利用氧化堿浸、酸洗及反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法
【技術領域】
[0001] 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、酸洗及 反浮選再選釩鈦磁鐵精礦的方法。
【背景技術】
[0002] 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（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，Fe) ( A l，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。
[0003]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（Ti 0 2含量達22%以上） 形成玻璃體，Ti 0 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。
[0004]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，Ti0 2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。
[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、 A120 3、CaO、MgO等脈石礦物含量高，堿浸的過程將優先發生在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。
[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。
[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"，該發明將釩鈦磁鐵精礦置于堿溶液中，堿浸反應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SiOdP TiO 2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；同時，該發明方法中消耗的堿量高達l〇〇kg/t精礦，堿耗較高，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】
[0008] 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、酸洗及反浮選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，提尚了入爐如鐵品位，減少進入尚爐Ti0 2、S、Si、A1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1102資源綜合利用率，減少環境污 染。
[0009] 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、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) 酸洗 將步驟1)中的堿浸濾餅A加水制成固液質量比為1 :1~10的礦漿，再置于質量濃度 為1%~10%的職04溶液中，50~90°C條件下酸洗5~60分鐘，將酸洗反應物進行過濾， 得濾液和酸浸濾餅B，所述的濾液給入回收處理系統； 3) 反浮選 以H2S04S鈦化合物的活化劑及pH值調整劑，脂肪酸類為捕收劑，柴油為輔助捕收劑進 行一粗、一精、二次掃選的反浮選作業，在反浮選作業中，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加水配制成質量濃度25%~30%的礦漿，給入反浮選粗選作 業，得到粗浮精C和粗浮尾D; 將粗浮精C給入精選作業，進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，進行兩次掃選，經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； 各段作業的中礦產品F、H1、H2順序返回前一作業。
[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Si02含量（>20%)和A1 203含量（>7%)遠遠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先發生在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，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的引入使堿浸反應溫度最低降至220°C，反應時間小于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。另外由于本發明采用硫酸進行酸洗，反應條件溫和，對設備腐蝕小，成本低，更利于工 業化生產。
[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，實現了釩鈦磁 鐵精礦中鈦、鐵高效分離，減少進入高爐Ti0 2、S、Si、Al等雜質的含量，提高高爐利用系數， 減少高爐渣的排放量，降低了煉鐵成本，為后續冶煉創造了更好的條件，同時提高了鈦資源 的綜合利用率。
【附圖說明】
[0016] 圖1是本發明工藝流程圖。
[0017] 圖2是本發明反浮選作業的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本發明的【具體實施方式】做進一步說明： 如圖1和圖2