿)电炉冶炼生产高钛渣(熔分钛渣)，其特征在于钛铁精矿(或钛砂矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(22)，造球团(23)，进回转窑(24)预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉(25)冶炼生产半钢(合金铁水)和高钛渣(熔分钛渣)(TiO2＞68％)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，而高钛渣(熔分钛渣)隔绝空气冷却后进入重力选矿过程生产高品位酸溶性富钛料，或高钛渣(熔分钛渣)进入火法冶金选矿过程生产金红石富钛料。(F)、高钛渣(熔分钛渣)重力选矿生产高品位酸溶性富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)送入用真空泵(27)抽掉空气或输入隋性气体的冷却炉(26)中冷却后，进行破碎(28)，磨矿(29)，重力选矿(30)，尾矿加工成微晶玻璃，中矿返回电炉冶炼(25)，TiO275％～92％酸溶性富钛料经雷蒙磨(31)磨成细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料。(G)、高钛渣(熔分钛渣)或酸溶性富钛料火法冶金选矿生产金红石富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)或未经雷蒙磨(31)细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(32)，用电弧加热吹氧或用氧气—燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(32)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对高钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使高钛渣或富钛料中的主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(33)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(34)，磨矿(35)和重选(36)排弃尾矿，得TiO2＞92％～96％低钙镁人造金红石富钛料，中矿返回保温氧化炉(32)再次熔炼氧化，以提高钛的回收率，尾矿加工成微晶玻璃。(H)、火法冶金选矿生产的低钙镁人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)生产含碳金红石富钛料，其特征在于金红石富钛料(TiO2＞92％～98％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(37)、(38)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(39)混匀(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(40)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(41)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(42)抽掉空气或有隋性气体的冷却器(43)中防止含碳钛粒氧化冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级机(44)分级，-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机(37)再磨循环利用，得+0.3mm～-1.4mm粒级的含碳金红石富钛料。
2.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，其特征在于在矿石预选抛尾生产工艺流程中，-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预先筛分机(1)，电磁辊(2)粗选，电磁辊(3)扫选排弃尾矿1，预选矿石经预先及检查筛分机(4)，+10mm矿石进细碎机(5)，-10～0mm矿石经脱磁后进入一段磨矿机(6)磨矿，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程，生产钛铁精矿(或钛砂精矿)。
3.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，其特征在于其风化矿洗矿生产工艺流程中，风化矿经隔筛(8)，+70mm矿块经碎石机(9)破碎到-70～0mm，经洗矿机(10)洗矿，+10mm矿石进入细碎机(5)，-10mm矿石进入第一段磨矿机(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨机(6)再磨，-3～0mm矿石进入第一次重选或弱磁选打头工艺流程，生产钛铁精矿(或钛砂精矿)。
4.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，其特征在于磁化焙烧阶段磨选按“磨矿-重选-弱磁选-磁化焙烧-磨矿-重选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，其过程是-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，大于3mm的矿石返回磨机(6)再磨，小于3mm的矿石进入重力选矿机(11)粗选，排弃尾矿2得粗精矿1，中矿经弱磁选机(12)粗选得粗精矿2，弱磁选尾矿脱磁、过滤干燥(13)后进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1、粗精矿2进入二段磨机(15)细磨，二段磨机排矿脱磁经螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿石返回磨机(15)再磨，-0.15mm已单体解离的矿物(目的矿物和脉石矿物)经重力选矿机(17)进行第二次重选粗选，得精矿3和尾矿3，重选中矿经一次中场强磁选机(18)粗选得精矿4，中场强磁选尾矿脱磁经二次中场强磁选机(19)扫选排弃尾矿4得精矿5，精矿3、精矿4和精矿5混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
5.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，其特征在于磁化焙烧阶段磨选另一工艺流程按“磨矿-弱磁选-强磁选-磁化焙烧-磨矿-弱磁选-强磁选”工艺流程生产钛铁精矿(或钛砂精矿)，-70mm钛矿(钒钛磁铁矿、钛砂矿)经预选抛尾或风化矿洗矿后-10mm的矿石经一段磨矿(6)，磨机排矿经螺旋分级筛(7)分级，+3mm矿石返回磨矿机(6)再磨，-3～0mm矿石进入弱磁选机(12)粗选得粗精矿1和粗精矿2，粗精矿2脱磁进入第一次中场强磁选机(18)排弃尾矿2得粗精矿3，粗精矿3过滤干燥(13)进入沸腾炉(或回转窑或斜坡式焙烧炉)磁化焙烧(14)，磁化焙烧粗精矿和粗精矿1进入第二段磨机(15)细磨，第二段磨机排矿经螺旋分级筛(或水力旋流器)(16)分级，+0.15mm矿返回二段磨矿机(15)再磨，-0.15mm矿石经弱磁选机(12)得精矿4，弱磁选尾矿经脱磁进入第二次中场强磁选机(19)得精矿5，二次中场强磁选机(19)尾矿经脱磁进入第三次中场强磁选机(20)排弃尾矿3得精矿6，精矿4、精矿5和精矿6混合得钛铁精矿(或钛砂精矿)。
6.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，磁化焙烧阶段磨选生产的钛铁精矿(或钛砂精矿)，电炉冶炼生产高钛渣(熔分钛渣)，其特征在于钛铁精矿(或钛砂矿)，或者此钛铁精矿(或钛砂矿)和钒钛铁精矿(或钛精矿)按一定比例混合后配加粘结剂(膨润土等)及碳质还原剂混匀后(22)，造球团(23)，进回转窑(24)预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉(25)冶炼生产半钢(合金铁水)和高钛渣(熔分钛渣)(TiO2＞68％)，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法冶金提取分离钒铬，而高钛渣(熔分钛渣)隔绝空气冷却后进入重力选矿过程生产高品位酸溶性富钛料，或高钛渣(熔分钛渣)进入火法冶金选矿过程生产金红石富钛料。
7.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，高钛渣(熔分钛渣)重力选矿生产高品位酸溶性富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)送入用真空泵(27)抽掉空气或输入隋性气体的冷却炉(26)中冷却后，进行破碎(28)，磨矿(29)，重力选矿(30)，尾矿加工成微晶玻璃，中矿返回电炉冶炼(25)，TiO275％～92％酸溶性富钛料经雷蒙磨(31)磨成细度为0.045mm～0.075mm的酸溶性富钛料。
8.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，高钛渣(熔分钛渣)或酸溶性富钛料火法冶金选矿生产金红石富钛料，其特征在于高钛渣(熔分钛渣)或未经雷蒙磨(31)细磨的酸溶性富钛料进入保温结晶氧化炉(32)，用电弧加热吹氧或用氧气—燃料喷枪或氧气(空气)直流等离子发生器向保温氧化炉(32)加热吹氧，同时加入硅石、氟化物添加剂，对高钛渣或酸溶性富钛料进行深度氧化，使高钛渣或富钛料中的主要含钛矿物黑钛石(Ti3O5为基的固熔体)中的低价钛氧化物氧化成八面体结构的金红石(TiO2)，钙镁等杂质被排除在外，进入硅酸盐玻璃体内，形成金红石化富钛料，此金红石化富钛料在缓冷器(33)中使金红石晶粒长大冷却后经破碎(34)，磨矿(35)和重选(36)排弃尾矿，得TiO2＞92％～96％低钙镁人造金红石富钛料，中矿返回保温氧化炉(32)再次熔炼氧化，以提高钛的回收率，尾矿加工成微晶玻璃。
9.根据权利要求1所述的一种利用钛矿生产富钛料的方法，用火法冶金选矿生产的人造金红石富钛料(TiO2＞92％～96％)生产含碳金红石富钛料，其特征在于金红石富钛料(TiO2＞92％～98％)和煤(固定碳C＞60％)经磨机(37)、(38)细磨到-0.045mm(-325目)和粘结剂(木浆等)配料(39)混匀(C/TiO2＞20％～30％，粘结剂0.3％～0.6％)，造粒(40)，含碳钛粒在900℃～950℃焙烧炉内焙烧20分钟(41)，然后将含碳钛粒送入用真空泵(42)抽掉空气或有隋性气体的冷却器(43)中防止含碳钛粒氧化冷却后，经双层螺旋分级筛或二台单层螺旋分级机(44)分级，得-0.3mm粒级和+1.4mm粒级含碳钛粒返回磨机再磨(37)循环利用，+0.3mm～-1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
全文摘要
本发明公开了一种利用钛矿资源生产富钛料的方法，本发明能有效回收利用钒钛磁铁矿表内矿、表外矿和风化矿中各种有价元素。本发明的技术方案为钒钛磁铁矿经预选抛尾或风化矿洗矿后再经磁化焙烧阶段磨选，使脉石矿物分离得钛铁精矿，或者此钛铁精矿和钒钛铁精矿按一定比例混合后配加粘结剂和碳质还原剂混匀后造球团进行预还原或直接入炉，在电高炉或矿热炉冶炼生产的高钛渣和半钢，合金铁水经双联法吹钒铬，所得含钒铬的钢渣用湿法提取分离钒铬，而高钛渣进入钛渣的火法冶金选矿过程，生产出人造金红石和微晶玻璃。人造金红石富钛料和煤细磨按一定比例混合后配加粘结剂制成含碳钛粒，在焙烧炉内焙烧冷却后，筛分分级成+0.3mm～－1.4mm粒级含碳金红石富钛料。
文档编号C22B1/00GK1429919SQ0213392
公开日2003年7月16日 申请日期2002年10月18日 优先权日2002年10月18日
发明者李道昭, 梁国强, 常书建, 胡万起, 梁卫东, 王芳, 梁艺鹤 申请人:中国科学院过程工程研究所, 攀枝花金钛高科技有限责任公司, 盐边县新九三丘田铁矿