專(zhuān)利名稱：釩鈦磁鐵礦低溫采選冶鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦鐵礦尤其是釩鈦磁鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，能充分利用釩鈦磁鐵礦中各元素，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦遠(yuǎn)景儲(chǔ)量364. 85億噸，約占全國(guó)鐵礦儲(chǔ)量的30%以上、鈦資源儲(chǔ)量為8. 7億噸，占全國(guó)鈦資源儲(chǔ)量的90. 5%,占世界鈦儲(chǔ)量的35. 2%。攀西地區(qū)高鈦型礦伴生多種稀貴金屬，不同于普通鐵礦。礦內(nèi)有26種有價(jià)元素共生伴生元素如鈦(TiO2)、 鐵(TFe)、·凡(V2O5)、鉻(Cr2O3)、錳(Mn)、銅(Cu)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鈧(Sc2O3)、鎵(Ga)、硒 (Se)、鉬(Pt)、硫(S)、鋅(Zn)、砷(As)、碲(Te)、釕(Ru)、銠(Rn)、鈀(Pa)、銀(Ag)、鈮(Nb)、 鉭(Ta)、鉍(Bi)、鋨(Os)、銥(Ir)、金(Au)等26種有價(jià)元素。攀枝花釩鈦磁鐵礦是各種礦的代表，是鐵鈦共生礦，由鐵、鉻、鎳、釩、鈮等，以及鈦、鈷、鉬族、鎵、鈧等26種礦物元素組成的自然復(fù)合礦。若采用現(xiàn)行采選冶鐵方法或技術(shù)，選礦流程，分為預(yù)選、選鐵和選鈦三個(gè)階段預(yù)選是將開(kāi)采得到的巖，先丟棄部分尾礦；選鐵是為了獲得供煉鐵用的鐵精礦或釩鈦精礦； 選鈦是以選鐵后的尾礦為原料通過(guò)多段破碎和篩分，并應(yīng)用了重選、磁選、電選和浮選等各種方法回收鈦鐵礦。該選礦是單一元素獨(dú)生礦選礦方法，其結(jié)果造成鐵精礦中有相當(dāng)大量的釩鈦，鈦精礦中有相當(dāng)大量釩鐵。且只能得到部分普鋼與釩渣，而后用冗長(zhǎng)的工藝方法提取V2O5，生產(chǎn)釩鐵，再煉釩合金鋼，其它所有金屬元素都進(jìn)入渣場(chǎng)，長(zhǎng)期堆集；另一部分進(jìn)入煙道排放，致使全球氣候變暖，開(kāi)始受到質(zhì)疑的是冶煉技術(shù)或方法，而突然出現(xiàn)直接還原熱的冶煉方法，由于選礦仍然是物理方法，致使低碳經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式的直接還原鐵無(wú)用武之地。 同時(shí)，采鐵浪費(fèi)占資源總量60%以上表外礦、低品位礦資源；選礦浪費(fèi)更多的寶貴資源。另外，高鈦型釩鈦磁鐵礦高爐冶煉時(shí)，渣中TiO2在爐內(nèi)還原氣氛下，生成了高熔點(diǎn)的低價(jià)鈦化合物，使得爐渣變稠，渣鐵分離困難，導(dǎo)致高爐生產(chǎn)難以順利進(jìn)行；而采用“高爐-轉(zhuǎn)爐”流程，不論科學(xué)經(jīng)濟(jì)與否，僅回收了其中的釩，而鈦、鈧、鉻、鈷、鎳、鎵等在碳氮化鈦固熔體中富集。由于其粒度細(xì)、熔點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定，從釩渣中富集的上述金屬元素及回收釩等伴生金屬很難進(jìn)行和高爐渣中不能回收鈦、鈧等稀貴金屬元素，造成稀貴金屬資源全部流失，也未質(zhì)疑現(xiàn)行冶金體系，仍然是從冶煉上攻關(guān)，解決問(wèn)題。多年前，我國(guó)北京鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)與酒泉鋼鐵公司、安陽(yáng)鋼鐵公司等密切合作，應(yīng)用球團(tuán)燒結(jié)新工藝對(duì)使用我國(guó)磁精粉具有很高的使用價(jià)值。釩鈦磁鐵礦與普通鐵礦是不同的，鐵在礦物中的存在形式不是單一的鐵氧化物， 而是鐵要與許多元素結(jié)合的多種礦物，如鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、鈦鐵晶石等，同時(shí)還被其他多種元素取代，緊密共生在一起，以攀枝花釩鈦磁鐵礦為例大約有三分之一的鐵是與鈦結(jié)合在一起，仍然采用鐵礦的選礦方法，直接還原難度比普通鐵礦大得多、還原溫度高、時(shí)間長(zhǎng)。本發(fā)明的發(fā)明人提出了新的選冶思路，整合低溫焙燒球團(tuán)方法為選礦，采選冶鐵改為采選冶鈦，突破了現(xiàn)行高物耗、高能耗、高排放、高污染的高溫冶金技術(shù)領(lǐng)域，成為21世紀(jì)低溫冶金體系。 發(fā)明 內(nèi)容本發(fā)明將現(xiàn)有冶金中采選冶鐵改為采選冶鈦，將多次磁選改為一次性強(qiáng)磁選，把礦中各種金屬元素全部富集，由液相還原鐵變?yōu)楣滔噙€原鈦及各種金屬，由高溫冶煉變成低溫冶煉，徹底變革現(xiàn)行選冶方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是一次性把礦中金屬元素及雜質(zhì)元素充分分別利用。本發(fā)明的技術(shù)方案，就是把現(xiàn)行選礦與焙燒球團(tuán)方法整合為選礦，通過(guò)直接還原與直接氧化生產(chǎn)合金鋼；以鈦為主的渣，經(jīng)強(qiáng)磁選得到高品位二氧化鈦渣，再經(jīng)電爐熔分進(jìn)一步除鐵與非鐵雜質(zhì)，將二氧化鈦，冶煉鈦合金、金屬鈦；接下來(lái)從渣中得到三氧化二鈧直接還原鈧合金、金屬鈧；而后產(chǎn)生的渣連續(xù)不斷直接還原系列高端產(chǎn)品。具體步驟如下步驟1)低溫球團(tuán)選礦(預(yù)還原)將鈦鐵礦中加入還原劑和粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，于500 1100°C焙燒；在該步驟中，無(wú)煙煤的加入量為釩鈦鐵精礦的25-40% (優(yōu)選30%)。球團(tuán)焙燒的目的是為了選鈦， 將鐵全部富集脫去，礦中其他有價(jià)元素得到不同程度富集。低溫冶煉因?yàn)樵?00°C左右，化學(xué)反應(yīng)較單一，只有鐵的還原，而TiO2的還原等副反應(yīng)難以發(fā)生(如TiO2 Ti3O5 Ti2O3)。低品味礦呈數(shù)倍到數(shù)十倍富集分別利用；用煤作還原劑，煤與反應(yīng)產(chǎn)物CO2反應(yīng)形成C0，在回轉(zhuǎn)窯的反應(yīng)溫度1100°C以下， 礦石(Fe2O3)呈固態(tài)，保持原形，CO還原Fe2O3，反應(yīng)式為C0+C02 —2C0 個(gè)Fe203+3C0 — Fe+3C02 個(gè)步驟2)電爐熔化還原冶煉，分離得含釩鐵水和鈦渣焙燒后的產(chǎn)品加入適量固體還原劑無(wú)煙煤(外加煤球)，于1250 1300°C下進(jìn)行還原熔煉(液相中進(jìn)行熔化分離)，未被還原的鐵的氧化物被還原為金屬鐵，而鈦的氧化物被富集在爐渣中，經(jīng)渣鐵分離獲得鈦渣和含鉻、鎳、釩、鈮等的鐵水。熔煉時(shí)無(wú)煙煤的用量為焙燒后的球團(tuán)重量的25-40% (優(yōu)選30% )。電爐煤氣可以回收利用。球團(tuán)焙燒爐、窯匹配電弧爐低溫熔煉得到的不是高爐渣， 而是TiO2含量為80%左右的高鈦渣，是用于化工與冶金的貴金屬原料。步驟3)熔分鈦渣磁選鈦渣經(jīng)磁選去除脈石得到富鈦料，TiO2 > 96. 4% (即人造金紅石)。富鈦料可通過(guò)電弧爐或中頻感應(yīng)爐進(jìn)一步熔煉成鈦合金或金屬鈦。熔煉渣可作為冶煉鈧合金、金屬鈧、 鎵合金、鎵金屬，以及硒、鉬、鋅、碲、釕、銠、鈀、銀、鉭、鉍、鋨、銥、金等各種稀貴金屬的原料， 在渣中反復(fù)富集，進(jìn)一步制造航天航空用產(chǎn)品。對(duì)于類(lèi)似鉛、鋅易揮發(fā)元素在球團(tuán)焙燒的熱、冷端設(shè)有收塵裝置，能適應(yīng)多種工業(yè)原料的揮發(fā)、煅燒、離析等過(guò)程，只要選礦配有或渣中含有30%的煤作還原劑，最終以氧化物提取鉛、鋅、鎳、硒、銦、鍺、鎘等。步驟4)含釩鐵水熔煉合金鋼含鉻、鎳、鈧、釩鐵水添加所需合金元素的氧化精礦冶煉合金鋼。
在低溫下一般是易氧化合金元素優(yōu)先于碳氧化，在高于某一特定溫度時(shí)，使碳比合金元素優(yōu)先氧化。本發(fā)明上述方案中，步驟1)的選礦是人們熟知的低溫球團(tuán)方法。將釩鈦鐵精礦中加入還原劑和粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，于500 1100°C焙燒(優(yōu)選的是800-1000°C )。
從工藝和經(jīng)濟(jì)和合理性考慮，應(yīng)選擇活性高，導(dǎo)電率低，灰分低，揮發(fā)分低，含硫量低和廉價(jià)的還原劑。還原劑的活性高可以增加還原速度，減少熔煉時(shí)間，降低能耗和提高生產(chǎn)能力。還原劑的電導(dǎo)率低，可改善爐料性能，保證合理的供電制度。還原劑的灰分低，可減少其對(duì)產(chǎn)品高鈦渣的污染。還原劑的揮發(fā)分低，可減少熔煉過(guò)程的排氣量，有利爐況的穩(wěn)定。硫是熔煉鈦渣的有害雜質(zhì)，無(wú)疑應(yīng)盡量選擇低硫的還原劑。本發(fā)明優(yōu)選的采用無(wú)煙煤為還原劑，具體是將粗選的鈦鐵礦、無(wú)煙煤和粘結(jié)劑壓制成球團(tuán)焙燒。釩鈦鐵精礦粉粒度小于8mm的占90% ；煤粉粒度焦粉小于3mm的占85% 90%， 其中小于0. 125mm占20% ；所述的粘結(jié)劑為常規(guī)鐵精礦造球用粘結(jié)劑，如膨潤(rùn)土。粘結(jié)劑的用量為常規(guī)用量，以滿足造球需要即可。所述焙燒可以在鏈?zhǔn)綑C(jī)，回轉(zhuǎn)窯，豎爐等中進(jìn)行。帶式機(jī)、鏈箅機(jī)_回磚窯、豎爐氧化球團(tuán)焙燒方法，任一分別焙燒流程都可替代選鐵為選鈦流程。為了加速預(yù)熱，減少甚至取消回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱段，也可以在回轉(zhuǎn)窯前配置鏈箅機(jī)。鏈箅機(jī)使用的能源是回轉(zhuǎn)窯回收的尾氣，經(jīng)過(guò)鏈箅機(jī)不僅將爐料溫度提高，也使得生球硬化。還原劑無(wú)煙煤的作用除了作為燃料提供所需之反應(yīng)熱以及其他熱量消耗外，發(fā)生如下直接還原反應(yīng)FeO+C = Fe+C0“直接還原”主要是指直接消耗固體碳素。此反應(yīng)的另一特點(diǎn)是強(qiáng)烈吸熱，熱效應(yīng)高達(dá)2717kJ/kgFe。由于此反應(yīng)只涉及一個(gè)氣相產(chǎn)物，其平衡常數(shù)可以CO的分壓Pco表示。實(shí)際的直接還原反應(yīng)是借助與碳素溶解損失反應(yīng)(C+C02 = 2C0)以及水煤氣反應(yīng) (H20+C = C(HH2)與間接還原反應(yīng)疊加而實(shí)現(xiàn)的
間接還原Fe0+C0=Fe+C02Δ H0298=-13190J/mol
+)C 素溶解損失反應(yīng) C02+C=2C0AHs298-165390J/mol
直接還原Fe0+C=Fe+C0Δ H0298=1522OO/mol
或者
間接還原Fe0+H2=Fe+H20Δ Ha298=28010J/mol
+)水煤氣反應(yīng)H20+C=H2+C0AH0298=12419OJ/mol
直接還原Fe0+C=Fe+C0Δ H0298=1522OOJ/mol在焙燒過(guò)程中，由于釩鈦鐵精礦中低價(jià)鈦含量較高，且低價(jià)鈦很容易發(fā)生氧化反應(yīng)變?yōu)楦邇r(jià)鈦，(2Ti203+02 = 4Ti02)，因此，焙燒產(chǎn)品中一般不含低價(jià)鈦(低價(jià)鈦在850°C 下停留0. 5小時(shí)便可使低價(jià)鈦全部氧化成高價(jià)TiO2)。通過(guò)化學(xué)遷移富集，全部Ti都變成TiO2的選礦產(chǎn)品。經(jīng)低溫還原焙燒后，使得熔分鈦渣的磁化率大大提高，利于后續(xù)采用磁選的方式選出非磁性的Si02、Al203、CaO等硅酸鹽礦物，從而進(jìn)一步富集鈦。另外，經(jīng)焙燒后可使鈦鐵礦中含硫量降至0. 02% 0. 03%。步驟1)焙燒后的產(chǎn)品加入適量固體還原劑無(wú)煙煤(外加煤球)，于1000-1300°C 進(jìn)行還原熔煉，未被還原的鐵的氧化物被還原為金屬鐵，而鈦的氧化物被富集在爐渣中，經(jīng)渣鐵分離獲得鈦渣和鐵水。其中，鐵水中含有鉻、鎳、釩及鈮等綜合鐵合金原料，在進(jìn)一步冶煉合金鋼時(shí)充分利用各金屬。還原劑的用量以保證鐵、釩氧化物充分還原且還原后不被二次氧化。在電爐熔化還原冶煉時(shí)外加還原劑(煤球)的量為金屬化球團(tuán)的25-40%。為了降低熔體的溫度，爐料配碳少一些進(jìn)行熔煉，所生成的初渣具有較低的熔點(diǎn)，這樣大部分的 FeO便可在較低溫度下的熔體進(jìn)行還原。而另一部分碳在造渣階段加入，從而可減少高溫熔煉鈦渣的時(shí)間和增加磁性，便于磁選，徹底避免現(xiàn)行冶金的一切弊端。具體地，可以在爐料中只配入總配碳量75-85%左右的碳，其余的碳在造渣階段才加入，這種配碳較少的爐料熔化速度較快，形成的熔體溫度較低，并有可能增大熔池體積，從而增加爐產(chǎn)量。步驟2)融化分離后的鈦渣經(jīng)磁選去除非鐵雜質(zhì)元素，得到TiO2 > 96. 4%的富鈦料(即人造金紅石)。富鈦料通過(guò)電弧爐或中頻感應(yīng)爐熔煉成鈦合金或金屬鈦。熔煉渣可作為冶煉稀土金屬的原料。步驟2)融化分離后的含有鉻、鎳、釩及鈮等的鐵水在直流電弧爐中添加所缺的金屬元素礦物直接熔煉合金鋼(LF爐+⑶爐)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明方法選礦不分獨(dú)生礦或鐵鈦共伴生多種稀貴金屬鐵礦；也不用把鐵礦處理鐵礦粉或釩鈦磁鐵礦粉等，而且統(tǒng)選、不分選；仍然實(shí)現(xiàn)低溫快速還原，為取代傳統(tǒng)的高爐、 轉(zhuǎn)爐冶煉流程創(chuàng)造了條件。本發(fā)明經(jīng)低溫焙燒還原，球團(tuán)礦在電弧爐熔化、還原、分離的鐵水便于添加缺的金屬元素的礦物直接冶煉合金鋼；而渣中TiO2等金屬氧化物磁化率大大提高，采用磁選可選出非磁性含Si02、A1203、CaO等的硅酸鹽礦物，而鈦、鈧渣經(jīng)磁選得到富鈦鈧料，而采用電弧冶煉鈦鐵礦富集方法而得富鈦、鈧料和人造金紅石。現(xiàn)有冶煉球團(tuán)、直接還原都是用于煉鐵，本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了采選冶鈦低溫冶金的工藝方法，采用球團(tuán)礦焙燒方法用直接還原去除鐵的同時(shí)帶走一部分伴生元素，為冶煉合金鋼、 金屬鈦、金屬鈧、稀貴金屬源源不斷提供優(yōu)勢(shì)原料，而創(chuàng)造了低溫還原冶煉條件；還為由采選高品位鐵礦變成采選低品位鈦礦，減少70%以上資源浪費(fèi)，采用普通粒度選礦有著超細(xì)粉選礦的效果；從而降低還原溫度、優(yōu)化動(dòng)力學(xué)條件，為由高溫冶煉普鋼變成合金鋼與20 余種礦物的揮發(fā)、煅燒、離析等冶金過(guò)程渣氣的循環(huán)利用低溫生態(tài)冶煉。因?yàn)樵?00°C左右，化學(xué)反應(yīng)較單一，只有鐵的還原，而TiO2的還原等副反應(yīng)難以發(fā)生(如TiO2 Ti3O5 Ti2O3)，因此化學(xué)反應(yīng)耗熱少(500KW · h/t高鈦渣)，為電爐熔煉法的 60%左右；在低溫條件下，尾氣、冷卻水帶走的熱量也僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1/3左右。因此，低溫法冶煉高鈦渣的能耗約為1100KW · h/t高鈦渣，僅相當(dāng)于電爐熔煉法的1/3左右。低溫冶煉法是從采選源頭上控制二次資源、工業(yè)污染、固體廢棄物排放，把礦中金屬元素及雜質(zhì)元素通過(guò)物理與化學(xué)相結(jié)合的新選冶方法，第一次，低品味礦呈數(shù)倍到數(shù)十倍富集分別利用；第二次是鈦渣的利用產(chǎn)生的渣，反復(fù)利用；最后棄渣有效利用，無(wú)渣排放。用煤作為還原劑，不需要焦炭或石油焦作為還原劑，避免了用焦炭或石油焦過(guò)程的環(huán)境污染。低溫下NOx、SOx等有害氣體難以形成，因此排放量遠(yuǎn)低于電爐熔煉法的排放量。低溫下冷卻水的用量也要明顯少于電爐熔煉法的用量。



圖1為本發(fā)明工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。本發(fā)明提供一種了全新的鈦鐵精礦的冶煉方法，將現(xiàn)行采選鐵礦改為采選鈦礦， 通過(guò)低溫冶煉，一次性把礦中金屬元素及雜質(zhì)元素充分分別利用。即各種元素與鐵直接熔煉合金鋼；同時(shí)得到Ti02 > 96. 4%的富鈦料，可進(jìn)一步制備鈦金屬或鈦合金。具體方案是1)低溫球團(tuán)選礦將鈦鐵礦中加入還原劑和粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，于500 1100°C焙燒；低溫冶煉因?yàn)樵?00°C左右，化學(xué)反應(yīng)較單一，只有鐵的還原，而TiO2的還原等副反應(yīng)難以發(fā)生(如TiO2 Ti3O5 Ti2O3)。低品味礦呈數(shù)倍到數(shù)十倍富集分別利用；研究表明，鐵的氧化物無(wú)論用何種還原劑還原，其含氧量是由高級(jí)氧化物向低級(jí)氧化物逐級(jí)變化的，其變化為> 570°C時(shí)，F(xiàn)e203 —Fe304 —Fex —Fe ;< 570°C時(shí)， Fe2O3 — Fe3O4 — Fe。若用煤作還原劑，煤與反應(yīng)產(chǎn)物CO2反應(yīng)形成⑶，在回轉(zhuǎn)窯的反應(yīng)溫度 1100°C下，礦石(Fe2O3)呈固態(tài)，保持原形，CO還原Fe2O3，反應(yīng)式為C0+C02 —2C0 個(gè)Fe203+3C0 — Fe+3C02 個(gè)2)電爐還原熔煉，分離步驟1)焙燒后的產(chǎn)品添加固體還原劑，于1100-1300°C的溫度進(jìn)行還原熔煉，然后通過(guò)渣、鐵分離，分別得到鐵水和鈦渣；3)熔分鈦渣磁選步驟2)所述鈦渣經(jīng)磁選除雜，得到富鈦料；4)含釩鐵水熔煉合金鋼步驟2)所述鐵水在直流電弧爐中添加所需金屬氧化物精礦，直接合金化煉成合金鋼。具體實(shí)施時(shí)，在低溫(< 1500K)的固相還原中，主要是礦中鐵氧化物的還原，TiO2 的還原量較少。要使固相還原量增加，一是使?fàn)t子更為密閉，二是增加礦物與還原劑的緊密接觸，三是增加料層厚度。為了降低熔體的溫度，爐料配碳少一些(配碳量的75-85%)，進(jìn)行熔體所生成的初渣具有較低的熔點(diǎn)，這樣大部分的FeO便可在較低溫度下進(jìn)行還原，而另一部分碳在造渣階段加入(配碳量的15-25% )，從而可減少高溫熔煉時(shí)間。
本工藝要求無(wú)煙煤含固 定碳大于85%、硫低于0. 6%、灰分低于10%、揮發(fā)分低于 5%。這是一種低揮發(fā)分的無(wú)煙煤，可不經(jīng)焦化直接入爐使用。煤中水分需干燥至水分低于 1. 5%，可在干燥窯中用電爐煤氣燃燒加熱到250°C干燥。從工藝、經(jīng)濟(jì)和合理性考慮，應(yīng)選擇活性高，導(dǎo)電率低，灰分低，揮發(fā)分低，含硫量低和廉價(jià)的還原劑。還原劑的活性高可以增加還原速度，減少熔煉時(shí)間，降低能耗和提高生產(chǎn)能力。還原劑的電導(dǎo)率低，可改善爐料性能，保證合理的供電制度。還原劑的灰分低，可減少其對(duì)產(chǎn)品高鈦渣的污染。還原劑的揮發(fā)分低，可減少熔煉過(guò)程的排氣量，有利爐況的穩(wěn)定。硫是熔煉鈦渣的有害雜質(zhì)，無(wú)疑應(yīng)盡量選擇低硫的還原劑。電爐還原熔煉、分離后的鈦渣經(jīng)磁選，除去脈石，得到TiO2 > 96. 4%的富鈦料；進(jìn)一步熔煉成鈦合金或金屬鈦，還可進(jìn)一步鑄造航天航空用鈦合金或金屬鈦制品。分離后的含釩鐵水在直流電弧爐中添加缺的合金元素的氧化精礦，用鐵中多余C、 Si、Mn、P、S等雜質(zhì)元素作還原劑或脫氧劑，直接熔煉合金鋼。比如W6Mo5Cr4V (鎢6鉬5鉻 4釩)，4Cr5MoSiVl (4鉻5鉬硅釩1)或W6Mo5Cr4V2Al (鎢6鉬5鉻4釩2鋁)等等合金鋼。實(shí)際上，含釩生鐵充當(dāng)部分鐵合金、鋼鐵與還原劑，減少熔化還原劑熱量與時(shí)間損失，以及吹氧助熔的金屬損失。熔煉合金鋼時(shí)，可以采用堿性電弧爐冶煉工藝經(jīng)過(guò)熔化期、氧化期、還原期(1)熔化期當(dāng)爐門(mén)附近的爐料已達(dá)到紅熱程度時(shí)或爐溫在950°C以上，應(yīng)及時(shí)吹氧助熔去磷。 吹氧不宜過(guò)早，否則釩、鉻等合金元素?fù)p失及所生成的氧化鐵將積聚在溫度尚低的熔池中， 待溫度上升時(shí)會(huì)發(fā)生急劇的氧化反應(yīng)，引起爆炸式的大沸騰，導(dǎo)致惡性事故，對(duì)于小5t爐子吹氧壓力為0. 3 0. 4MPa。為了兼顧去磷和脫碳的要求，生產(chǎn)中采用礦氧結(jié)合的綜合氧化法，即前期采用礦石氧化，以保證去磷，后期吹氧氧化，以保證脫碳。在含釩、鉻等鐵的原料含磷、碳量高在熔化中期950°C以上至1400°C以下，可采用吹氧氧化磷，當(dāng)鉻的含量略有下降，立即停止吹氧保釩。當(dāng)爐料熔化至80%左右，應(yīng)做好去磷的準(zhǔn)備工作，調(diào)整好有利去磷的爐渣。電爐中脫磷的總的趨向是把氧化期的脫磷任務(wù)大部分提前到熔化期內(nèi)進(jìn)行，使進(jìn)入氧化期時(shí)鋼中的磷含量已降到規(guī)格范圍之內(nèi)，在氧化初期再進(jìn)一步將磷氧化到規(guī)格含量的一半以下。在操作上通過(guò)加入石灰和礦石，不斷的流渣或扒渣，加強(qiáng)撐握和控制較低的反應(yīng)溫度，就可以順利脫磷。⑵氧化期在氧化期脫碳期間，去磷的任務(wù)也在同時(shí)進(jìn)行，并且去磷的任務(wù)應(yīng)提前在脫碳任務(wù)完成之前結(jié)束。在處理去磷和脫碳的關(guān)系時(shí)應(yīng)遵守以下工藝操作制度在氧化順序上，先磷后碳；在溫度控制上，先低溫后高溫；在造渣上先大渣量去磷，后薄渣層脫碳；在供氧上， 應(yīng)先礦后氧。在氧化操作過(guò)程中，當(dāng)加完第一批或第二批礦石5min后，應(yīng)取樣分析碳、磷、錳等元素，以指導(dǎo)去磷脫碳操作。熔、氧結(jié)合操作，就是把氧化期脫磷的任務(wù)提前到熔化期來(lái)完成，使熔清時(shí)的磷進(jìn)入規(guī)格([P] < 0. 030%)含量，這不僅減輕了氧化期的去磷任務(wù)，還因及時(shí)造渣和吹氧沸騰，保證在熔清后獲得一個(gè)低氫、低磷和殘余元素(Cr、Mn)不高的鋼液，使氧化期沸騰去氣的過(guò)程大大簡(jiǎn)化?？梢圆捎脟姺蹚?qiáng)化去磷，去磷率達(dá)50 80%，去磷速度為礦石氧化法的4 6倍， 噴粉能較大的縮短氧化時(shí)間。(3)還原期對(duì)不易氧化的合金元素(Co、Ni、Cu、Mo、W等)多數(shù)隨爐料裝入，少量在氧化期或還原期加入。氧化法加W元素時(shí)，一般隨稀薄渣料加入。對(duì)較易氧化的元素，如MruCr ( < 2% ) 一般在還原初期加入。硅鐵一般在出鋼前5min加入。釩鐵(V < 0. 3)在出鋼前8 15min 加入。本發(fā)明將現(xiàn)行的高溫冶煉、高碳排放改為低溫還原冶煉、低碳排放，將采選鐵礦改為采選鈦礦。使占攀西總儲(chǔ)量60%以上的表外礦、低品位礦得到充分利用。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步的描述。實(shí)施例1A、將釩鈦鐵精礦與無(wú)煙煤、粘結(jié)劑(膨潤(rùn)土 )混合壓制成球團(tuán)，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯800-900 度氧化焙燒，得到球團(tuán)礦。其中，釩鈦鐵精礦的的化學(xué)成分見(jiàn)表1，無(wú)煙煤固定碳大于85%、硫低于0. 6%、灰分低于10%、揮發(fā)分低于5%。表1釩鈦鐵精礦主要化學(xué)成分/ %
權(quán)利要求
1.釩鈦磁鐵礦低溫采選冶鈦的方法，其特征在于經(jīng)過(guò)以下步驟1)低溫球團(tuán)選礦將鈦鐵礦中加入還原劑和粘結(jié)劑，壓制成球團(tuán)，于500 iioo°c焙燒；2)電爐還原熔煉，分離步驟1)焙燒后的產(chǎn)品添加固體還原劑，于1100-1300°C的溫度進(jìn)行還原熔煉，然后通過(guò)渣、鐵分離，分別得到鐵水和鈦渣；3)熔分鈦渣磁選步驟2)所述鈦渣經(jīng)磁選除雜，得到富鈦料；4)含釩鐵水熔煉合金鋼步驟2)所述鐵水在直流電弧爐中添加所需金屬氧化物精礦，直接合金化煉成合金鋼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟1)焙燒溫度為 800-1000°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟2)還原熔煉溫度為1250-1300°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟1)所述還原劑為無(wú)煙煤，無(wú)煙煤的加入量為釩鈦鐵精礦的25-40%，優(yōu)選30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟2)所述的固體還原劑為無(wú)煙煤球或石油焦；所述無(wú)煙煤的固定碳大于85%、硫低于0. 6%、灰分低于 10%、揮發(fā)分低于5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟2)熔煉時(shí)無(wú)煙煤的用量為焙燒后的球團(tuán)重量的25-40%，優(yōu)選30%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟2)熔煉時(shí)爐料配料時(shí)，加入所需無(wú)煙煤的75-85%，另一部分在造渣階段加入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟3)所得富鈦料進(jìn)一步還原熔煉成鈦合金或金屬鈦；熔煉渣作為冶煉其它稀貴金屬的原料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于步驟 1)所述焙燒是在鏈?zhǔn)綑C(jī)，回轉(zhuǎn)窯火豎爐中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈦鐵礦的低溫采選冶鈦的方法，其特征在于所述鈦鐵礦為獨(dú)生礦或鐵鈦共伴生多種稀貴金屬鐵礦。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種釩鈦磁鐵礦低溫采選冶鈦的方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。具體經(jīng)過(guò)以下步驟1)500～1100℃低溫焙燒；2)焙燒后的產(chǎn)品添加固體還原劑，于1100-1300℃的溫度進(jìn)行還原熔煉，然后通過(guò)渣、鐵分離，分別得到鐵水和鈦渣；3)所述鈦渣經(jīng)磁選除雜，得到富鈦料；4)所述鐵水在直流電弧爐中添加所需金屬氧化物精礦，直接合金化煉成合金鋼。本發(fā)明冶煉方法是一種全新的冶煉方法，將現(xiàn)有的采選鐵礦改為采選鈦礦，經(jīng)低溫焙燒還原，球團(tuán)礦在電弧爐熔化、還原、分離的鐵水便于添加缺的金屬元素的礦物直接冶煉合金鋼；鈦渣磁選得到富鈦料，進(jìn)一步熔煉成鈦合金或金屬鈦；熔煉渣可作為冶煉稀土金屬原料，一次性充分分別利用礦中各元素。
文檔編號(hào)C22B1/02GK102352423SQ20111032051
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者潘東, 潘亞?wèn)|, 潘亞林, 潘峰, 潘明忠 申請(qǐng)人:攀枝花慧泰金屬新材料有限公司