利用煅烧、氧化碱浸及脱泥再选钒钛磁铁精矿的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种钒钛磁铁精矿的选矿工艺，尤其涉及一种利用煅烧、氧化碱浸及 脱泥再选钒钛磁铁精矿的方法。
【背景技术】
[0002] 钒钛磁铁矿是一种多金属元素的复合矿，是以含铁、钒、钛为主的共生的磁铁矿。 而钒钛磁铁精矿是钒钛磁铁矿经过选矿获得的产物之一，其中钒以类质同象赋存于钛磁铁 矿中，置换高价铁离子。钛磁铁矿是主晶矿物（Fe30 4)与客晶矿【钛铁晶石2Fe0*Ti 0 2、钛铁矿Fe0 ?Ti0 2、铝镁尖晶石（Mg，Fe) (Al，Fe)20 4】形成的复合体。例如，中 国攀枝花地区密地选矿厂钒钛磁铁矿原矿和选铁后的钒钛磁铁精矿化学多元素分析结果 见表1，钒钛磁铁矿原矿和钒钛磁铁矿精矿物相分析结果分别见表2和表3。
[0003]表1中国攀枝花地区密地选矿厂原矿和钒钛磁铁精矿化学多元素分析结果
表2中国攀枝花地区密地选矿厂钒钛磁铁矿原矿钛、铁化学物相分析结果
表3中国攀枝花地区密地选矿厂钒钛磁铁矿精矿钛、铁化学物相分析结果
世界上钒钛磁铁矿资源丰富，全世界储量达400亿吨以上，中国储量达98. 3亿吨。钒 钛磁铁矿石中铁主要赋存于钛磁铁矿中，矿石中的Ti0 2主要赋存于粒状钛铁矿和钛磁铁 矿中。一般情况下，约57%的钛赋存于钛磁铁矿〇1^6110 3*1^630 4)中，约40%的钛赋 存于钛铁矿（FeTi0 3)中，由于钒钛磁铁矿矿石组成复杂，性质特殊，因而这类矿石的综合 利用是国际一直未彻底解决的一大难题。钒钛磁铁矿矿物的这种赋存特点决定了采用物理 选矿方法无法从矿石的源头实现钛、铁的有效分离，造成钒钛磁铁矿石经物理选矿后，铁精 矿品位低（TFe〈55%)，铁精矿中的钛在炼铁过程完全进入高炉渣（Ti0 2含量达22%以上） 形成玻璃体，Ti0 2失去了活性而无法经济回收，同时，钛回收率低只有18%。因此用物理 的选矿方法选别钛铁矿石大大降低了钛和铁单独利用的价值。
[0004]中国是世界上第一个以工业规模从复杂钒钛磁铁矿中综合提取铁、钒、钛的国家， 但由于一般的物理方法不能从根本上改变铁、钛致密共生的赋存特性，因此，采用通常的重 选法、磁选法、浮选法等物理选矿方法进行钛、铁分离，效率低，很难选出品位高而杂质少的 钛精矿或铁精矿；同时，Ti02回收效率不高，钒钛磁铁矿原矿经过选矿分离后，约54%的Ti02 进入铁精矿，这些Ti02经高炉冶炼后几乎全部进入渣相，形成TiO2含量20~24%的高炉 渣；另外，由于铁精矿中的S、Si、Al等杂质含量也过高，上述原因不仅造成冶炼高炉利用系 数低、能耗大、钛资源浪费，而且矿渣量大、环境污染严重。
[0005]CN2011100879566公开了 "一种钛铁矿的选矿方法"，是将钒钛磁铁矿原矿经磨矿、 碱浸预处理、过滤、再磨矿后磁选得到钛精矿和铁精矿的方法。该方法将含铁32. 16%和含 Ti0212. 11%的f凡钛磁铁矿原矿通过磨矿、碱浸预处理、过滤、再磨矿后磁选处理，形成了含 铁59. 30%铁精矿和含Ti0220. 15%的钛精矿。由于该方法是针对钛铁矿原矿而言，原矿Si02、 A1203、CaO、MgO等脉石矿物含量高，碱浸的过程将优先发生在Si02、A1203等矿物身上，碱浸 过程中形成了与钛相似的碱浸后化合物，碱浸钛铁原矿消耗的NaOH碱量是469Kg/t原矿， 成本高；而且钛铁原矿碱浸后形成的钛化合物，与石英等脉石矿物碱浸后形成的硅的化合 物，要想在后续的磁选中实现有效分离是十分困难的，这也制约了钛铁原矿碱浸后铁精矿 品位和钛精矿品位的提高。同时，该方法采用两次磨矿过程改变矿物表面物理化学性质，增 加了该方法的复杂程度和工序成本。总之，用该种方法过程复杂，而且处理过程中碱消耗量 大、成本高；同时，无法获得更高品位的铁精矿和钛精矿。
[0006]CN201410166205. 7公开了一种"利用煅烧、碱浸、脱泥再选f凡钛磁铁精矿的方 法"，该发明将钒钛磁铁精矿按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO,然后在800°C~1400°C的 温度下进行煅烧20~60分钟，再将煅烧产品置于碱溶液中碱浸，然后将碱浸滤饼形成矿浆 进行脱泥作业，分别得到TFe含量为60%~68%铁精矿、Ti02含量为40%~50%钛精矿。该 方法实现了对钒钛磁铁精矿进行高效选别，但由于反应中单纯采用碱浸，在300~370°C温 度下反应0. 5~5小时，化学反应温度较高，时间较长，且反应后SiOjPTiO2含量高达3%，杂 质含量较高，致使高炉利用系数降低，增加了炼铁成本；该发明方法中碱耗较高，且碱浸产 物钛酸钠或钛酸钾的产率小于80kg/T原矿，钛酸钠或钛酸钾产率较低致使钛资源利用率 不尚。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述选矿方法的不足，本发明所要解决的技术问题是在物理和化学选矿 方法有效结合的基础上，提供一种成本低、回收质量和效率高且操作性好的利用煅烧、氧化 喊浸及脱泥再选I凡钦磁铁精矿的方法，实现了对I凡钦磁铁精矿中钦、铁进彳丁尚效分尚，提尚 了入炉铁品位，减少进入尚炉Ti02、S、Si、A1等杂质的含量，提尚尚炉利用系数，减少尚炉 渣的排放量，降低了炼铁成本，提高了 1102资源综合利用率，同时降低了NaOH或KOH消耗 量，减少了环境污染。
[0008] 为了实现本发明的目的，本发明的技术方案是这样实现的： 本发明的一种利用煅烧、氧化碱浸及脱泥再选钒钛磁铁精矿的方法，其特征在于包括 如下步骤： 1) 煅烧 将TFe含量范围为50%~55%，Ti02含量范围为10%~15%，Si02含量为3%~6%、A1203含量为3%~6%、S含量>0. 5%的钒钛磁铁精矿按重量1:0. 1~0. 2的比例加入CaO， 在800°C~1400°C的温度下进行煅烧20~60分钟，形成煅烧产品A; 2) 氧化碱浸 将步骤1)中的煅烧产品A置于质量浓度为5%~52%的碱溶液中，加入氧化剂，然后在 220°C~330°C的温度下碱浸反应0. 5~2小时，得滤液和碱浸滤饼B，所述的滤液给入回收 处理系统； 3) 脱泥 将步骤2)中的碱浸滤饼B加水配制成质量浓度为21%~25%的矿浆进行脱泥作业，得 到沉砂C和溢流D;所述的沉砂C为TFe含量范围为60%~69%的最终铁精矿，所述的溢流 D为Ti02含量范围为42%~50%的最终钛精矿。
[0009] 所述的碱溶液为NaOH水溶液、K0H水溶液或NaOH和K0H混合水溶液中的任意一 种。
[0010] 所述的氧化剂为〇2或H202，所述的02加入量为20~120psi、H202加入量为 50~200kg/t给矿。
[0011] 所述的脱泥作业采用纟3~5米的脱泥斗进行脱泥作业。
[0012] 本发明的优点是： 锻烧过程利用CaO部分代替碱浸过程中碱液消耗，减少了后续碱浸工序中NaOH或K0H的消耗量20%~30% ;由于CaO价格是NaOH价格的1/5~1/6,是K0H价格的1/20,因此可 大大降低生产成本。
[0013] 氧化碱浸的过程对钒钛磁铁精矿中Ti、S、Si、A1等元素进行了化学反应，形成了 相应的盐，使钒钛磁铁精矿中的铁转变为氧化铁的形式。与钒钛磁铁精矿不同的是，钛铁矿 原矿中SiOjPA1 203的含量远远高于钒钛磁铁精矿中SiO2和A1 203含量，其中钛铁矿原矿 中Si02>20%、Al203>7%，钒钛磁铁精矿中Si02〈6%、Al203〈6%。在碱浸钛铁矿原矿过程中，由于 碱浸的过程将优先发生在Si02、A1203等矿物上，使得碱浸钒钛磁铁精矿比碱浸钛铁矿原矿 碱用量更少，同时〇 2的引入使含S化合物氧化，氧化了FeTiO3，加速了反应，降低了反应温 度，缩短了反应时间，效果更好，大大降低能耗和设备投资。例如，煅烧后，用NaOH氧化碱浸 时，本发明消耗的碱量小于50kg/t精矿，比碱浸原矿消耗的碱量469kg/t原矿降低了 9倍 以上。比未通入氧气的碱浸消耗的碱量降低了 10kg/t精矿；02的引入使碱浸反应温度最低 降至220°C，反应时间小于2小时。
[0014] 另外，该方法中氧化碱浸的反应产物为钛酸钠或钛酸钾，钛酸钠或钛酸钾的产率 大于100kg/T原矿，钛酸钠或钛酸钾存在于最终产物钛精矿中，由扫描电镜观察钛精矿的 显微结构可知有大量晶须，如图2、3、4所示。钛酸钾和钛酸钠的晶须具有优异的性质和广 泛的应用，主要的实用特征与性能为：具有优良的显微增强和填充能力；优异的耐磨损及 摩擦滑动性能；优良的表面平滑性及高的尺寸精度和稳定性；成型性能好，对加工设备和 模具磨损小；钛酸钾晶须的市场价位6. 5~15万/吨。钛酸钾和钛酸钠还广泛用于药芯焊 丝、不锈钢焊条、低氢焊条、交直流两用焊条。作为焊条添加剂，钛酸钠的