本发明涉及一种含钛钒的赤铁矿中钛钒矿物分离选矿方法，属于矿物加工领域。
背景技术：
钛和钒是重要的战略资源。钛及钛合金在航空、航天、生物医学工程等领域具有非常重要的应用价值和广阔的应用前景，钒在钢铁、有色金属、化工、冶金、超导材料、汽车等工业领域都是不可或缺的重要元素。钒钛其可再生能力较弱，因此，充分利用含钒钛的铁矿物具有重要意义。
工业上多以“含钒矿物中主体金属在提取或加工过程中产出的副产品或伴生产品”作为提钒原料。根据矿产一般工业要求，钒铁矿中v2o5质量分数为0.15％～0.2％时即可进行综合回收。钒铁矿主要有钒钛磁铁矿和含钒钛的弱磁性铁矿，如钒钛赤铁矿、钒钛褐铁矿、钒钛赤、褐铁矿。由于钒钛磁铁矿中的钒主要成类质同象富集在钛磁铁矿中，含钒钛的弱磁性铁矿中的钒主要赋存于铁矿物中，因此无论是哪种矿，都很难利用现有选矿技术将钒与钛进行有效地分离，钒和钛一般是作为共生产品或副产品予以回收。由于我国含钒钛的赤铁矿资源较少，并且其中的赤铁矿与钛铁矿的共生关系虽然较简单，但因其物理性质极为接近，采用重选、强磁选或电选工艺只能获得混合精矿，无法有效地进行钛铁钒的分离。
技术实现要素：
本发明开创新思路，采用预选工艺将钛铁矿、含钒的赤铁矿物优先选出，得到混合粗精矿，采用还原焙烧的方法将混合粗精矿中的含钒赤铁矿还原生成强磁性矿物的含钒磁铁矿，再经过弱磁选分别获得铁钒精矿和钛精矿，从而实现了钛矿物和铁钒矿物的有效分离，特别是有效实现了钒和钛的分离。此方法简单高效，不仅避免了钒资源的浪费，实现了资源的综合利用，也带来了一定的经济效益。
本发明解决的问题是将经过高梯度磁选得到的钛铁矿、含钒赤铁矿混合精矿通过磁化还原焙烧，使其中的含钒赤铁矿转变为强磁性矿物的含钒磁铁矿，再将焙烧产品进行弱磁选，弱磁选精矿即为含钒磁铁矿精矿，尾矿为钛铁矿精矿。从而实现铁钒与钛分离。
一种含钛钒的赤铁矿中钛钒矿物分离选矿方法，所述方法包括下述工艺步骤：
将含钛钒的赤铁矿粉料在磁场强度为5000gs～13000gs的条件下进行强磁预选，得到混合粗精矿；将混合粗精矿在还原性气氛下进行焙烧，焙烧温度500～650℃，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物；冷却，研磨；将研磨后的产物在磁场强度为760～1600gs的条件下进行弱磁选，得到弱磁选铁钒精矿和尾矿。
利用上述方法获得弱磁选铁钒精矿v2o5品位为0.50％～1.20％，tfe品位为55％～65％；弱磁选尾矿作为钛铁精矿，其tio2品位为40％～47％。v2o5回收率≥85％，所述tio2的回收率≥55％，铁的回收率≥80％。
本发明中所述强磁性铁矿物为fe3o4或γ-fe2o3，或两者的混合。
本发明中，对于含钒钛的赤铁矿，由于其中的钒铁矿物、钛铁矿物、赤铁矿等均为弱磁性矿物，且为共生关系，用传统的选矿方法难以将其分离。而采用磁化还原焙烧，可以在一氧化碳等还原气体的高温气氛中，将弱磁性铁矿(fe2o3·nh2o)分解还原生成强磁性的磁铁矿(fe3o4)或磁赤铁矿(γ-fe2o3)，然后对焙烧产品再进行弱磁选选别，将焙烧生成的含钒磁铁矿或含钒磁赤铁矿与钛铁矿分离，最终得到钒铁精矿与钛精矿，实现了钒钛矿物的分离。
本发明含钛钒的赤铁矿中钛钒矿物分离选矿方法，优选所述还原性气氛是由还原性气体与惰性气体的混合气提供，其中，还原气体与惰性气体的体积比为1:9～1:1，总气体流量为0.01m3/h～5m3/h，所述还原气体为co、h2或两者任意比例的混合。
进一步地，所述惰性气体优选为氮气或者氩气，最优选为氮气。
本发明所述含钛钒的赤铁矿中钛钒矿物分离选矿方法，其中，强磁预选所获得混合粗精矿v2o5品位为0.22％～0.96％，tio2品位为12％～20％，tfe品位为45％～55％。
本发明所述含钛钒的赤铁矿中钛钒矿物分离选矿方法一个优选的技术方案为，包括下述工艺步骤：
(1)将含钛钒的赤铁矿破碎，磨矿至粒度为-0.074mm的颗粒占全部物料的56wt.％～96wt.％；
(2)将磨细物料于强磁选机进行强磁预选，磁场强度为5000gs～13000gs，得到混合粗精矿；
(3)将混合粗精矿在还原焙烧装置中焙烧，温度为500～650℃，混合气总流量为0.01m3/h～5m3/h，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物，混合气由还原性气体与惰性气体按体积比1:9～1:1组成；
(4)将焙烧产物冷却，磨矿至粒度为-0.043mm的颗粒占全部物料的66wt.％～98wt.％；
(5)将焙烧后的磨矿产物在磁场强度为760～1600gs的条件下进行弱磁选，得到弱磁选精矿和尾矿，其中所述弱磁选铁钒精矿v2o5品位为0.50％～1.20％，tfe品位为55％～65％；弱磁选尾矿作为钛铁精矿，其tio2品位为40％～47％。
上述技术方案中，所述步骤(3)中，还原焙烧所用焙烧装置为管式炉或者工业用还原焙烧炉，使用管式炉的还原时间为5～25min，使用工业用还原焙烧炉的还原时间为10～90s。
上述技术方案中，所述步骤(3)中，先将待还原样品放入焙烧装置中进行升温预热，待炉内温度达到预期温度后，通入惰性气体置换炉内空气，气体置换完毕后继续保持该温度并按预先设定的比例通入混合气。
与现有技术相比，本发明的特点：针对含钒钛赤铁矿，现有技术只是借助传统的选矿方法将钛铁矿、赤铁矿分离，不仅分离效率低，而且钒钛回收率、品位都难以达到理想效果，生产成本也较大。本发明利用强磁选预富集，首先将弱磁性矿物集中到一起，再通过磁化还原焙烧将赤铁矿还原成强磁性的磁铁矿，改变矿物本身特性，最后经过弱磁选将其分离。这一创新性方法，不仅分离效率大大提高，钒钛回收率都达到预期结果，而且具有设备简单、生产流程易于实现、生产成本低等优点，提高了资源利用率。
具体实施方式
下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
本发明实施例中所采用的还原焙烧装置为两种，一种是实验室用管式焙烧炉，另一种是工业用还原焙烧炉。
本发明实施例中使用实验室管式炉时为还原时间为5～25min，使用工业用还原焙烧炉时还原时间为10～90s；
本发明实施例中还原焙烧所采用一氧化碳和氮气为市购工业产品。
本发明实施例中采用φ180mm×200mm筒形球磨机磨矿。
本发明实施例中采用φ50mm磁选管进行焙烧后的磁选选别。
本发明实施例中磁选管的背景磁场强度为750～1600oe。
实施例1
采用的含钒钛赤铁矿矿样，v2o5品位为0.32％，tio2品位为17.55％，tfe品位为48.23％。
方法按以下步骤进行：
(1)含钛钒的赤铁矿矿样破碎至粒度-2.0mm，磨矿至粒度为-0.074mm的部分占物料总重量的82％；
(2)取磨矿后的物料，通过8500gs磁场强度下的强磁选机进行磁选，获得强磁预选粗精矿；
(3)采用悬浮焙烧炉，将强磁预选粗精矿进行还原焙烧，焙烧温度为550℃，混合气为由co和氮气按体积比3.5:6.5组成的混合气，混合气总气量为0.027m3/h(450ml/min)，还原焙烧时间为45s，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物；
(4)将焙烧产物磨细至粒度为-0.043mm的部分占物料总重量的80％；
(5)将焙烧后的磨矿产物在磁场强度为1600gs的条件下，通过磁选管进行弱磁选，得到弱磁选精矿和尾矿，其中弱磁选精矿铁品位为63.25％，铁回收率为88.02％；钒在弱磁选精矿中富集，v2o5品位为0.45％，v2o5回收率为88.94％；而弱磁选尾矿作为钛精矿其tio2品位为46.15％，tio2回收率为62.42％。
实施例2
采用的含钒钛赤铁矿矿样，v2o5品位为0.82％，tio2品位为11.25％，tfe品位为45.83％。
方法按以下步骤进行：
(1)含钛钒的赤铁矿破碎至粒度-2.0mm，磨矿至粒度为-0.074mm的部分占物料总重量的80％；
(2)取磨矿后的物料，通过8500gs磁场强度下的强磁选机进行磁选，获得强磁预选粗精矿；
(3)采用实验室管式焙烧炉，将强磁预选粗精矿进行还原焙烧，焙烧温度为560℃，混合气为由co和氮气按体积比3.2:6.8组成的混合气，混合气总气量为0.015m3/h(250ml/min)，还原焙烧时间为10min，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物；
(4)将焙烧产物磨细至粒度为-0.043mm部分的含量占物料总重量的85％；
(5)将焙烧后的磨矿产物在磁场强度为1070gs的条件下，通过磁选管进行弱磁选，得到弱磁选精矿和尾矿，弱磁选精矿铁品位为60.12％，铁回收率为85.30％；钒在弱磁选精矿中富集，v2o5品位为1.12％，v2o5回收率为90.73％；而弱磁选尾矿作为钛精矿其tio2品位为41.14％，tio2回收率为55.38％。
实施例3
采用的含钒钛的赤铁矿矿样，矿样的v2o5品位为0.54％，tio2品位为15.30％，tfe品位为40.86％，原料的多元素分析结果详见表1。
表1
方法按以下步骤进行：
(1)含钛的赤铁矿矿样破碎至粒度-2.0mm，磨矿至粒度为-0.074mm含量占物料总重量的76％；
(2)取磨矿后的物料，通过8000gs磁场强度下的强磁选机进行磁选，获得强磁预选粗精矿；
(3)采用实验室管式焙烧炉，将强磁预选粗精矿进行还原焙烧，焙烧温度为585℃，混合气为由co和氮气按体积比3.8:6.2组成的混合气，混合气总气量为0.018m3/h(300ml/min)，还原焙烧时间为20min，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物；
(4)将焙烧产物磨细至粒度为-0.043mm含量占物料总重量的78％；
(5)将焙烧后的磨矿产物在磁场强度为1320gs的条件下，通过磁选管进行弱磁选，得到弱磁选精矿和尾矿，其中弱磁选精矿铁品位为56.11％，铁回收率为85.50％；钒在弱磁选精矿中富集，v2o5品位为0.78％，v2o5回收率为91.53％；而弱磁选尾矿作为钛精矿其tio2品位为46.12％，tio2回收率为59.20％。
实施例4
采用的含钒钛的赤铁矿矿样，v2o5品位为0.47％，tio2品位为15.22％，tfe品位为41.56％。
方法按以下步骤进行：
(1)含钛钒的赤铁矿破碎至粒度-2.0mm，磨矿至粒度为-0.074mm的部分占物料总重量的70％；
(2)取磨矿后的物料，通过7500gs磁场强度下的强磁选机进行磁选，获得强磁预选粗精矿；
(3)采用悬浮焙烧炉，将强磁预选粗精矿进行还原焙烧，焙烧温度为520℃，混合气为由co和氮气按体积比2.4:7.6组成的混合气，混合气总气量为0.021m3/h(350ml/min)，还原焙烧时间为30s，使弱磁性的赤铁矿发生还原反应转变为强磁性铁矿物；
(4)将焙烧产物磨细至粒度为-0.043mm部分的含量占物料总重量的90％；
(5)将焙烧后的磨矿产物在磁场强度为770gs的条件下，通过磁选管进行弱磁选，得到弱磁选精矿和尾矿，其中弱磁选精矿铁品位为56.87％，铁回收率为83.20％；钒在弱磁选精矿中富集，v2o5品位为0.58％，v2o5回收率为91.25％；而弱磁选尾矿作为钛精矿其tio2品位为45.75％，tio2回收率为57.90％。