一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法

摘要

本发明公开了一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，首先从铝钒钛铁硅复合共生矿中采用梯度磁选工艺分离出铝硅铁产物、钒钛铁产物和硫精矿；然后对铝硅铁产物进行闪速悬浮熔炼分离出硅铁合金和铝渣，而铝渣可以作为生产二氧化三铝的原料；然后对钒钛铁产物采用直线移动床预还原-竖炉熔分工艺制备钒铁金属间化合物和钛渣。本发明的方法将熔炼分离与闪速悬浮熔炼、直线移动床预还原-竖炉熔分相结合，提高了对原矿的回收率。

主权项

一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于包括有下列步骤：步骤一：粗粉碎将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的粗破碎矿；步骤二：细磨矿将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；所述矿浆的质量百分比浓度为15～20%，即100重量份的水与15～20重量份的粗破碎矿进行磨矿；步骤三：强磁选分将矿浆在强磁选分电流为8A～10A、磁场强度为1.1T～1.3T条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；步骤四：浮硫分离硫精矿（A）在一级中间产物中加入水得到质量百分比浓度为25～30%的一级中间产物矿浆，即100重量份的水与25～30重量份的一级中间产物进行混合；（B）在一级中间产物矿浆中加入调整剂、捕收剂和起泡剂混合均匀后，得到一级中间混合物；用量：1000Kg的一级中间产物中加入150～200g的调整剂、400～600g的捕收剂、140～180g的起泡剂；调整剂是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、石灰；捕收剂是丁基黄药、胺黑药、丁铵黑药、甲酚黑药、乙黄腈酯；起泡剂是松醇油、高醇油、杂醇油、甲基戊醇；（C）将一级中间混合物进行浮选5分钟～10分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；步骤五：弱磁选分（A）在二级中间产物中加入水得到质量百分比浓度为10～15%的二级中间产物矿浆，即100重量份的水与10～15重量份的二级中间产物进行混合；（B）将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A～0.05A、磁场强度为0.09T～0.10T条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁；步骤六：制混料将钒钛铁产物、粘结剂、还原剂和水采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟～60分钟，得到混合炉料；用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤～5公斤、还原剂100公斤～150公斤和水50公斤～100公斤；粘结剂为聚阴离子纤维素、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、羧甲基纤维素；还原剂为无烟煤、石油焦、木炭；步骤七：制球将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa～60MPa；采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1%以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃～150℃，时间为1小时～3小时；步骤八：预还原金属化球团将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min～80min，制得还原后的球团；平面双向直线移动床上移动着多个盛装干燥球团的台车，台车四面有炉壁，有利于球团的装料和卸料，加热炉长度L＝4米，台车运行速度0.1m/min～0.2m/min；预热区的温度设置为600℃～1250℃，还原区的温度设置为1250℃～1450℃，冷却区的温度设置为600℃～1200℃；步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入改进型竖炉中，在1500℃～1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣；改进型竖炉是在现有竖炉上增加了喷枪、引风机、篦子；篦子将竖炉的炉体分为熔分区域和盛铁炉缸两个部分，在煤气喷枪和煤粉喷枪提供的燃料条件上，使连续进入的还原后球团被熔炼分离；由于钛和钒是以氧化物的形式存在于熔化的铁水中，故经篦子流入盛铁炉缸中，最后经出料口排出竖炉，而篦子之上剩下的主要成分为高钛渣的渣料将从渣口排出；其中一个喷枪喷入的煤粉在另一喷枪喷入的煤气在燃烧过程中，也对还原后球团进行了再次的还原；同时也在竖炉风口前形成熔分回旋区，炉内粉煤燃烧，为竖炉内金属化球团深度还原和熔分提供热量，篦子以下为液态钒铁水；喷枪用于实现向炉内连续供物料，该物料是燃料、辅料、助剂；引风机用于实现将反应过程中产生的气体排出炉外；篦子用于实现将熔融状态下的熔分物漏入盛铁炉缸中，而未经熔化的钛渣将在篦子上方；还原后球团经进料口连续进入改进型竖炉中的熔分区，同时喷枪喷射出的煤气和煤矿粉在熔分区燃烧，燃烧产生的热量足够让还原后球团熔化，使单质的铁水、钒水和氧化物形式存在的钛、钒分离；步骤十：制铝硅铁混合粉将铝硅铁产物采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的铝硅铁混合粉；步骤十一：制烟煤粉将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度小于120目的烟煤粉；步骤十二：闪速悬浮还原与熔分（A）将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；（B）将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入12～20公斤烟煤粉；（C）在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为1～5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25～30立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1600℃～1700℃的熔化温度；（D）在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。