一种提升钒钛磁铁矿利用价值的方法与流程

本发明属于钛渣冶炼技术领域，具体涉及一种提升钒钛磁铁矿利用价值的方法。

背景技术：

四川攀枝花地区是一个超大型的钒钛磁铁矿岩矿储存区，主要由攀枝花、红格、白马、太和四大矿区组成。其已探明的钒钛磁铁矿储量将近100亿吨，远景储量200亿吨以上；其中共生的钛资源（以tio2计）为8.7亿吨，占全国钛资源总储量的90.54%，占世界钛资源总储量的35.17%，居世界首位。攀枝花钒钛磁铁矿属于复杂多金属岩矿，其矿物组成和赋存状态复杂，结构致密，难磨难选。钒钛磁铁矿经分选后获得铁精矿与钛精矿，其中钛精矿升级为酸溶性钛渣或直接用于硫酸法钛白。铁精矿通过烧结、高炉冶炼提取金属铁，同时获得tio2含量20%-26%的高钛型高炉渣，目前这部分渣并没有得到利用，长期的堆放既造成钛资源的极大浪费，同时对环境存在较大影响。

国内外针对攀钢高炉渣的综合利用开展了大量的研究工作，提出的主要技术方案有：高温碳化-低温氯化制取ticl4-残渣制水泥工艺；高温碳化-碳化渣分选碳化钛工艺；硅热法还原高炉渣-直流电炉冶炼硅钛铁合金工艺；熔融电解法制取硅钛铝合金工艺；硫酸法制取tio2工艺；高温改性处理-选择性富集含钛矿物-选矿分离技术；直接选矿富集钙钛矿技术；碱处理渣相分离技术等。上述技术均存在一定的不足，很难同时兼顾技术和经济可行性，因此，如何经济有效的利用这部分高炉渣仍是一项重要的研究课题。

技术实现要素：

针对上述情况，本发明的目的是提供一种提升钒钛磁铁矿利用价值的方法。对传统工艺进行改进，利用hismelt熔融还原技术将铁精矿预先进行还原熔炼，将熔炼得到的渣铁分离，得到低品位钛渣，再将该钛渣送入钛渣炉同钛精矿一同进行还原冶炼，这样可得到较高品位钛渣。该方法可充分利用铁精矿中的钛资源，提高钛渣的生产效率和能量利用率，减少环境污染。

hismelt工艺是目前具有代表性的熔融还原炼铁技术，是一种可使用矿粉和非焦煤粉的直接熔炼技术。将其用于钒钛磁铁矿的加工，可完全不使用焦炭，直接使用煤粉作为还原剂及系统的热量来源，从而消除了炼焦过程中有害物质的产生；不用球团或者烧结，可直接使用粉料，消除了预处理过程中二恶英、氮氧化物等污染物的产生和排放；原燃料适用性强、生产效率高、工艺流程简洁、操作灵活、低碳环保。

本发明提供了一种提升钒钛磁铁矿利用价值的方法，包括以下步骤：

1）钒钛磁铁矿原矿经磁选，得到钒钛磁铁精矿和尾矿；

2）所述钒钛磁铁精矿经反浮选脱硅得到铁精矿，所述铁精矿、煤粉及辅料在srv炉中进行反应，得到铁水和炉渣；

3）所述尾矿经磁选、浮选，得到钛精矿；

4）将步骤2）得到的炉渣、步骤3）得到的钛精矿与还原剂在钛渣炉中进行冶炼，得到半钢和钛渣。

本发明中，钒钛磁铁矿原矿的磁选，钒钛磁铁精矿的反浮选脱硅，以及尾矿的磁选、浮选等操作均选用本领域的常规操作步骤，以达到本发明所需产物为准。

优选地，所述铁精矿中粒度小于4mm的颗粒所占质量比>90%，铁精矿的全铁含量>55%。

本发明中，所述煤粉可为普通无烟煤或含有部分烟煤。优选地，所述煤粉中的固定碳>65%，挥发分>8%，硫<7%。

优选地，所述辅料为白云石和/或石灰。

优选地，步骤2）中，所述铁精矿、煤粉与辅料的质量比为10~15∶3~5∶0.3~1.0。

本发明中，氮气流携带铁精矿、煤粉和辅料通过侧壁喷吹热风进入srv炉的熔池中进行熔炼，喷吹热风的温度为850~1200℃。煤粉在高温下迅速挥发成c颗粒，部分熔入金属熔池，铁精矿与煤粉在srv炉内完成还原反应，在熔池下部形成铁水，炉渣（钛渣）则富集在熔池上层。

将srv炉内生成的液态炉渣（tio2>40%）通过排渣口排出，1.5~2.5小时出渣一次，并送入钛渣炉中，与钛精矿和还原剂进行冶炼。

优选地，步骤4）中，所述钛精矿的钛品位可以>40%，优选钛品位>45%。

优选地，所述还原剂为无烟煤、冶金焦和石油焦中的一种或几种。此处的无烟煤、冶金焦和石油焦均采用高固定碳（固定碳>70%）的规格。

优选地，步骤4）中，所述炉渣、钛精矿和还原剂的质量比为8~11∶4~10∶0.8~1.1。

优选地，步骤4）中，所述冶炼的温度为1600~2000℃。

将钛渣和半钢采用常规的方法进行分离即可得到钛品位较高的钛渣产品（tio2：70%~75%）。

本发明中未加以限定的工艺参数均选用本领域的常规方式进行，例如，磁选、浮选等操作。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

（1）采用hismelt熔融还原技术制备钛渣，可以改善srv炉钛渣流动性，促进tio2有效富集，而且炉内钛渣高氧势抑制tic、tin生成，并足以控制炉渣粘度，渣铁容易分离。

（2）hismelt熔融还原技术对原料适应性强，不使用焦炭，直接使用煤粉。可直接使用粉状铁精矿，无需造球或烧结，节省成本。

（3）铁精矿经过熔融还原成液态钛渣后进钛渣炉与钛精矿一同冶炼得到较高品位钛渣用于硫酸法钛白，不仅提升了铁精矿中钛的利用价值，还可大大降低煤、石油焦等物料的使用，向大气排放的硫化物、氮氧化物远远低于高炉系统。

（4）本发明利用hismelt熔融还原技术和电炉熔炼技术相结合生产钛渣，可充分发挥各个技术的优点，最大程度地降低能耗，提高能量利用率，降低污染物排放量，hismelt熔融还原技术流程短、有害物质排放少，在对铁精矿还原熔炼时，铁精矿与熔池中的碳发生还原反应产生co，煤中的挥发分受热裂解产生h2，co和h2在富氧热风中燃烧产生大量热可不断维持srv炉中的还原反应的进行，系统产生的余热和富余煤气可供给热风炉和后续发电。

附图说明

图1：本发明提升钒钛磁铁矿利用价值方法的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1-3用于说明本发明的提升钒钛磁铁矿利用价值的方法。

实施例1

1）钒钛磁铁矿原矿经磁选，得到钒钛磁铁精矿和尾矿；

2）所述钒钛磁铁精矿经反浮选脱硅得到铁精矿，氮气流携带铁精矿、煤粉和辅料通过侧壁喷吹热风送入srv炉的熔池中，喷吹热风温度为850~1200℃，铁精矿（矿粉）与煤粉在srv炉内完成还原反应，在熔池下部形成铁水，钛渣富集在熔池上层；其中，铁精矿中4mm以下颗粒所占质量比>95%，tfe：58.0%；煤粉为无烟煤，固定碳：67%，挥发分：8%，硫：0.9%；辅料为白云石；各物料的添加比例（质量比）为铁精矿∶煤粉∶白云石=10∶3∶0.3；

3）所述尾矿经磁选、浮选，得到钛精矿；

4）将srv炉内生成的液态渣（tio2：41%左右）通过排渣口排出，2小时出渣一次，并送入钛渣电炉，在钛渣炉中加入步骤3）得到的钛精矿，钛精矿的钛品位为46%，再向钛渣炉中加入一定量的无烟煤，srv炉钛渣、钛精矿与无烟煤的质量比为9∶7∶0.8，srv炉钛渣、钛精矿和无烟煤在钛渣炉中进行冶炼，冶炼温度为1600~2000℃，得到熔融钛渣和半钢，将钛渣和半钢分离得到钛品位为74%左右的钛渣产品。

实施例2

1）钒钛磁铁矿原矿经磁选，得到钒钛磁铁精矿和尾矿；

2）所述钒钛磁铁精矿经反浮选脱硅得到铁精矿，氮气流携带铁精矿、煤粉和辅料通过侧壁喷吹热风送入srv炉的熔池中，喷吹热风温度为850~1200℃，铁精矿（矿粉）与煤粉在srv炉内完成还原反应，在熔池下部形成铁水，钛渣富集在熔池上层；其中，铁精矿中3mm以下颗粒所占质量比>90%，tfe：58.8%；煤粉为高热值无烟煤，发热量：6100cal，固定碳：68%，挥发分：9%，硫：0.7%；辅料为白云石；各物料的添加比例（质量比）为铁精矿∶煤粉∶白云石=15∶5∶1.0；

3）所述尾矿经磁选、浮选，得到钛精矿；

4）将srv炉内生成的液态渣（tio2：42%左右）通过排渣口排出，1.5小时出渣一次，并送入钛渣电炉，在钛渣炉中加入步骤3）得到的钛精矿，钛精矿的钛品位为45%，再向钛渣炉中加入一定量的冶金焦，srv炉钛渣、钛精矿与冶金焦的质量比为10∶5∶0.9，srv炉钛渣、钛精矿和无烟煤在钛渣炉中进行冶炼，冶炼温度为1700~1900℃，得到熔融钛渣和半钢，将钛渣和半钢分离得到钛品位为70%左右的钛渣产品。

实施例3

1）钒钛磁铁矿原矿经磁选，得到钒钛磁铁精矿和尾矿；

2）所述钒钛磁铁精矿经反浮选脱硅得到铁精矿，氮气流携带铁精矿、煤粉和辅料通过侧壁喷吹热风送入srv炉的熔池中，喷吹热风温度为850~1200℃，铁精矿（矿粉）与煤粉在srv炉内完成还原反应，在熔池下部形成铁水，钛渣富集在熔池上层；其中，铁精矿中4mm以下颗粒所占质量比>94%，tfe：58.4%；煤粉为高热值无烟煤，发热量：6000cal，固定碳：66%，挥发分：8%，硫：0.5%；辅料为白云石；各物料的添加比例（质量比）为铁精矿∶煤粉∶白云石=13∶4∶0.5；

3）所述尾矿经磁选、浮选，得到钛精矿；

4）将srv炉内生成的液态渣（tio2：40%左右）通过排渣口排出，1.5小时出渣一次，并送入钛渣电炉，在钛渣炉中加入步骤3）得到的钛精矿，钛精矿的钛品位为47%，再向钛渣炉中加入一定量的冶金焦，srv炉钛渣、钛精矿与冶金焦的质量比为8∶6∶1.1，srv炉钛渣、钛精矿和无烟煤在钛渣炉中进行冶炼，冶炼温度为1700~1900℃，得到熔融钛渣和半钢，将钛渣和半钢分离得到钛品位为72%左右的钛渣产品。

采用本发明的方法可制得钛品位大于70%的钛渣产品，同时可充分利用铁精矿中的钛资源，提高钛渣的生产效率和能量利用率，减少环境污染。

以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。