专利名称：用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法
技术领域：
本发明涉及一种综合利用钒钛磁铁矿的方法，尤其涉及一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法。
背景技术：
钒钛磁铁矿是一种复合共生矿，以铁、钒、钛为主，伴生有少量的铬、稼、钼等多种元素，具有很高的综合利用价值。矿中金属矿物有钛磁铁矿、钛铁矿、磁铁矿、褐铁矿、磁黄铁矿等，矿物组成复杂，综合提取难度较大。对于钒钛磁铁矿选矿后得到精矿的加工利用，主要是围绕如何有效回收铁、钒和钛展开。烧结一高炉一转炉流程是目前的主要冶炼方法。随着技术的发展，煤基直接还原技 术应用于综合处理钒钛磁铁矿，以提取Fe、V、Ti等多种金属元素，流程主要是直接还原一电炉熔分一铁水炼钢、熔渣提钒钛，直接还原设备为回转窑或转底炉。现有技术中，一种处理钒钛磁铁精矿的主要工艺流程是烧结一高炉一转炉流程，即原矿经选矿富集后，铁精矿与非钒钛磁铁矿、焦炭等原料混合造块、烧结制成烧结矿，送高炉冶炼。在高炉冶炼过程中，钒大部分被还原得到含钒铁水，钛进入高炉渣。含钒铁水送入转炉，吹氧使大部分钒氧化进入炉渣，半钢经转炉脱碳制成钢水，得到的含钒炉渣用于提 凡。上述现有技术的缺点是高炉必须用焦炭，但是全世界炼焦煤资源紧张；炼焦过程产生大量粉尘、有害气体，严重污染环境；矿中的钛进入高炉渣，钛含量低(Ti02含量15% 22 % )，难以利用，造成钛资源的浪费，甚至污染环境。现有技术中，另一种处理钒钛磁铁精矿的煤基法的主要流程为直接还原-电炉熔分-铁水炼钢、熔渣提钒钛，即将煤粉配入钒钛磁铁精矿制成球团，送入回转窑或转底炉进行直接还原，使其中铁的氧化物还原为金属铁，钒钛仍保持氧化物形态。生产的金属化球团装入电炉，熔融分离得到铁水和熔渣，钒和钛富集于熔渣中，进一步提取分离钒和钛。上述现有技术的缺点是在制球过程中，需要加入煤、焦粉、木炭等作为还原剂，熔分产生的渣量大，钒、钛品位较低，不利于后续提钒提钛工序；渣量大，导致提钒钛的添加剂、水、酸消耗量高，产生的废水量、废酸量大；固体还原剂的加入可能带入硫磷等有害杂质，加重后续脱硫脱磷工序负担，甚至影响产品质量。现有技术中，中国专利CN201110441319. 4中提到一种气基竖炉直接还原钒钛磁铁矿非高炉炼铁工艺，温度为900 1100°C、压力为O. 35 O. 65MPa，H2与CO的体积比为5. 4 3. I。上述现有技术的缺点是压力较高，对设备承压能力要求高；H2与CO的体积比较高，由于H2还原是吸热反应，因此，竖炉内还原气温度下降迅速，不利于反应进行；
发明内容
本发明的目的是提供一种能使钛得到有效的提取利用、且无需焦炭的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的本发明的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，包括步骤首先，将粒径小于O. 074mm占60_80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合，制成8 20mm的球团，干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团；然后，将所述氧化球团于900 120CTC的气基竖炉内还原4 6小时,还原气压力为O. 2 O. 3MPa，还原气中H2+C0彡90%, H2与CO摩尔比为I 3 ;还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离，熔分温度1500 1700°C，获得铁水和熔 渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛。由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，由于将干燥后高温氧化焙烧制成的氧化球团于900 1200°C的气基竖炉内还原4 6小时，还原气压力为O. 2 O. 3MPa，H2+C0彡90%,H2与CO摩尔比为I 3 ;还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离，获得铁水和熔渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛，能使钛得到有效的提取利用；无需焦炭，不消耗炼焦煤，缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面。
图I为本发明实施例提供的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法的工艺流程图。
具体实施例方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，其较佳的具体实施方式
包括步骤首先，将粒径小于O. 074mm占60_80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合，制成8 20mm的球团，干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团；然后，所述氧化球团在通入还原气的气基竖炉内还原4 6小时,所述竖炉内的温度为900 1200°C、压力为O. 2 O. 3MPa，所述还原气中H2+C0彡90%, H2与CO摩尔比为I 3 ;还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离，熔分温度1500 1700°C，获得铁水和熔渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛。所述球团在150 250°C干燥1-2小时后，于1150 1250°C氧化焙烧3 4小时制成氧化球团。与煤基直接还原工艺处理钒钛磁铁矿相比，本发明有如下优点(I)采用气体作为还原剂，无需加入固态还原剂，熔分产生渣量小，渣的钒钛品位较闻，为提取I凡钦创造有利条件；
(2)渣量小，提取渣中的钒钛时，添加剂用量、浸出的水耗量或酸耗量小，废水、废酸处理量小；(3)避免固体还原剂带入硫磷等有害杂质的污染，产品质量优良。本发明主要按以下步骤完成粒径-O. 074mm占60_80 %的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合，制成8 20_的球团，干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团；氧化球团于900 1200°C的气基竖炉内还原4 6小时；还原气压力为O. 2 O. 3MPa，H2+C0彡90%，H2与CO摩尔比为I 3。还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离(熔分)，熔分温度1500 1700°C，获得铁水和熔渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛。(I)钒钛铁精矿粒径-O. 074mm占60 80 % ;(2)球团在150 250°C干燥1-2小时后，于1150 1250°C氧化焙烧3 4小时；(3)焙烧完成后送至竖炉，在900 1200°C还原4 6小时；·(4)竖炉用还原气要求H2+C0彡90%, H2与CO摩尔比为I 3 ;(5)竖炉还原产品送入电炉，在1500 1700°C进行熔融分离，得到铁水和熔渣；(6)熔渣作为提钒提钛的原料。
具体实施实例实施例一粒径-O. 074mm占60%的钒钛磁铁矿精矿(TFe 43. 2%, FeO 16.8%,V2051. 2%, Ti0221.6%,)加入粘结剂混匀后，制成10_15mm的球团，200°C烘干2小时，在1100°C焙烧3h后装入竖炉，在1100°C的竖炉内还原4. 5h，其中还原气压力为O. 3MPa，还原气中H2+C0 92%，H2与CO摩尔比为2. 8。直接还原产品装入电炉进行熔融分离，熔分温度1650°C，熔分铁元素分析为TFe94. 8%, V2050. 2%, Τ 020. 06%，熔分渣元素分析为TFe5%,V2052. 8%, Τ 0254. 4%0从钒钛磁铁精矿到熔分阶段，铁、钒、钛的回收率分别为95%、92%、99%。实施例二 粒径-O. 074mm占75%的钒钛磁铁矿精矿(TFe 55.9%, FeO 22.8%,V2050. 53%,Ti0211. 8%,)加入粘结剂混匀后，制成10_15mm的球团，200°C烘干2小时，在1100°C焙烧3h后装入竖炉，在1050°C的竖炉内还原5. 5h，其中还原气压力为O. 2MPa，还原气中H2+C0 90%，H2与⑶的摩尔比为1.6。直接还原产品装入电炉进行熔融分离，熔分温度1550°C，熔分铁元素分析为TFe94%，V205 O. 1%, Τ 02 O. 05%，熔分渣元素分析为TFe 9%, V205 2. 2%,Ti02 52.7%。从钒钛磁铁精矿到熔分阶段，铁、钒、钛的回收率分别为 97%,91%,99%o本发明的有益效果(I)对于高炉冶炼，钛进入高炉渣，钛含量较低，为15% 22%，钛资源难以回收利用；本发明方法，钛进入熔分渣，含量较高，为47%以上，可实现钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的分离回收，资源得到有效利用；(2)采用还原性气体作为还原剂，无需加入固态还原剂，不带入固体还原剂中的灰分，还原后熔分时的渣量小，降低熔分工序的能耗，渣中钒钛品位较高，为后续提取钒钛创造有利条件；(3)无需配煤等固体还原剂，不引入硫磷等有害杂质，渣量小，钛含量高；(4)无需焦炭，不消耗炼焦煤，缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面；
(5)竖炉操作压力较低，对设备承压能力要求低；H2/C0较低，竖炉内温度高的区域较大，有利于还原反应的进行。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
权利要求
1.一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，包括步骤 首先，将粒径小于O. 074mm占60-80%的钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合，制成8 20mm的球团，干燥后高温氧化焙烧制成氧化球团； 然后，所述氧化球团在通入还原气的气基竖炉内还原4 6小时,所述竖炉内的温度为900 1200°C、压力为O. 2 O. 3MPa，所述还原气中H2+CO彡90%, H2与CO摩尔比为I 3 ； 还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离，熔分温度1500 1700°C，获得铁水和熔渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛。
2.根据权利要求I所述的用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，其特征在于，所述球团在150 250°C干燥1-2小时后，于1150 1250°C氧化焙烧3 4小时制成氧化球团。
全文摘要
本发明公开了一种用竖炉还原-电炉熔分综合利用钒钛磁铁矿的方法，钒钛磁铁矿精矿与粘结剂混合制成氧化球团，在温度为900～1200℃、压力为0.2～0.3MPa的气基竖炉内还原4～6小时，还原气H2+CO≥90％，H2与CO摩尔比为1～3，还原产品送入电炉进行熔化和渣铁分离，获得铁水和熔渣，熔渣中含钒钛，用于提钒和提钛。能使钛得到有效的提取利用；无需焦炭，不消耗炼焦煤，缓解炼焦煤资源日趋紧张的局面。
文档编号C22B1/24GK102899435SQ20121037760
公开日2013年1月30日 申请日期2012年10月8日 优先权日2012年10月8日
发明者吴道洪, 李志远, 周传仓 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司