专利名称：钒钛铁精矿的冶炼方法
技术领域：
本发明涉及钒钛铁精矿的冶炼方法，属于冶金领域。
背景技术：
钒钛铁精矿是指Fe含量在51 62X， 1102含量在5 14%， ￥205含量在0. 5 0. 93%，其 余为杂质的矿石。目前，已有直接还原钒钛铁精矿的方法的相关报道。
如《南方金属》，2005， No. 5， 23 24， 27的文献"钒钛磁铁矿制备还原铁粉的碳还 原过程的实验研究"所公开的方法是以焦碳为还原剂，按内配碳为铁精矿的15%，再加特 有的添加剂和铁精矿混合制成球团，再按外配碳为铁精矿的40%，在微波炉内微波辐射加热 ，在120(TC 125(TC下还原120分钟，得到还原铁粉、同样的球团配比在马弗炉内123(TC下 还原180分钟，得到与微波辐射加热90分钟同样的效果。这种方法以价格较高的焦碳为还原 剂，又分为内配碳和外配碳两部份，且用量多，还原时间长。该文献中未提及还原后的金属 化率，只谈到所得到的铁品位，所用的钒钛铁精矿中含有二氧化钛、氧化硅、氧化铝，氧化 钙、氧化镁等其它杂质，把这些杂质成分计入，还原后的铁品位达不到文中所述的数值(不 管是常规加热还是微波加热)。
又如《矿产综合利用》，2006，No. 1， 12 15的文献"一种钒钛铁精矿制备还原铁粉 的新工艺"所公开的方法是以焦碳为还原剂，内配碳为铁精矿的15%，外配碳为铁精矿的 40%，以硫酸钠和铁粉为添加剂，分别按铁精矿的5%和3%与铁精矿、内配焦碳、混合造球 ，在还原温度为120(TC 125(TC下还原90分钟，还原产物经磨选分离得到铁粉。这种方法同 样有还原剂分为内配碳和外配碳两部份，且用量多，还原时间长，而且在还原过程中，由于 硫酸钠不易混匀，球团易崩溃粉化，从而影响还原设备的正常运行。另外，该方法用水玻璃 作粘结剂，在回转窑内还原，而水玻璃的熔点在110(TC左右，在高于此温度的还原条件下， 水玻璃会熔化形成液相，导致球团粉化，且腐蚀耐火材料。在回转窑内还原时，球团中的低 熔点物质会和熔化了的水玻璃一起粘结在加转窑的炉壁上，形成结圈，时间长了，这种结圈 会越来越厚，不仅会导致回转窑负荷和能耗增加，还使得其容积降低，使生产效率大幅降低
上述方法均需要先加入内配碳制成球团，然后加入外配碳，且用量较多，生产成本较高 ，还存在还原过程中压块易崩溃粉化的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本较低的钒钛铁精矿的冶炼方法。
本发明钒钛铁精矿的冶炼方法包括如下步骤将铁粉、钒钛铁精矿、还原剂和钠盐溶液 混匀，再加入粘结剂，再次混匀，制成球团，干燥，最后将球团于还原炉中还原得到还原球 团；其中，所述还原剂的用量以其碳含量计为钒钛铁精矿重量的15 25%，所述钠盐的用量 为钒钛铁精矿和配碳量总量的O. 3 1. 5%，所述铁粉的用量为钒钛铁精矿和配碳量总量的l 4%，所述粘结剂的用量以使各原料粘结制成球团。
上述铁粉、钒钛铁精矿、还原剂、钠盐溶液和粘结剂不能一次混匀，因为粘结剂有一定 的粘度，如果一起混合，会造成铁粉、还原剂和钠盐与钒钛铁精精矿混料不匀，故需先将铁 粉、钒钛铁精矿、还原剂和钠盐溶液混匀，再加入粘结剂，再次混匀。
上述加入的铁粉起使金属铁形成晶种的作用，并与钠盐起联合催化作用，提高还原效率 ，縮短还原时间。
其中，上述的还原剂为焦碳、煤、碳黑、木炭中至少一种；上述的钠盐为Na2C03、 NaCl、 Na2S04中至少一种(Na2C03、 NaCl、 Na2S04在高温还原过程中能破坏氧化铁中的晶格， 从而起到催化氧化铁还原的作用)；所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液(用聚乙烯醇水溶液作粘 结剂，易于控制配入量，所制球团能满足强度要求)，聚乙烯醇水溶液的浓度优选为l 5 g/L，所述聚乙烯醇水溶液的用量为混合料总重量的2 7% 。
进一步的，上述钠盐溶液的浓度优选为1.5 3 mol*L—1 。
进一步的，上述原料的粒度过大则会降低还原动力学条件，粒度过小，则会增加粉碎各 原料的成本，所述还原剂的粒度优选为0.25 0.05mm;所述铁粉的粒度优选为O. 063 0. 125mm;所述钒钛铁精矿的粒度优选为O. 1 0. 04mm。
其中，上述的球团的干燥方式可以为自然凉干，如日晒12 72小时，也可以于50 25CTC的温度下保温2小时 42小时烘干。
其中，上述的还原炉可以为转底炉或管式炉等。
其中，为了使球团还原时金属不被氧化，球团在还原炉中的还原气氛为非氧化性气氛。 其中，由于本发明采用了钠盐和铁粉联合催化，可以降低还原温度和縮短还原时间，上 述球团还原时的温度优选为1100 1400。C ，球团的还原时间优选为7 120min。 本发明具有如下有益效果
1、本发明采用钠盐和铁粉联合催化，有效地降低了还原温度，縮短了还原时间，降低 了能耗，提高了生产效率。2、 本发明将钠盐溶解于水，然后和还原剂、添加剂和钒钛铁精矿混合均匀，再将此混 合料和粘结剂混合均匀后压制成球团。这种混料方式保证了钠盐能均匀地分布于钒钛铁精矿 中，从而充分保证了钠盐对钒钛铁精矿还原的催化作用。
3、 本发明使用的钠盐量少，钠盐混合均匀，球团在还原过程中不会产生崩溃或粉化。
4、 本发明不用外配碳，减少了还原剂的用量，进一步降低了生产成本。
5、 本发明所得产品质量好，金属化率高，可以达到95%以上。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式
做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所 述的实施例范围之中。
下述实施例中所用的钒钛铁精矿的化学成分为Fe203 =54.39%、 Fe0=23.45%、 Ti02=12.53%、 A1203 =2.41%、 Si02 =2.36%、 Ca0= 1.25%、 Cr203 =0.095%、 V205 =0.400%，其余为灰分或其它微量成分。还原剂为煤粉，其总碳的含量为79.26%。
实施例l
取钒钛铁精矿300g，取煤粉63.4g，粒度为O. 18mm，取总铁含量为96.6%，粒度为 0. 075mm的铁粉4. 8g，将这三种固体料混合均匀成混合料。按钒钛铁精矿和配碳量总量的 0. 3%计算加入浓度为2.00 mol L—^勺Na2C03水溶液22ml和混合料混合均匀，再按混合料重 量的3%混入聚乙烯醇水溶液，其浓度为l g L—、然后将这种混合料压制成球团。日晒干 燥此球团36小时后，取干燥后的球团在管式加热炉内和CO气氛、1224'C下保温48分钟，得到 金属化率为97.97%的还原球团(还原球团中，被还原成金属的铁除以钒钛铁精矿中总铁含 量所得数值再乘以100%即为金属化率。)
实施例2
取钒钛铁精矿500g，取煤粉103. 9g，粒度为O. 15mm，取总铁含量为97.2%，粒度为
0. 090mm的铁粉17.0g，将这三种固体料混合均匀成混合料。按钒钛铁精矿和配碳量总量的
1. 2%计算加入浓度为2. 30mol L—^勺Na2C03水溶液167ml和混合料混合均匀，再按混合料重 量的5%混入聚乙烯醇水溶液，其浓度为3 g L—、然后将这种混合料压制成球团。在10(TC 下干燥16小时后，取干燥后的球团在管式加热炉内和C0+N2气氛、1224'C下保温102分钟，得 到金属化率为96. 45%的还原球团。
实施例3
取钒钛铁精矿700g，取煤粉200.5g，粒度为O. 10mm取总铁含量为98.2X，粒度为 0. 100mm的铁粉17. 5g，将这三种固体料混合均匀成混合料。按钒钛铁精矿和配碳量总量的1.5%计算加入浓度为1.92 mol L—i的Na2C03水溶液63ml和混合料混合均匀，再按混合料重 量的7%混入聚乙烯醇水溶液，其浓度为l g L—、然后将这种混合料压制成球团。日晒干 燥此球团46小时后，取干燥后的球团在管式加热炉内CO气氛、128(TC下保温30分钟，得到金 属化率为96. 62%的还原球团。 实施例4
取钒钛铁精矿300g，取煤粉63.4g，粒度为O. 18mm，取总铁含量为96.6%，粒度为
0. 075mm的铁粉4. 8g，将这三种固体料混合均匀成混合料。按钒钛铁精矿和配碳量总量的
1. 4%计算加入浓度为2. 05mol L—^勺Na2S04水溶液17ml和混合料混合均匀，再按混合料重量 的3%混入聚乙烯醇水溶液，其浓度为l g L—、然后将这种混合料压制成球团。日晒干燥 此球团36小时后，取干燥后的球团在管式加热炉内和CO气氛下、1224'C下保温48分钟，得到 金属化率为95. 86%的还原球团。
实施例5
取钒钛铁精矿500g，取煤粉103. 9g，粒度为O. 15mm，取总铁含量为97.2%，粒度为 0.090mm的铁粉17.0g，将这三种固体料混合均匀成混合料。按钒钛铁精矿和配碳量总量的 0. 9%计算加入浓度为2. 40mol L—^勺NaCl水溶液38ml和混合料混合均匀，再按混合料重量 的5%混入聚乙烯醇水溶液，其浓度为3 g L—、然后将这种混合料压制成球团。在10(TC下 干燥16小时后，取干燥后的球团在管式加热炉内和C0+N2气氛、1224i:下保温102分钟，得到 金属化率为95. 32%的还原球团。
权利要求
权利要求1钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征在于包括如下步骤将铁粉、钒钛铁精矿、还原剂和钠盐溶液混匀，再加入粘结剂，再次混匀，制成球团，干燥，最后将球团于还原炉中还原得到还原球团；其中，所述还原剂的用量以其碳含量计为钒钛铁精矿重量的15～25％，所述钠盐的用量为钒钛铁精矿和配碳量总量的0.3～1.5％，所述铁粉的用量为钒钛铁精矿和配碳量总量的1～4％，所述粘结剂的用量以使各原料粘结制成球团。
2.根据权利要求l所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征在于所述 的还原剂为焦碳、煤、碳黑、木炭中至少一种；所述的钠盐为N^G^、 NaCl、 W《SC^中至 少一种；所述粘结剂为聚乙烯醇水溶液。
3.根据权利要求2所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征在于所述 的聚乙烯醇水溶液的浓度为l 5 g/L，所述聚乙烯醇水溶液的用量为混合料总重量的2 7% 。
4.根据权利要求1 3任一项所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征在于所述钠盐溶液的浓度为L 5~3 * L—1 。
5.根据权利要求1 3任一项所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征 在于所述还原剂的粒度为O. 25 0. 05mm;所述铁粉的粒度为O. 063 0. 125mm;所述钒钛 铁精矿的粒度为O. 1 0. 04mm。
6.根据权利要求1 3任一项所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征 在于球团在还原炉中还原时为非氧化性气氛。
7.根据权利要求6所述的钒钛铁精矿的冶炼方法，其特征在于球团 还原时的温度为1100 1400°C ，球团的还原时间为7 120min。
全文摘要
本发明涉及钒钛铁精矿的冶炼方法，属于冶金领域。本发明所解决的技术问题是提供了一种生产成本较低的钒钛铁精矿的冶炼方法。本发明钒钛铁精矿的冶炼方法，是将铁粉、钒钛铁精矿、还原剂和钠盐溶液混匀，再加入粘结剂，再次混匀，制成球团，干燥，最后将球团于还原炉中还原得到还原球团；其中，所述还原剂的用量以其碳含量计为钒钛铁精矿重量的15～25％，所述钠盐的用量为钒钛铁精矿和配碳量总量的0.3～1.5％，所述铁粉的用量为钒钛铁精矿和配碳量总量的1～4％，所述粘结剂的用量以使各原料粘结制成球团。本发明方法降低了还原温度，缩短了还原时间，生产成本较低，产品金属化率可以达到95％以上，具有广阔的应用前景。
文档编号C22B1/244GK101519721SQ20091030163
公开日2009年9月2日 申请日期2009年4月17日 优先权日2009年4月17日
发明者方民宪, 杨绍利, 霞 蒲, 郭仁金, 陈厚生 申请人:攀枝花学院