利用氧化堿浸、脫泥及磁重聯合再選釩鈦磁鐵精礦的方法
【專利說明】
[0001]
技術領域
[0002] 本發明涉及一種釩鈦磁鐵精礦的選礦工藝，尤其涉及一種利用氧化堿浸、脫泥及 磁重聯合再選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術】
[0003] 釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素的復合礦，是以含鐵、釩、鈦為主的共生的磁鐵礦。 而釩鈦磁鐵精礦是釩鈦磁鐵礦經過選礦獲得的產物之一，其中釩以類質同象賦存于鈦磁鐵 礦中，置換高價鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe30 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2FeΟ·?? 0 2、鈦鐵礦FeΟ·Ti0 2、鋁鎂尖晶石（Mg，Fe) (Al，Fe)20 4】形成的復合體。例如，中 國攀枝花地區密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦和選鐵后的釩鈦磁鐵精礦化學多元素分析結果 見表1，釩鈦磁鐵礦原礦和釩鈦磁鐵礦精礦物相分析結果分別見表2和表3。
[0004] 表1中國攀枝花地區密地選礦廠原礦和釩鈦磁鐵精礦化學多元素分析結果
表2中國攀枝花地區密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦鈦、鐵化學物相分析結果 表3中國攀枝花地區密地選礦廠釩鈦磁鐵礦精礦鈦、鐵化學物相分析結果
世界上釩鈦磁鐵礦資源豐富，全世界儲量達400億噸以上，中國儲量達98. 3億噸。釩 鈦磁鐵礦石中鐵主要賦存于鈦磁鐵礦中，礦石中的Ti0 2主要賦存于粒狀鈦鐵礦和鈦磁鐵 礦中。一般情況下，約57%的鈦賦存于鈦磁鐵礦〇1^^1103*1^ 630 4)中，約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦（FeTi03)中，由于釩鈦磁鐵礦礦石組成復雜，性質特殊，因而這類礦石的綜合 利用是國際一直未徹底解決的一大難題。釩鈦磁鐵礦礦物的這種賦存特點決定了采用物理 選礦方法無法從礦石的源頭實現鈦、鐵的有效分離，造成釩鈦磁鐵礦石經物理選礦后，鐵精 礦品位低（TFe〈55%)，鐵精礦中的鈦在煉鐵過程完全進入高爐渣（Ti0 2含量達22%以上） 形成玻璃體，Ti0 2失去了活性而無法經濟回收，同時，鈦回收率低只有18%。因此用物理 的選礦方法選別鈦鐵礦石大大降低了鈦和鐵單獨利用的價值。
[0005]中國是世界上第一個以工業規模從復雜釩鈦磁鐵礦中綜合提取鐵、釩、鈦的國家， 但由于一般的物理方法不能從根本上改變鐵、鈦致密共生的賦存特性，因此，采用通常的重 選法、磁選法、浮選法等物理選礦方法進行鈦、鐵分離，效率低，很難選出品位高而雜質少的 鈦精礦或鐵精礦；同時，Ti02回收效率不高，釩鈦磁鐵礦原礦經過選礦分離后，約54%的Ti02 進入鐵精礦，這些Ti02經高爐冶煉后幾乎全部進入渣相，形成TiO2含量20~24%的高爐 渣；另外，由于鐵精礦中的S、Si、Al等雜質含量也過高，上述原因不僅造成冶煉高爐利用系 數低、能耗大、鈦資源浪費，而且礦渣量大、環境污染嚴重。
[0006]CN20公開了 "一種鈦鐵礦的選礦方法"，是將釩鈦磁鐵礦原礦經磨礦、 堿浸預處理、過濾、再磨礦后磁選得到鈦精礦和鐵精礦的方法。該方法將含鐵32. 16%和含 Ti0212. 11%的f凡鈦磁鐵礦原礦通過磨礦、堿浸預處理、過濾、再磨礦后磁選處理，形成了含 鐵59. 30%鐵精礦和含Ti0220. 15%的鈦精礦。由于該方法是針對鈦鐵礦原礦而言，原礦Si02、 A1203、CaO、MgO等脈石礦物含量高，堿浸的過程將優先發生在Si02、A1203等礦物身上，堿浸 過程中形成了與鈦相似的堿浸后化合物，堿浸鈦鐵原礦消耗的NaOH堿量是469Kg/t原礦， 成本高；而且鈦鐵原礦堿浸后形成的鈦化合物，與石英等脈石礦物堿浸后形成的硅的化合 物，要想在后續的磁選中實現有效分離是十分困難的，這也制約了鈦鐵原礦堿浸后鐵精礦 品位和鈦精礦品位的提高。同時，該方法采用兩次磨礦過程改變礦物表面物理化學性質，增 加了該方法的復雜程度和工序成本。總之，用該種方法過程復雜，而且處理過程中堿消耗量 大、成本高；同時，無法獲得更高品位的鐵精礦和鈦精礦。
[0007]CN201310183580. 8公開了"一種濕法處理釩鈦鐵精礦制備鈦液的方法"，提出了用 鹽酸洗分離鈦鐵的方法。該發明為濕法處理釩鈦磁鐵精礦制備鈦液的方法，包括釩鈦磁鐵 精礦鹽酸浸取、熔鹽反應、再酸洗、硫酸酸溶、過濾等獲得鈦液等過程，該方法主要是針對提 取鈦精礦，其工藝過程復雜，鹽酸浸取過程中需用鹽酸與鐵和釩反應溶解進濾液中，消耗大 量鹽酸，成本高；同時，熔鹽過程中用NaOH與鈦和硅反應消耗堿。另外，由于該方法浸取過 程中使用了鹽酸，鹽酸中氯離子對設備腐蝕大，不易工業化生產。該方法主要適用于高釩低 鐵含量的低貧釩鈦磁鐵精礦中鈦的回收利用。
[0008]CN201410165798. 5公開了一種"利用堿浸、脫泥及磁重聯合再選釩鈦磁鐵精礦 的方法"，該發明將釩鈦磁鐵精礦置于堿溶液中，堿浸反應后將堿浸濾餅加水配制成礦漿進 行脫泥作業，再將脫泥得到的沉砂加水制成礦漿進行磁選，再將磁選尾礦進行重選，分別得 至IJTFe含量范圍為63%~68%的鐵精礦、Ti02含量范圍為50%~70%的鈦精礦。該方法實 現了對釩鈦磁鐵精礦進行高效選別，但由于反應中單純采用堿浸，在280~370°C溫度下反 應0. 5~5小時，化學反應溫度較高，時間較長，且反應后SiOjPTiO2含量高達3%，雜質含量 較高，致使高爐利用系數降低，增加了煉鐵成本；該發明方法中消耗的堿量高達l〇〇kg/t精 礦，堿耗較高，且堿浸產物鈦酸鈉或鈦酸鉀的產率小于80kg/T原礦，鈦酸鈉或鈦酸鉀產率 較低致使鈦資源利用率不高。

【發明內容】

[0009]為了克服上述選礦方法的不足，本發明所要解決的技術問題是在物理和化學選礦 方法有效結合的基礎上，提供一種成本低、回收質量和效率高、工藝簡單，且操作性好的利 用氧化堿浸、脫泥及磁重聯合再選釩鈦磁鐵精礦的方法，實現了對釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵進 行尚效分尚，提尚了入爐鐵品位，減少進入尚爐Ti02、S、Si、Al等雜質的含量，提尚尚爐利 用系數，減少高爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，同時提高11〇2資源綜合利用率，減少環境 污染。
[0010] 為了實現本發明的目的，本發明的技術方案是這樣實現的： 本發明的一種利用氧化堿浸、脫泥及磁重聯合再選釩鈦磁鐵精礦的方法，其特征在于 包括如下步驟： 1) 氧化堿浸 將TFe含量范圍為50%~55%，Ti02含量范圍為10%~15%，Si02含量為3%~6%、A1203 含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦，置于質量濃度為5%~52%的堿溶液中，加 入氧化劑，然后在220°C~330°C的溫度下堿浸反應0. 5~2小時，將反應物進行過濾，得濾 液和堿浸濾餅A，所述的濾液給入回收處理系統； 2) 脫泥 將步驟1)中的堿浸濾餅A加水配制成質量濃度為21%~25%的礦漿進行脫泥作業，得 到沉砂B和溢流C; 3) 磁重聯合選礦 將步驟2)中的沉砂B加水制成質量濃度30%~34%的礦漿進行磁選，分別得磁選精礦D和磁選尾礦E; 再將磁選尾礦E加水制成質量濃度36%~41%的礦漿進行重選，分別得重選精礦F和 重選尾礦G，所述的磁選精礦D為TFe含量范圍為65%~70%的最終鐵精礦，重選精礦F與 溢流C合并為Ti02含量范圍為50%~70%的最終鈦精礦，重選尾礦G為最終尾礦。
[0011] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、Κ0Η水溶液或NaOH和Κ0Η混合水溶液中的任意一 種。
[0012] 所述的氧化劑為02或H202，所述02加入量為20~120psi、H202加入量為50~200kg/ t給礦。
[0013] 所述的脫泥作業采用纟3~5米的脫泥斗進行脫泥作業。
[0014] 所述的磁選采用0. 12T~0. 15T的筒式磁選機進行磁選。
[0015] 所述的磁選采用0· 03T~0· 05T的磁力脫水槽進行磁選。
[0016] 所述的磁選分別采用0· 12T~0· 15T的筒式磁選機和0· 03T~0· 05T磁力脫水槽 進行兩段磁選。
[0017] 所述的重選采用00.6~0 1. 2米的螺旋溜槽進行重選。
[0018] 本發明的優點是： 氧化堿浸的過程對釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、A1等元素進行了化學反應，形成了相應 的鹽，使釩鈦磁鐵精礦中的鐵轉變為氧化鐵的形式。與釩鈦磁鐵精礦不同的是，鈦鐵礦原 礦中SiOjPA1 203的含量遠遠高于釩鈦磁鐵精礦中SiO2和A1 203含量，其中鈦鐵礦原礦中 Si02>20%、Al203>7%，釩鈦磁鐵精礦中Si02〈6%、Al203〈6%。在堿浸鈦鐵礦原礦過程中，由于堿 浸的過程將優先發生在Si02、A1203等礦物上，使得堿浸釩鈦磁鐵精礦比堿浸鈦鐵礦原礦堿 用量更少，同時〇 2的引入使含S化合物氧化，氧化了FeTi03，加速了反應，降低了反應溫度， 縮短了反應時間，效果更好，大大降低能耗和設備投資。例如，用NaOH氧化堿浸時，本發明 消耗的堿量小于90kg/t精礦，比堿浸原礦消耗的堿量469kg/t原礦降低了 5. 2倍以上，比 未通入〇2的堿浸消耗的堿量降低了l〇kg/t精礦；同時，02的引入使堿浸反應溫度最低降至 220°C，反應時間小于2小時。
[0019]另外，該方法中氧化堿浸的反應產物為鈦酸鈉或鈦酸鉀，鈦酸鈉或鈦酸鉀的產率 大于100kg/T原礦，鈦酸鈉或鈦酸鉀存在于最終產物鈦精礦中，由掃描電鏡觀察鈦精礦的 顯微結構可知有大量晶須，如圖3和4所示。鈦酸鉀和鈦酸鈉的晶須具有優異的性質和廣 泛的應用，主要的實用特征與性能為：具有優良的顯微增強和填充能力；優異的耐磨損及 摩擦滑動性能；優良的表面平滑性及高的尺寸精度和穩定性；成型性能好，對加工設備和 模具磨損小；鈦酸鉀晶須的市場價位6. 5~15萬/噸。鈦酸鉀和鈦酸鈉還廣泛用于藥芯焊 絲、不銹鋼焊條、低氫焊條、交直流兩用焊條。作為焊條添加劑，鈦酸鈉的市場價位1. 8萬/ 噸，該方法有效提高了Ti02資源綜合利用率。
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