專利名稱：從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶煉技術(shù)，特別是一種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法。
背景技術(shù)：
攀西地區(qū)豐富的釩鈦磁鐵礦是高鈦型的，是世界最難冶煉的礦種，國家為了開發(fā)利用這些寶貴的資源，前后三次集中全國力量進行技術(shù)攻關(guān)，發(fā)明了中國獨特的冶煉技術(shù)，即噴槍加相應(yīng)的造渣冶煉工藝，解決了出鐵的問題。70年代攀鋼投產(chǎn)之后，高爐運行不順，高爐利用系數(shù)不高，長期低于l，企業(yè)虧損，生產(chǎn)難以組織。這次攻關(guān)改洗爐用礦為生產(chǎn)配礦，高爐運行正常，產(chǎn)量逐漸提高，突破了 1.7的設(shè)計利用系數(shù)，攀鋼走向盈利。80年代第三次攻關(guān)，繼續(xù)完善第二次攻關(guān)結(jié)果，在配礦中實行高低品位并用的配礦制度，取消了噴槍，實現(xiàn)了噴煤、富氧，計算機控制，利用系數(shù)突破2.0，以后每年都有新的突破，目前突破了2.5，在世界上名列前茅。 鈦是地球中的稀有元素，它的優(yōu)異特殊性能為人們所青睞。100多年來讓人們在釩鈦礦的開發(fā)利用上花了很大精力，做了大量試驗研究，取得了很大的成就。中國的釩鈦資源占了世界總量的近一半，而攀西地區(qū)卻是我國釩鈦資源的集中地，占全國釩鈦資源總量的80%以上。因此搞好攀西地區(qū)釩鈦的開發(fā)利用異常重要。在近50年里，我國在釩鈦資源的勘探、開發(fā)利用上花了很大的人力、物力、財力，取得了舉世公認的成績。攀西地區(qū)豐富的釩鈦礦與其他地區(qū)不一樣，屬高鈦型。鈦在釩鈦礦中所占比重很高，而獨立的鈦鐵礦相對較低，在選礦時，釩鈦精礦中所占的1102占55%，高的超過58%，而在尾礦1102只占45%低的超過41 % ，能以鈦鐵礦形式選出的不足30% ，很顯然，絕大部分的Ti2存在于高爐渣中，精礦中的Ti02超過97%進入渣中，其價值遠高于鐵和釩。按照價值計算， 一噸鐵中釩渣價值為100余元， 一噸生鐵煉成鋼價值不超過300元，而5-7噸生鐵的高爐渣可回收1噸(100% )1102，而鈦的價格為2.3萬元/噸，因 ，在高爐冶煉中，Ti的回收具有重大意義。2004. 3. 3，國家知識產(chǎn)權(quán)公開了一種名為"從含有二氧化鈦的物料如煉鋼爐渣中回收二氧化鈦的方法"的發(fā)明專利(公告號CN1479795)，該方法包括以下步驟研磨二氧化鈦原料，使該顆粒狀原始進料與硫酸在規(guī)定條件下反應(yīng)，溶解和過濾含有硫酸氧鈦的所得餅狀物，水解硫酸氧鈦，以及在洗滌水解產(chǎn)物后，煅燒該水解產(chǎn)物，以獲得二氧化鈦。該回收方法是采用粉碎研磨后酸化水解并煅燒的方法， 一方面程序復(fù)雜，需要酸化反應(yīng)并水解，還要進行煅燒工序；另一方面，酸化和水解反應(yīng)條件高，不容易水解徹底，在沒能徹底完成水解的時候，鈦就會因為沒能被回收而作為廢物處理浪費掉；而且，在煅燒過程中需要加以煅燒專用輔助設(shè)備，這既增加了回收過程的長度，也增加了回收過程的成本，而且能耗很大。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種二氧化鈦的回收方法，特別是一種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法。本發(fā)明能從釩鈦礦高爐渣中有效地將二氧化鈦分離出來。 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟 A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其目的是增加鈣鈦礦形成量，其中石灰占爐渣重量的3_8%，得液態(tài)鈣鈦礦；
B、將渣罐送至隧道窯； C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度1000-110(TC 48-72小時緩冷，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石；
D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣； E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TiCI4 ; F、清理置換爐內(nèi)除TICl4外的雜物，然后通入氧氣，反應(yīng)后得到高純度的二氧化鈦和氯氣，將氯氣回收。 為達到更好的效果，隧道窯內(nèi)溫度保持在1000-1050°C，并保持這個溫度60-70小時。 步驟E中氯氣量控制在25% -30% ，溫度80-140°C ，氯氣通入時間持續(xù)在2. 5-3小時。 步驟F中氧氣純度為93X以上，氧氣的通入量為每噸TiCl4lO-15m 時間為1. 5-2小時，溫度保持在200-300°C 。 所述攀鈦透輝石的成分按重量百分比計為V2050. 08、 Si020 . 77、 Ti0255 . 81、A12030. 58、 FeO 0. 24、 CaO 38. 67、 MgO 1. 06、 Mn020 . 05，攀鈦透輝石占渣的65%，含Ti02高的礦物中Ti02含量為高爐渣總量的56. 4%，含Ti02高的礦物占高爐渣總量的22. 8%。
本發(fā)明采用物理方法，將釩鈦礦高爐渣通過結(jié)晶分異緩冷沉降，實現(xiàn)對爐渣中二氧化鈦的回收，能耗低，不會帶來其他物質(zhì)對二氧化鈦回收的影響，優(yōu)于機械破碎磨細后磁選或重力選法以及浮選法和酸解法等；渣罐中加氧化鈣，增加了鈣鈦礦量，在后面緩冷結(jié)晶過程中鈣鈦礦和其他幾種含二氧化鈦的礦物的結(jié)晶點略有差異，沉降過程中不會單獨分離，能最大限度的增加鈣鈦礦形成量，按攀鋼配礦法生產(chǎn)，不加生石灰其鈣鈦礦含量為16%，加生石灰鈣鈦礦含量為27%，全釩鈦高爐冶煉不加生石灰得鈣鈦礦20%，加生石灰得鈣鈦礦31 % ，。使用氯氣與攀鈦透輝石反應(yīng)，得到金黃色TiCl4和其他非金黃色的氯化物，便于將其中的鈦分離出來，在渣罐和窯中完成回收過程，不需要其他專用設(shè)備，成本低廉；整個回收過程操作簡便，而且回收效果突出。
具體實施例方式—種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟一種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟
A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其中石灰占爐渣重量的8 % ，得液態(tài)f丐鈦礦；
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B、將渣罐送至隧道窯； C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度IIO(TC緩冷72小時，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石，其成分為V205 0.08、 Si020.77、Ti02 5 5 . 81、A1203 0.58、Fe0 0. 24、 CaO 38.67、MgO 1.06、Mn02 0 . 05，含Ti02高的礦物中Ti02含量為56. 4-65%，含Ti02高的礦物占高爐渣總量的22. 8% ;
D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣； E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TICl4，氯氣量控制在30%，溫度140°C ; F、之后通氧氣進行最后置換反應(yīng)除去氯，分離出高純度的二氧化鈦，將氯氣回收再用，其中氧氣純度為93%以上，氧氣的通入量為每噸TiCIJ5m 時間為2小時，溫度保持在300°C。
實施例2 —種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟 A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其目的是增加鈣鈦礦形成量，其中石灰占爐渣重量的3%，得液態(tài)鈣鈦礦；
B、將渣罐送至隧道窯； C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度IOO(TC緩冷48小時，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石；
D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣； E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TICl4，氯氣量控制在25%，溫度80°〇； F、之后通氧氣進行最后置換反應(yīng)除去氯，分離出高純度的二氧化鈦，將氯氣回收再用，其中氧氣純度為93%以上，氧氣的通入量為每噸TiCI4 10m3，時間為1. 5小時，溫度保持在200°C。
實施例3 —種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟 A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其目的是增加鈣鈦礦形成量，其中石灰占爐渣重量的5%，得液態(tài)鈣鈦礦；
B、將渣罐送至隧道窯； C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度105(TC緩冷50小時，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石，其中攀鈦透輝石占渣量65% ;
D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣； E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TICl4，氯氣量控制在28%，溫度IO(TC ;
F、之后通氧氣進行最后置換反應(yīng)除去氯，分離出高純度的二氧化鈦，將氯氣回收再用，其中氧氣純度為93%以上，氧氣的通入量為每噸TiCI4 12m3，時間為1. 5小時，溫度保持在250°C。
實施例4 —種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟 A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其目的是增加鈣鈦礦形成量，其中石灰占爐渣重量的5%，得液態(tài)鈣鈦礦；
B、將渣罐送至隧道窯； C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度105(TC緩冷60小時，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石，其中攀鈦透輝石占渣量65% ;
D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣； E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TICl4，氯氣量控制在27%，溫度120°C ; F、之后通氧氣進行最后置換反應(yīng)除去氯，分離出高純度的二氧化鈦，將氯氣回收再用，其中氧氣純度為93%以上，氧氣的通入量為每噸TiCI4 13m3，時間為1. 8小時，溫度保持在280°C。
權(quán)利要求
一種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于具體包括如下步驟A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰CaO的渣罐中，其目的是增加鈣鈦礦形成量，其中石灰占爐渣重量的3-8％，得液態(tài)鈣鈦礦；B、將渣罐送至隧道窯；C、利用渣的自身溫度在隧道窯內(nèi)保持溫度1000-1100℃48-72小時緩冷，讓液態(tài)混合物中部份物質(zhì)在該狀態(tài)下結(jié)晶，不同物質(zhì)形成的結(jié)晶體根據(jù)重量不同在重力作用下完成沉降分異，得到常溫下以隱晶質(zhì)形態(tài)冷卻下來的金黃色攀鈦透輝石；D、人力清除攀鈦透輝石上的爐渣；E、將清除爐渣后的攀鈦透輝石置于置換爐內(nèi)，向置換爐內(nèi)持續(xù)通入氯氣，將攀鈦透輝石內(nèi)的二氧化鈦生成TiCI4；F、清理置換爐內(nèi)除TICI4外的雜物，然后通入氧氣，反應(yīng)后得到高純度的二氧化鈦和氯氣，將氯氣回收。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于 為達到更好的效果，隧道窯內(nèi)溫度保持在1000-105(TC，持續(xù)60-70小時。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在 于所述步驟中E中氯氣量控制在25% _30%，氯氣通入時間持續(xù)在2. 5-3小時，溫度保持 在80-140°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征 在于所述步驟F氧氣純度為93%以上，氧氣的通入量為每噸TiCI410-15m3，通入時間為 1. 5-2小時，溫度保持在200-300°C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于 所述攀鈦透輝石的成分按百分含量計為V205 0. 08、Si02 0 . 77、Ti025 5 . 81、A1203 0. 58、FeO 0. 24、CaO 38. 67、MgO 1.06、Mn02 0.054、
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于 所述攀鈦透輝石占爐渣總量的65%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，其特征在于 含Ti02高的礦物中Ti02含量為高爐渣總量的56. 4%，含Ti02高的礦物占高爐渣總量的 22. 8%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從釩鈦磁鐵礦高爐渣中回收二氧化鈦的方法，具體包括如下步驟A、將高爐中排出的液態(tài)高溫爐渣收集到裝有生石灰的渣罐內(nèi)，得液態(tài)鈣鈦礦；B、將渣罐送到隧道窯；C、結(jié)晶，沉降分異后得攀鈦透輝石；D、清除攀鈦透輝石上的爐渣；E、氯氣置換；F、分離出二氧化鈦。本發(fā)明采用物理方法，將釩鈦礦高爐渣通過結(jié)晶分異緩冷沉降，實現(xiàn)對爐渣中二氧化鈦的回收，在渣罐和隧道窯中完成回收，不需要其他專用設(shè)備，成本低廉；整個回收過程操作簡便，回收效果突出。
文檔編號C22B34/00GK101724755SQ20091026349
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月18日
發(fā)明者鄧元忠, 鄧興民, 鄧剛 申請人:鄧元忠