利用氧化堿浸、酸洗及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)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、酸洗及 反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 釩鈦磁鐵礦是一種多金屬元素的復(fù)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(jīng)過選礦獲得的產(chǎn)物之一,其中釩以類質(zhì)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(Fe 30 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2Fe 0 *Ti 0 2、鈦鐵礦Fe 0 ? Ti 0 2、鋁鎂尖晶石(Mg,F(xiàn)e) ( A l,F(xiàn)e)20 4】形成的復(fù)合體。例如,中 國攀枝花地區(qū)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(xué)多元素分析結(jié)果 見表1,釩鈦磁鐵礦原礦和釩鈦磁鐵礦精礦物相分析結(jié)果分別見表2和表3。
[0003]表1中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠原礦和釩鈦磁鐵精礦化學(xué)多元素分析結(jié)果
表2中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦原礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
表3中國攀枝花地區(qū)密地選礦廠釩鈦磁鐵礦精礦鈦、鐵化學(xué)物相分析結(jié)果
世界上釩鈦磁鐵礦資源豐富,全世界儲量達(dá)400億噸以上,中國儲量達(dá)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Ti 0 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〇1^6110 3*1^630 4)中,約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦(FeTi 0 3)中,由于釩鈦磁鐵礦礦石組成復(fù)雜,性質(zhì)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(xiàn)鈦、鐵的有效分離,造成釩鈦磁鐵礦石經(jīng)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(jìn)入高爐渣(Ti 0 2含量達(dá)22%以上) 形成玻璃體,Ti 0 2失去了活性而無法經(jīng)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。
[0004]中國是世界上第一個以工業(yè)規(guī)模從復(fù)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(jìn)行鈦、鐵分離,效率低,很難選出品位高而雜質(zhì)少的 鈦精礦或鐵精礦;同時,Ti0 2回收效率不高,釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)過選礦分離后,約54%的Ti02 進(jìn)入鐵精礦,這些Ti02經(jīng)高爐冶煉后幾乎全部進(jìn)入渣相,形成TiO 2含量20~24%的高爐 渣;另外,由于鐵精礦中的S、Si、Al等雜質(zhì)含量也過高,上述原因不僅造成冶煉高爐利用系 數(shù)低、能耗大、鈦資源浪費,而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0005]CN2011100879566公開了 "一種鈦鐵礦的選礦方法",是將釩鈦磁鐵礦原礦經(jīng)磨礦、 堿浸預(yù)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(yù)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、 A120 3、CaO、MgO等脈石礦物含量高,堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si02、A120 3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(xù)的磁選中實現(xiàn)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(xué)性質(zhì),增 加了該方法的復(fù)雜程度和工序成本??傊?,用該種方法過程復(fù)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。
[0006] 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(fā)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(yīng)、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(fù)雜,鹽酸浸取過程中需用鹽酸與鐵和釩反應(yīng)溶解進(jìn)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(yīng)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(shè)備腐蝕大,不易工業(yè)化生產(chǎn)。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。
[0007] CN201410166218. 4公開了一種"利用堿浸、酸洗及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方 法",該發(fā)明將釩鈦磁鐵精礦置于堿溶液中,堿浸反應(yīng)0. 5~5小時,過濾后于H2S04溶液中 酸洗,再將酸浸濾餅加水配制成礦漿進(jìn)行反浮選,分別得到TFe含量為65%~69. 5%的鐵精 礦;Ti02含量為40%~80%的鈦精礦。該方法實現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦進(jìn)行高效選別,但由于 反應(yīng)中單純采用堿浸,在280~370°C溫度下反應(yīng)0. 5~5小時,化學(xué)反應(yīng)溫度較高,時間較 長,且反應(yīng)后SiOdP TiO 2含量高達(dá)3%,雜質(zhì)含量較高,致使高爐利用系數(shù)降低,增加了煉鐵 成本;同時,該發(fā)明方法中消耗的堿量高達(dá)l〇〇kg/t精礦,堿耗較高,鈦酸鈉或鈦酸鉀產(chǎn)率 較低致使鈦資源利用率不高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 為了克服上述選礦方法的不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在物理和化學(xué)選礦 方法有效結(jié)合的基礎(chǔ)上,提供一種成本低、回收質(zhì)量和效率高、工藝簡單,且操作性好的利 用氧化堿浸、酸洗及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法,實現(xiàn)了對釩鈦磁鐵精礦中鈦、鐵進(jìn)行 尚效分尚,提尚了入爐如鐵品位,減少進(jìn)入尚爐Ti0 2、S、Si、A1等雜質(zhì)的含量,提尚尚爐利用 系數(shù),減少高爐渣的排放量,降低了煉鐵成本,同時提高1102資源綜合利用率,減少環(huán)境污 染。
[0009] 為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的: 本發(fā)明的一種利用氧化堿浸、酸洗及反浮選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%、A1 203 含量為3%~6%、S含量>0. 5%的釩鈦磁鐵精礦,置于質(zhì)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(yīng)0. 5~2小時,將反應(yīng)物進(jìn)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(tǒng); 2) 酸洗 將步驟1)中的堿浸濾餅A加水制成固液質(zhì)量比為1 :1~10的礦漿,再置于質(zhì)量濃度 為1%~10%的職04溶液中,50~90°C條件下酸洗5~60分鐘,將酸洗反應(yīng)物進(jìn)行過濾, 得濾液和酸浸濾餅B,所述的濾液給入回收處理系統(tǒng); 3) 反浮選 以H2S04S鈦化合物的活化劑及pH值調(diào)整劑,脂肪酸類為捕收劑,柴油為輔助捕收劑進(jìn) 行一粗、一精、二次掃選的反浮選作業(yè),在反浮選作業(yè)中,一粗pH值控制在5. 0~5. 3, 一精 pH值控制在4. 9~5. 2, 一次掃選、二次掃選均控制pH值在4. 5~4. 6,具體步驟如下: 將步驟2)中的酸浸濾餅B加水配制成質(zhì)量濃度25%~30%的礦漿,給入反浮選粗選作 業(yè),得到粗浮精C和粗浮尾D; 將粗浮精C給入精選作業(yè),進(jìn)行一次精選得精選精礦E和精選尾礦F,所述的精選精礦 E為TFe含量65%~70%的最終鐵精礦; 將粗浮尾D給入掃選作業(yè),進(jìn)行兩次掃選,經(jīng)過兩次掃選后得二掃尾G和一掃精H1、二 掃精H2,二掃尾G作為含Ti02 40%~80%的最終鈦精礦; 各段作業(yè)的中礦產(chǎn)品F、H1、H2順序返回前一作業(yè)。
[0010] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、K0H水溶液或NaOH和K0H混合水溶液中的任意一 種。
[0011] 所述的氧化劑為〇2或H 202,所述的02加入量為20~120psi、H 202加入量為 50~200kg/t給礦。
[0012] 本發(fā)明的優(yōu)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(jìn)行了化學(xué)反應(yīng),形成了相應(yīng) 的鹽,使釩鈦磁鐵精礦中的鐵轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸F的形式。與釩鈦磁鐵精礦不同的是,鈦鐵礦原礦 中Si02含量(>20%)和A1 203含量(>7%)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩鈦磁鐵精礦中SiO 2含量〈6%和A1 203含 量〈6%,在堿浸鈦鐵礦原礦過程中,由于堿浸的過程將優(yōu)先發(fā)生在Si0 2、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(yīng),降低了反應(yīng)溫度,縮短了反應(yīng)時間,效果更好,大大降低能耗和設(shè) 備投資。例如,用NaOH氧化堿浸時,本發(fā)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,比未通入氧氣的堿浸消耗的堿量降低了 10kg/t精 礦;〇2的引入使堿浸反應(yīng)溫度最低降至220°C,反應(yīng)時間小于2小時。
[0013] 酸洗過程有效地溶解了堿浸后的Ti、Si、A1等含氧酸鹽和硫化物,使之與鐵精礦 解離。另外由于本發(fā)明采用硫酸進(jìn)行酸洗,反應(yīng)條件溫和,對設(shè)備腐蝕小,成本低,更利于工 業(yè)化生產(chǎn)。
[0014] 再加上反浮選,使鐵精礦品位由50%~55%提高到65%~70%,同時分離出的鐵精 礦中S含量大幅降低,由0. 50%以上降至小于0. 10%,Si02含量由3%~6%降至1%以下, A1203含量由3%~6%降至1. 8%以下,TiO 2含量由12%以上降至6%以下;同時,還可以得到 Ti〇2含量為40%~80%的鈦精礦。
[0015] 本發(fā)明綜合運用氧化堿浸、酸洗、反浮選的方法處理釩鈦磁鐵精礦,實現(xiàn)了釩鈦磁 鐵精礦中鈦、鐵高效分離,減少進(jìn)入高爐Ti0 2、S、Si、Al等雜質(zhì)的含量,提高高爐利用系數(shù), 減少高爐渣的排放量,降低了煉鐵成本,為后續(xù)冶煉創(chuàng)造了更好的條件,同時提高了鈦資源 的綜合利用率。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明工藝流程圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明反浮選作業(yè)的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做進(jìn)一步說明: 如圖1和圖2