PDF《矿产综合利用》

第 5期

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9 8 年1O月 , 弧|,嘛?鬟专{矿产综合利用Mul t i pu r p os e Ut i l i z a t i o n o f M i ne r al Re so ur ce s N

0 S Oc t .

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9 8 钛铁矿富集方法评述 蝻410083中南工业大学 . 湖南 长沙 ・ / / ~ [ 摘要: 系统介 绍了钛铁 矿的各种 富集 方法 , 阐明了各 种富集方 法的相对优 缺点及应 用前景 并对 我 国钛铁矿富集技术的发展提 出了建议 . 关键词 钛铁矿 富集方法 评述 分 类号 : T Dg S ] . 文献标识码 : A 论文编号 ;

l ∞O 一6

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2 (

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9 B )

0 5 - -0

0 2

9 ―

3 3 钛铁矿至步占世界钛原料来源的

8 5 , 是一种重要的矿藏资源r H 随着天然金红石 的短缺和价格上涨, 供应稳定、 价格低廉的钛 铁矿正在成为钛的一种重要 的生产原料.由 于钛铁矿含 O : 的理论量为

5 2 .

6 3 . Ti O 品位低 , 一般还含有其 他杂质. 因而钛铁矿的 富集在矿物加工和提取冶金领域方面受到了 极大的重视 , 澳大 利亚、 美国、 加拿大和 日本 等国从

5 O 年代都开始了富巢钛铁矿的研究,

6 O年代以来 . 多种方法应运而生 , 并竞 相发 展,这些方法从冶金角度大致可以分为火法 和湿法两大类 , 每种方法都各有其特点 正确 和全面掌握国际动态 . 从各种方法中取 长补 短, 紧密结合我国实际情况 . 因地制宜地 、 创[5]BeebyJul[eP.Re c o v e r y o f g o l d f r o m g o l d ― b e a r i n g o r e s b y e x p o s i n g t o mi c r o wa c e e n e r g y f o l l o we d b y l e a c h i n g C. A.

1 1

8 ,

2 5

4 1

7 E

6 ] S . Kg c a k u s a k a t a

1 . Mi c r o wa v e p r c c e s s i n g o f b o r i c a c i d t o p r o d u c e g r a n u l a r b o r o n o x i d e P r o g r e s s i n Mi n e r a l P r o c e s s i n g Te c h n o l o g y l

99 4,

48 7 ―

4 9 O App l i c a t i on a nd Pr o s p e c t s o f M i c r o wa v e Ene r g y i n M i ni ng a nd M e t a l l ur g i c a l Eng i ne e r i ng Z HA NG Xi n g r e n ( I n s t i t u t e o f M u hi p u p o s e Ut [

1 [ z a t i o n o f M i n e r a l Re s o u r c e s , M GM R , Ch e n g d u, S i c h u a n, Ch i n a ) '

A b s t r a c t : F u n d a me n t o f ml e r o wa v e e n e r g y a n d i t s ma j o r a d v a n t a g e s we r e d e s c r i b e d b r i e f l y . Th e i n t e r a c t i o n b e t we e n mi c r o wa v e a n d mi n e r a I s wa s a n a l y z e d . S o me p o t e n t i a l a p p l i ― c a t i o n s a n d p r o s p e c t s o f m i c r o wa v e e n e r g y i n mi n i n g a n d me t a l l u r g i c a l e n g i n e e r i n g ( e s p e c i a l

1 y i n e x t r a c t i v e me t a l l u r g y)h a v e b e e n d i s c u s s e d . Ke y wo r d s : M i c r o wa v e e n e r g y;

M i n l n g a n d me t a l l u r g i c a l e n g i n e e r i n g;

Ap p l i c a t i o n 收稿 日期 :

1 g

9 8 ―

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1 3 . ・

29 t 维普资讯 http://www.cqvip.com 造性地研究和应用经优化的钛铁矿富集方法 具 有重要 意义 . 为此 , 本文 将择要 对两 类主要 方法 简评 如下 :

1 钛铁矿 富集方法概 况

1、l火法

1 .

1 .

1 电炉熔 炼法 这是一种成熟的生产工艺 .将钛铁精矿 与 焦炭 ( 或其他 固体 还原剂 ) 一起 在 电炉 内熔 炼.借助于 电极产 生 电弧 , 将炉 料 加热 到1650~C以上的高温, 使钛铁精矿 中铁氧化物 还原成液态金属铁在炉中沉降, Ti O: 在渣 中 富集 , 从而钛与铁进行液态分离得到高钛渣 和生铁 , 钛和铁都得到回收.工艺 比较简单, 公害较少,但是电耗 大, 每吨高钛渣(含Ti O:

7 2 - -9

2 ) 需耗 电约

2 2

0 0 - -3

5 0 0度;

石墨 电极消耗大 , 每吨高钛 渣需 消耗

8 O公J.'

,熔炼过程 陈杂 能力低 、 妒渣申保持 '

'

定

4、量的氧化铁 时于 增进 流性娃必小少的.其他杂 嚼如 C a r d礓Mg O去除率仅 为4j,干¨3

5 左右. : , 影响了钛的 进一步富集.一般认为水电资源便宜的地区采用这种 方 法才经 济.针对电熔 炼法存在 的 问题 , 科技工作 者 为完善这种方法作了不少努力 : 在设备方面 , 发展了便于 操作和大 型化的矩 形密闭电炉 , 取代经济性差的圆形密闭 电炉及热耗大 、 粉 尘大 、 炉气净化难 、 劳动 条件差的敞口电 炉 , 在工艺方面, 研究 了氧化 焙烧脱硫一 密闭电炉 冶炼 , 预 还原一 密闭电炉冶炼 、 钛精 矿直接入密闭电炉 冶炼工艺等口 ] , 开发了氧 化焙烧磁选 粉矿密闭电炉冶炼 工艺 , 加拿大 QI T公司最先在生产中采用这种工艺 , 使其 产品高钛 渣TiO2 品位 由72一73提高到8o以上[ ~ k # l - , 在炉料结构方面研究表 叨 , 在熔 炼过 程中加入

7 一1

3 的金 属钛、钛台金废 料或 由高 钛渣 氯化产生 的含钛残渣和石油 焦,能获得 Ti O

9 2 一94的高钛渣和低硫生铁 , 并能使 电耗降低[ . ・3 O ・ 全面来看, 电炉法仍 不失 为一种有效的 生产方法 , 目前的动 向是不仅把高钛渣作 为 硫酸法钛 白的原料 , 其优点是比直接酸解钛 铁矿碱少约1/3的 酸耗和大大减少基建费用,减轻 公害, 而且还将优质高钛渣作为Ti C

1 . 的原 料,近年 来,国外尤 其是加拿 大Ql T 公司加强 了副 产 品半钢的综合利 用程 度,将得到的铁水制成水雾化铁粉后 , 企业经 济效益显著提高0 ] . 可见, 电炉熔炼法仍有其 强大的生命力 . 目前国外从事钛渣生产的厂家主要是加 拿大 QI T公司, 南非 R B M 公司, 挪威 TT I 公司以及 前 苏联 有几家钛渣厂 , 其共同点是 生产规模大,半钢利用程度高,生产工艺先进,特别是加拿 大QI T公司, 其钛渣厂现状 代表 了当今世界钛渣的最高水平 , 而前苏联 在钛渣冶炼基础理论研究上处于领先地位.

1 .

1 _

2 碳化法分为传统 碳化 法和 选 择碳化 法.传统碳化法是将钛铁精矿与碳混合后置 于 电弧炉 内, 在l9OO一2

0 0 O ℃高 温下 , 矿物 即被分解还原而生成碳化钛: Fe Ti O3 +

4 C ― Ti C+ Fe +

3 CO 由于存在空气 , 实际上反应产物为 Ti C ( NO) 固溶体 , 将碳化产 品粉碎磁选分 离, 所 得碳化物在低温下(

3 0

0 - -4

0 0 '

C) 即可进行氯 化, 由于氯化是在低于钙、 镁氯化物熔点的温 度下进行, 解决 了钙、 镁对氯化过程 的影响 , 但其 电能消耗大 , 每吨钛化物 约需耗电

5 0

0 0 度,而且Ti C( NO) 与 生铁分 离 很不 彻底

0 . 选择碳化法是基于各种金属和非金属氧 化物 的碳化能力的差异, 将钛铁精矿 中有价 成份钛和钒碳化 , 该法的主要特征是不生成 纯 的碳 化物,而是在较低温度下(1400~C左 右)进行固态碳 化,生成 多种 组分 的碳 ( 氮)氧化物 和碳氧化物 , 而脉石成份 很少或基本不生成 , 其产品分 离 及用途 与 传统碳 化 法类似 , 此法存在能耗高, 操作环境差 , 设备产能低等 缺点维普资讯 http://www.cqvip.com

1 .

1 .

3 选 择氯化 法 选择氯化法是利用钛铁矿中各组分氯化 热力学性 质的差异 , 控制适当的氯化条件 ( 一 般氯化温度在

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0 - -1

1 0

0 ~ C范围 ) + 仅使铁等 组分优先氯化 , 以FeCI(FeCI a ) 气体遐 出, 而钛以金红石 的形式在残渣中得 到富集, 通过 选矿处理可得到 Ti O 品位

9 5 一9

7 的人 造金红石 选择氯化又分为氯气和氯化氢选 择氯化法 , 前者须控制配碳量 , 后者在通常条 件下即可0 ] 本法的优点在于工艺简单 , 易 于实现连续生产, 设备的生产强度大、 耗电量 小,铁的分 离彻 底(产品含 铁<

1 - -

2 ) , 制取的人造 金红 石 比表 面积 大,活性高 , 适于 作 制取 T i c k的原料和 电捍条的游 料 .但该工 艺氯 化时产生的F e C I 易恶化沸腾状 况,处理含钙 、 镁较高 的钛铁矿难 以解决C a C I 、 Mg C | : 在底部富集而结料的问题, 氯化过程 中氯 气 和氯 化氢 对 设备 腐蚀严重 , 尾气 处理比较麻烦 , 氯气和氯 化物 回收及 F e a s 的利 用 尚未很好解决 . 此外 , 还有人进行 了钛铁矿直接氯化制 Ti CI ;

和金属铁的研究 B o n s a c k 口 将其分为 如下两 个 独立过 程:FeCI

4 -

0 .

5 C1

2 = Fe CI

3 F Ti o

4 -

4 F e CI

3 4 -

3 C=

4 F e C I

2 + Ti CR {

4 -

3 CO4 -F e 反应温度大 于1250'

C+ 借助FeCI:在两个 反应器之间的外 部循环,达到同时获得TiCI.气体和金属 铁的目的 , 我国中科 院郑国粱 也 做过类似研 .但该过程涉及到很 多气一 气、气一 固分离过程 , 要实现工业化 尚有一定 难度 .

1 .

1 .

4 还原磨选法 该 法基本过程是将钛铁 矿、固体还原剂 与助熔剂(一般为钠盐)混合,在I15O一1200℃进 行 固态还原 , 然后磨细 , 分选 铁和 钛,按入 料方 式 分为 粉料 还原和 球 团还原 . 粉料还原是将钛铁矿和食盐的混合料与 还原 剂分层放置在耐火 材料坩埚内,置于 外热式电炉 内于

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5 O 一1200.℃长 时 间还原 , 还原料经冷却、磨细+ 磁选得到富钛料(Ti O

8 1 ) 和铁粉(TF e

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9 8 .

5 ) , 此 法只做到扩大试验规模 . 球团还原 + 这是英国一专利提 出的 , 还原 在115O―l

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0 ℃下进 行,........