利用氧化堿浸、分級(jí)及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法
【專利說明】利用氧化堿浸、分級(jí)及反淳選再選釩鈦磁鐵精礦的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 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、分級(jí)及 反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 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(jià)鐵離子。鈦磁鐵礦是主晶礦物（Fe 3O 4)與客晶礦【鈦鐵晶石2Fe O · Ti O 2、鈦鐵礦Fe O · Ti O 2、鋁鎂尖晶石（Mg, Fe) ( A 1，F(xiàn)e)2 O 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。
[0004] 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(chǔ)量達(dá)400億噸以上，中國儲(chǔ)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 O 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（mFeTi O ^nFe3O 4)中，約40%的鈦賦 存于鈦鐵礦（FeTi O 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(diǎn)決定了采用物理 選礦方法無法從礦石的源頭實(shí)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 O 2含量達(dá)22%以上） 形成玻璃體，Ti O 2失去了活性而無法經(jīng)濟(jì)回收，同時(shí)，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(dú)利用的價(jià)值。
[0005] 中國是世界上第一個(gè)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(shí)，TiO 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TiO2 進(jìn)入鐵精礦，這些TiO2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(fèi)，而且礦渣量大、環(huán)境污染嚴(yán)重。
[0006] 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(duì)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(yōu)先發(fā)生在Si02、Al 2O3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(shí)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(shí)，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迷摲N方法過程復(fù)雜，而且處理過程中堿消耗量 大、成本高；同時(shí)，無法獲得更高品位的鐵精礦和鈦精礦。
[0007] CN201410164255. 1公開了一種"利用堿浸、分級(jí)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)后將堿浸濾餅形成礦漿后給入旋流 器進(jìn)行分級(jí)，再將分級(jí)后的沉砂加水配制成礦漿，給入反浮選作業(yè)，分別得到TFe含量為 65%~69. 5%的鐵精礦、TiO2含量為55%~70%的鈦精礦。該方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(shí)，化學(xué) 反應(yīng)溫度較高，時(shí)間較長，且反應(yīng)后SiOjP 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；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，且堿 浸產(chǎn)物鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率小于80kg/T原礦，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、分級(jí)及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)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TiO 2、S、Si、Al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(shí)提高11〇2資源綜合利用率，減少環(huán)境污 染。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明的一種利用氧化堿浸、分級(jí)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%，TiO2含量范圍為10%~15%，SiO2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(shí)，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) 分級(jí) 將步驟1)中堿浸濾餅A加水，形成質(zhì)量濃度20%~25%的礦漿給入旋流器進(jìn)行分級(jí)， 分級(jí)出沉砂B和溢流Y ; 3) 反浮選 以H2SO4S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. 6~5. 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)中的沉砂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含量范圍為65%~70%的最終鐵精礦； 將粗浮尾D給入掃選作業(yè)，經(jīng)過兩次掃選后得一掃尾Gl和一掃精Hl ;二掃精H2和二 掃尾G2,所述的二掃尾G2與溢流Y合并作為TiO2含量范圍為55%~70%的最終鈦精礦； 各作業(yè)的中礦產(chǎn)品精選尾礦F、一掃精H1、二掃精H2順序返回前一作業(yè)。
[0010] 所述的堿溶液為NaOH水溶液、KOH水溶液或NaOH和KOH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(diǎn)是： 氧化堿浸的過程對(duì)釩鈦磁鐵精礦中Ti、S、Si、Al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SiOjP Al 203的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于釩鈦磁鐵精礦中SiOjP Al 203含量，其中鈦鐵礦原礦中 Si02>20%、Al203>7%，釩鈦磁鐵精礦中Si0 2〈6%、Al203〈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SiO 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(shí)O 2的引入使含S化合物氧化，氧化了 FeTiO3，加速了反應(yīng)，降低了反應(yīng)溫度， 縮短了反應(yīng)時(shí)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(shí)，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O2的堿浸消耗的堿量降低了 l〇kg/t精礦；同時(shí)，O2的引入使堿浸反應(yīng)溫度最低降至 220°C，反應(yīng)時(shí)間小于2小時(shí)。
[0013] 另外，該方法中氧化堿浸的反應(yīng)產(chǎn)物為鈦酸鈉或鈦酸鉀，鈦酸鈉或鈦酸鉀的產(chǎn)率 大于100kg/T原礦，鈦酸鈉或鈦酸鉀存在于最終產(chǎn)物鈦精礦中，由掃描電鏡觀察鈦精礦的 顯微結(jié)構(gòu)可知有大量晶須，如圖2和3所示。鈦酸鉀和鈦酸鈉的晶須具有優(yōu)異的性質(zhì)和廣 泛的應(yīng)用，主要的實(shí)用特征與性能為：具有優(yōu)良的顯微增強(qiáng)和填充能力；優(yōu)異的耐磨損及 摩擦滑動(dòng)性能；優(yōu)良的表面平滑性及高的尺寸精度和穩(wěn)定性；成型性能好，對(duì)加工設(shè)備和 模具磨損??；鈦酸鉀晶須的市場價(jià)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(jià)位1. 8萬/ 噸，該方法有效提高了 TiO2資源綜合利用率。
[0014] 旋流器按礦物的粒度和比重分級(jí)，氧化堿浸后生成的鈦化合物比鐵礦物的粒度 細(xì)，比