一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112708783A(43)申请公布日2021.04.27(21)申请号201911022368.7(22)申请日2019.10.25(71)申请人中国科学院过程工程研究所地址100190北京市海淀区中关村北二条1号(72)发明人朱庆山杨海涛范川林李洪钟(74)专利代理机构北京方安思达知识产权代理有限公司11472代理人陈琳琳张红生(51)Int.Cl.C22B34/22(2006.01)C22B34/12(2006.01)C21B13/12(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法(57)摘要本发明属于化工、冶金领域。具体地，本发明公开了一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法。通过将吹钒工序得到的钒渣返回电炉熔分工序，使钒从钛渣开路，改变钒的提取路径，实现钒钛共提，彻底解决了提钒尾渣处理难题。通过控制含钒钛渣破碎粒径，配加细粒碳粉、粘结剂造粒，强化矿/碳接触，并耦合催化氯化，降低氯化反应温度，解决高钙镁钛资源的利用难题。通过四氯化钛除钒干渣配加还原剂和钢屑直接冶炼钒铁合金，从而省略了五氧化二钒中间品的制备，大大缩短流程，降低生产成本。本方法可实现钒钛磁铁矿中钒钛资源的综合利用，分别得到四氯化钛和钒铁合金产品，具有资源利用率高，节能降耗，环境友好，产品附加值高等优点。CN112708783ACN112708783A权利要求书1/2页1.一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，包括旋风预热工序(1)、流化床预还原工序(2)、电炉熔分工序(3)、吹钒工序(4)、冷却破碎工序(5)、造粒筛分工序(6)、流态化氯化工序(7)、精制除钒工序(8)、氧化处理工序(9)和冶炼钒铁工序(10)，所述方法按以下步骤进行：1)钒钛磁铁矿送入旋风预热工序(1)，与来自流化床预还原工序(2)的高温流化床烟气换热，换热后的钒钛磁铁矿送流化床预还原工序(2)，旋风预热工序的尾气送环保处理；2)在流化床预还原工序(2)，还原剂来自于电炉熔分工序(3)的电炉煤气以及补充的还原气体，钒钛磁铁矿经预还原后送入电炉熔分工序(3)；3)在电炉熔分工序(3)，预还原钒钛磁铁矿在固体还原剂的作用下，反应得到含钒铁水和含钒钛渣；含钒铁水送吹钒工序(4)进行吹钒作业，得到半钢和钒渣，钒渣返回电炉熔分工序(3)；4)电炉熔分工序(3)得到的含钒钛渣送冷却破碎工序(5)中，破碎得到的含钒钛渣细粉送造粒筛分工序(6)；5)在造粒筛分工序(6)中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，混合均匀后压制成型，热处理固化，破碎筛分后得到流态化氯化工序(7)的原料；6)在流态化氯化工序(7)中，在催化剂的作用下，含钒钛渣粉料和氯气发生反应，得到含钒四氯化钛和氯化尾渣，氯化尾渣送环保处理；7)在精制除钒工序(8)中，含钒四氯化钛经过提纯除钒得到四氯化钛产品和除钒渣；8)在氧化处理工序(9)中，除钒渣在空气和水的作用下，氧化得到除钒干渣；9)在冶炼钒铁工序(10)中，除钒干渣配加钢屑、还原剂冶炼得到钒铁合金。2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述流化床预还原工序(2)的操作温度为600℃～960℃，还原气体为高炉煤气、焦炉煤气、电炉煤气、煤制气或甲烷重整气中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述电炉熔分工序(3)中的固体还原剂为煤粉、冶金焦、活性炭或石油焦中的一种或几种；电炉熔分过程中，操作温度为1400℃～1800℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的10％～40％。4.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述冷却破碎工序(5)中，含钒钛渣破碎后得到含钒钛渣细粉的平均粒径小于80μm。5.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述造粒筛分工序(6)中，碳粉是指活性炭、冶金焦、石油焦、煤粉中的一种或几种，碳粉平均粒径小于50μm；所述粘结剂是指酚醛树脂、蔗糖、淀粉、沥青、聚乙烯醇中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述造粒筛分工序(6)中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的10％～50％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的1％～10％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料；造粒筛分工序(6)中压力为0.3MPa-20MPa，固化温度为100℃～900℃，筛分平均粒径为50μm～300μm。7.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述流态化氯化工序(7)中，氯化温度为350℃～700℃，平均停留时间30min～