一种钒钛磁铁矿的综合利用工艺的制作方法

本发明涉及一种钒钛磁铁矿的综合利用工艺，属于钒钛磁铁矿的综合利用技术领域。

背景技术：

钒钛磁铁矿(简称钒钛矿)与普通铁矿的性质有着本质的区别，普通铁矿一般只有一种磁感应系数的磁性物(四氧化三铁)，普通铁精矿利用传统磁选机选别，就可以得到一定品位的铁精矿(一般在60％以上)，满足高炉冶炼的需要。而钒钛矿是一种铁、钒、钛等元素的共生矿，其各种元素结晶粒度十分紧密。在选别时，首先对矿石的解离粒度有很高的要求，更特殊的是以四氧化三铁为主的钒钛铁精矿是强磁性物质，磁场强度在800-1200高斯就可以选别，选别后钒钛铁精矿品位一般在54～56％左右(不同矿脉精矿品位有所不同)，而钒钛矿中的钛是以钛铁矿(feotio2或fetio3)形式存在，钛铁矿是一种弱磁性物质，往往需要7000-8000高斯以上的磁场才能将钛铁矿与其它非磁性物分离，而钒钛矿中含有的钛辉石和橄榄石在这个磁场强度也具有相同的物性，无法与钛铁矿有效分离，从而导致目前钒钛矿选别普遍先利用800-1200高斯磁场选出钒钛铁精矿，再利用重选和浮选分别选出钛中矿或钛精矿(矿物中含有二氧化钛“tio2”的数量，钛中矿一般含二氧化钛为38％左右，铁精矿含二氧化钛为46％左右)。

目前钒钛矿(攀枝花)几十年来一直利用传统的普通铁矿石的选别方法进行选矿，即经过破碎→1段磨矿→1段磁选→2段磨矿→2段磁选，得到品位54～56％左右的铁精矿(钒钛铁精矿，目前市场价格在240～260元左右)，磁选尾矿再通过重选或浮选得到品位在38～46％之间的钛中矿或钛精矿，重选或浮选后的抛尾铁品位在8～10％左右，钛品位在5～6％左右。铁的全收率一般在70％左右(其中钛精矿中的铁占铁资源总量的10～15％左右)，钛的全收率在70％左右(其中钒钛铁精矿中的钛占钛资源总量的40～50％左右，钛占钛资源总量的40～50％左右)，从而整个钒钛矿资源在传统选别工艺过程中浪费极大(传统选矿和冶炼工艺过程中钛资源的真正回收利用率只有20～25％左右)。

钒钛铁精矿中一般含有10～11％左右的钛(不含较特殊的钒钛矿)，而因为含钛高，利用高炉冶炼钒钛铁精矿的过程中必须配入一定数量的普通铁精矿(否则无法冶炼)，高炉渣中含钛一般在20％左右，导致大量钛资源没有得到利用。

钒钛矿中的钒在选别过程中，钒一般进入钒钛铁精矿中，其含钒量，以五氧化二钒计在有0.5～0.6％左右，在高炉冶炼过程中有25～30％左右五氧化二钒进入高炉渣，在转炉提钒过程中有铁水中85％左右五氧化二钒被回收为高钒渣(在此过程中钒的综合收率为0.60～0.64％)，在经过提钒工序整个钒的利用率大约在50％左右，大约50％左右的钒没有得到利用。

目前钒钛铁精矿一般含铁54～56％，含钛10～11％，二者品位相加，铁、钛资源总品位达到64～67％左右。如果是普通64～-67％铁精矿，目前市场含税价大约在650元左右，每吨钒钛铁精矿价值与普通铁精矿相差400元左右，这就如蜂蜜与氢氧化钠混在一起，其两者的价值都无法得到体现。

此外，这种传统的选矿工艺过程中还有如下缺点：1)磁选抛尾中的尾矿铁含量高，导致铁资源流失；

2)在磁选过程中磁夹带和磁包裹现象比较严重，从而导致大量非磁性物残留中铁精矿中，影响铁精矿品位；

3)一段、二段磁选机抛尾的尾矿通过重选或浮选回收钛中矿或者钛精矿，钛的回收率一般只占尾矿中钛含量的40～50％，导致大量钛资源流失(钛资源总量的25～30％左右)；

4)在整个磁选、重选和浮选过程中，循环水量大，能源消耗高。

技术实现要素：

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种钒钛磁铁矿的综合利用工艺，采用该工艺，无需浮选或者重选，可直接得到钛铁钒精矿。

本发明钒钛磁铁矿的综合利用工艺，无需浮选或者重选，其步骤如下：

a、预抛尾：采用磁选机对破碎后的钒钛磁铁矿进行预抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到尾矿和粗矿；破碎后的钒钛磁铁矿的粒度小于10mm；

b、一段球磨：将粗矿进行一段球磨至粒度小于1mm，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到粗矿1和尾矿；

c、二段球磨：将粗矿1进行二段球磨至粒度小于100目，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到粗矿2和尾矿；

d、三段球磨：将粗矿2进行三段球磨至粒度小于320目，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥8000高斯，得到钛铁钒精矿和尾矿；

其中，所述钛铁钒精矿的铁品位为42～47％，钛品位为18～24％。

优选的，a步骤、b步骤、c步骤和d步骤中的尾矿的铁品位＜6％，钛品位＜3％。

进一步优选的，所述钒钛磁铁矿的品位为：铁品位为40～47％，钛品位为10～23％，钒品位≥0.4％；优选铁品位为44～46％，钛品位为18～22％，钒品位为0.4％～0.5％。

优选的，a步骤的磁场强度为10000～12000高斯，b步骤的磁场强度为10000～12000高斯，c步骤的磁场强度为10000～12000高斯，d步骤的磁场强度为8000～10000高斯。

优选的，d步骤之后，还进行如下步骤：

f、酸浸：将钛铁钒精矿采用硫酸浸出，然后过滤，得到酸浸液和钛精矿；

g、沉钒：酸浸液经过调整ph值沉钒，压滤后得到粗钒，精制煅烧后得到五氧化二钒；

h、除钒后的酸浸液浓缩，压滤，得到一水硫酸亚铁；一水硫酸亚铁经过干燥、高温分解后得到铁精矿和二氧化硫。

进一步优选的，酸浸后得到的钛精矿，利用盐酸再次浸出，得到富钛料，富钛料再经过氢氧化钠浸出，得到二氧化钛品位在93～96％的人造金红石。

作为优选方案，f步骤中，采用浓度为30～70％的硫酸浸出，利用盐酸再次浸出时采用浓度为30～70％的盐酸，氢氧化钠浸出时采用浓度为50～100％的氢氧化钠。

优选的，f步骤的钛精矿品位为45～48％，h步骤的铁精矿品位为67～69％。

优选的，h步骤的二氧化硫经过转化为三氧化硫后，生产硫酸。

优选的，h步骤的铁精矿直接还原后得到品位＞95％的微合金铁粉。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本发明根据钒钛矿的特点，首先提出铁、钛、钒共选的选别新工艺，对传统选矿工艺进行了革命性改造，其选矿方法简单，无需重选和浮选，极大程度地降低了选矿的成本。

2)本发明采用多次内强磁磁选工艺，尾矿中钛、铁含量低，可以大幅提高钒钛矿中的铁、钛回收率。铁的回收率比传统选矿提高20～30％，钛的回收率比传统选矿提高15～20％，具体提高的量根据原矿品位不同而不同。

3)本发明的钒钛磁铁矿的综合利用工艺，将物理选矿与化学浸出相结合，对矿物进行了有效的分离，使钒钛铁精矿中的铁、钛、钒全部得到高效地利用，与传统方法相比，铁的利用率提高近50％，钛的利用率提高近300％，钒的利用率提高近200％。

附图说明

图1为钒钛磁铁矿选别的传统工艺流程图。

图2为本发明实施例1钒钛磁铁矿的综合利用工艺流程图。

图3为本发明实施例2钒钛磁铁矿的综合利用工艺流程图。

具体实施方式

本发明钒钛磁铁矿的综合利用工艺，无需浮选或者重选，其步骤如下：

a、预抛尾：采用磁选机对破碎后的钒钛磁铁矿进行预抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到尾矿和粗矿；破碎后的钒钛磁铁矿的粒度小于10mm；

b、一段球磨：将粗矿进行一段球磨至粒度小于1mm，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到粗矿1和尾矿；

c、二段球磨：将粗矿1进行二段球磨至粒度小于100目，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥10000高斯，得到粗矿2和尾矿；

d、三段球磨：将粗矿2进行三段球磨至粒度小于320目，然后再进行强磁抛尾，磁场强度≥8000高斯，得到钛铁精矿和尾矿；

本发明方法，采用三段球磨以及四次强磁抛尾工艺，以提高钛铁矿中的铁、钛回收率，降低尾矿中的钛铁含量，提高铁、钛、钒的利用率。优选的，a步骤、b步骤、c步骤和d步骤中的抛尾的尾矿的铁品位＜6％，钛品位＜3％。

本发明在球磨前先进行预抛尾，这样可以减少高压辊磨机后，进入一段磨前的原矿量，降低一段磨的磨矿量和减少磨矿成本。而每段球磨后均进行强磁抛尾，可以提高二段、三段磨矿的生产效率，降低磨矿成本。

优选的，本发明所述的钒钛磁铁矿的品位为：铁品位为40～47％，钛品位为10～23％，钒品位≥0.4％；优选铁品位为45％左右(即44～46％)，钛品位为20％左右(即18～22％)，钒品位在0.4～0.5％。

破碎以及每段球磨后均进行强磁抛尾，其磁场强度优选为：a步骤的磁场强度为10000～12000高斯，b步骤的磁场强度为10000～12000高斯，c步骤的磁场强度为10000～12000高斯，d步骤的磁场强度为8000～10000高斯。

经过d步骤三段磨矿磁选抛尾的钒钛矿，铁品位在45％左右(即42～47％)，钛品位在20％左右(即18～24％)。可以经过螺旋磁选机分离后，得到铁品位＞54％-58％的钒钛铁精矿和钛品位＞38％-46％的钛中矿或钛精矿。

优选的，本发明钒钛磁铁矿的综合利用工艺，采用上述的步骤a～d，得到钛铁钒精矿，然后再进行如下步骤：

f、酸浸：将钛铁钒精矿采用硫酸浸出，然后过滤，得到酸浸液和钛精矿；

g、沉钒：酸浸液经过调整ph值沉钒，压滤后得到粗钒，精制煅烧后得到五氧化二钒；

h、除钒后的酸浸液浓缩，压滤，得到一水硫酸亚铁；一水硫酸亚铁经过干燥、高温分解后得到铁精矿和二氧化硫，此处的二氧化硫可以生产硫酸。

f步骤将磁选后的钛铁钒精矿在反应器中浸出，利用硫酸将钛铁精矿中的铁、钒、钙、镁、锰和铝等元素浸出，经过压滤得到钛品位＞46％的钛精矿(即使钛铁钒精矿全部变成钛精矿)。由此，钒钛矿生产钛精矿彻底告别重选和浮选。

f步骤中的反应器可以采用常规的，比如反应釜或者管式反应器等，优选采用管式反应器，可以进一步的提高浸出的效果。

f步骤浸出采用硫酸，理论上说，常用的硫酸浓度均可适用于本发明，优选的，采用浓度为30～70％的硫酸浸出，该浓度可以使浸出反应更好的进行。

通过f步骤酸浸后得到的钛精矿，二氧化钛品位在46％左右(即45～48％)，可以利用盐酸再次浸出钛精矿中的三价铁、钙、镁、铝、锰等元素和再经过氢氧化钠浸出富钛料中的二氧化硅得到二氧化钛品位在95％左右(即93～96％)的人造金红石(高品位二氧化钛)。

优选的，利用采用浓度为30～70％的盐酸再次浸出，然后再采用浓度为50～100％的氢氧化钠浸出二氧化硅。

本发明中的浓度百分比均为质量百分比。

在f步骤的酸浸过程中，钛铁钒精矿在0.5％左右的五氧化二钒90％被浸出，经过对浸出液调整ph值沉钒、脱硫、压滤和煅烧等工序，可以得到品位＞98～99％的五氧化二钒，比传统工艺提钒回收率高1倍左右。

优选的，f步骤的钛精矿品位＞46％，h步骤的铁精矿品位为67～69％。

h步骤将钛铁钒精矿中浸出的铁转化为硫酸亚铁，硫酸亚铁经过干燥、高温分解(分解温度800℃以上)后得到品位高达67～69％的铁精矿和二氧化硫(其中有少量三氧化硫)，67～69％的铁精矿经过直接还原后得到品位＞95％的微合金铁粉(钒钛矿中含有很多微合金成分)，二氧化硫经过转化为三氧化硫和吸收后去生产硫酸，使得80～90％以上的硫得到循环利用。

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。

实施例1

如图2所示，将钒铁磁铁矿进行破碎10mm后，依次进行如下步骤：

a、预抛尾：使用内磁场强磁磁选机对破碎后的钒钛磁铁矿进行预抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到尾矿和粗矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

b、一段球磨：将粗矿进行一段球磨至粒径1mm，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到粗矿1和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

c、二段球磨：将粗矿1进行二段球磨至粒径-100目，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到粗矿2和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

d、三段球磨：将粗矿2进行三段球磨至粒径-320目，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为8000～10000高斯，得到钛铁钒精矿和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

e、分离：经过3段磨矿磁选抛尾的钒钛矿，铁品位在45％以上，钛品位在20％以上，经过螺旋磁选机分离后得到铁品位＞54％-58％的钒钛铁精矿和钛品位＞38％-46％的钛中矿或钛精矿。

采用该方法，铁的回收率比传统选矿提高20～30％，钛的回收率比传统选矿提高15～20％。

实施例2

如图3所示，将钒铁磁铁矿进行破碎为粒径10mm后，依次进行如下步骤：

a、预抛尾：使用内磁场强磁磁选机对破碎后的钒钛磁铁矿进行预抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到尾矿和粗矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

b、一段球磨：将粗矿进行一段球磨至粒径1mm左右，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到粗矿1和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

c、二段球磨：将粗矿1进行二段球磨至粒径-100目左右，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为10000～12000高斯，得到粗矿2和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。

d、三段球磨：将粗矿2进行三段球磨至粒径-320目左右，然后再使用内磁场强磁磁选机进行强磁抛尾，磁场强度为8000～10000高斯高斯，得到钛铁精矿和尾矿；此时，尾矿中的铁品位＜6％，钛品位＜3％，直接进入尾矿库。钛铁精矿铁品位在45％以上，钛品位在20％以上。

f、酸浸：将钛铁精矿采用浓度在30％-70％左右的硫酸在管式反应器中浸出钛铁精矿中的二价铁、钒和大部分钙、镁、铝、锰等元素，使钛铁精矿全部转化为钛品位＞46％的钛精矿(使钛铁钒精矿全部变成钛精矿)，然后过滤，得到酸浸液和钛精矿。

g、酸浸液经过调整ph值沉钒、压滤、碱溶、压滤出渣、调整ph值再沉钒、压滤和煅烧，得到五氧化二钒。其钒收率为90％左右。

h、沉钒后的酸浸液浓缩后，过滤，得到一水硫酸亚铁；一水硫酸亚铁经过干燥、高温分解后得到铁精矿和二氧化硫；二氧化硫经转化后吸收，制备得到硫酸，使得硫酸循环利用率达到80％以上，而铁精矿通过还原后得到品位＞95％的微合金铁粉。

i、钛精矿在管式反应器中再经过盐酸和氢氧化钠再浸出剩余的三价铁、钙、镁、铝、锰等元素和二氧化硅，压滤后得到品位在95％左右的富钛料和人造金红石。

采用该方法，铁的回收率为95％，钛的回收率为95％左右，钒的回收率为90％左右。与传统工艺相比，铁的利用率提高近50％，钛的利用率提高近300％，钒的利用率提高近200％。