本發(fā)明涉及金屬冶煉領域，具體涉及一種提釩尾渣的處理系統(tǒng)及方法。

背景技術：

提釩尾渣是轉爐釩渣經(jīng)過氧化鈉化焙燒、酸浸等工序將釩氧化物提取出來后，產(chǎn)生的固體廢棄物。攀鋼釩鈦磁鐵礦在高爐中冶煉可得到含釩生鐵，再通過選擇性氧化鐵水使釩氧化后進入爐渣，得到五氧化二釩含量為14～22wt％(wt％為質(zhì)量百分比)的釩渣，經(jīng)氧化鈉化焙燒、浸出后得到浸出渣，即提釩尾渣。全國提釩企業(yè)每年大約排放提釩尾渣約30萬噸，而且隨著提釩企業(yè)產(chǎn)能的不斷擴大，提釩尾渣的排放量也將逐漸提高。提釩尾渣的常年堆積，不但占用了大量土地，而且會造成環(huán)境污染。

目前，處理提釩尾渣可采用兩條路線：提釩尾渣向外銷售；提釩尾渣循環(huán)于鋼鐵生產(chǎn)過程中回收釩和鐵等有價元素。一方面，提釩尾渣中鐵和硅含量較高(TFe>30％，SiO₂含量為15～20wt％)，且堿金屬(Na₂O+CaO)含量高，礦相和成分極其復雜，導致提釩尾渣的綜合利用程度并不高。另一方面，目前提釩尾渣的銷售市場存在供大于求的矛盾，銷售工作一直處于被動局面，嚴重時會造成提釩尾渣堵庫，威脅釩制品廠的正常運轉。由此，提釩尾渣的綜合利用處理迫在眉睫。

目前，已有大量文獻介紹了提釩尾渣提鐵和提釩的技術。然而，對于提取提釩尾渣中的鈦元素，以往的文獻或專利中研究較少。提釩尾渣中鈦含量一般在10～20wt％，接近于某些低鈦的釩鈦海砂礦中的鈦含量，具有一定的回收價值。

技術實現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明旨在提供一種提釩尾渣的處理系統(tǒng)及方法，針對提釩尾渣中的鈦和鐵等有價元素進行回收。

本發(fā)明提供了一種提釩尾渣的處理系統(tǒng)，包括混合裝置、造球裝置、還原爐、磨礦磁選裝置；

所述混合裝置設有提釩尾渣入口、鈦精礦入口、碳質(zhì)還原劑入口、混合物料出口；

所述造球裝置設有混合物料入口、球團出口；所述混合物料入口與所述混合裝置的混合物料出口連接；

所述還原爐設有球團入口、金屬化球團出口；所述球團入口與所述造球裝置的球團出口連接；

所述磨礦磁選裝置設有金屬化球團入口、金屬鐵粉出口、鈦渣出口；所述金屬化球團入口與所述還原爐的金屬化球團出口連接。

優(yōu)選的，所述造球裝置為圓盤造球機或對輥壓球機；所述還原爐為回轉窯、隧道窯或轉底爐中的一種；所述磨礦磁選裝置為球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置。

本發(fā)明還提供了一種利用上述系統(tǒng)處理提釩尾渣的方法，包括步驟：

混合步驟：將所述提釩尾渣、鈦精礦、碳質(zhì)還原劑在所述混合裝置中混合，得到混合物料；

造球步驟：將所述混合物料送入所述造球裝置中，經(jīng)造球處理后，得到球團；

還原步驟：將所述球團送入所述還原爐中進行還原反應，得到金屬化球團；

磨礦磁選步驟：將所述金屬化球團送入所述磨礦磁選裝置中進行處理，得到金屬鐵粉和鈦渣。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述混合物料中各組分的質(zhì)量比為：提釩尾渣：鈦精礦：碳質(zhì)還原劑＝100：60～150：20～30。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述混合步驟中，所述鈦精礦中TiO₂的質(zhì)量含量≥45％。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述混合步驟中，所述提釩尾渣中TiO₂的質(zhì)量含量為10～20％。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述還原步驟中還原反應的溫度為1350～1450℃，優(yōu)選還原反應的溫度為1350～1400℃。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述金屬鐵粉中的TFe≥96wt％。

上述處理提釩尾渣的方法中，所述鈦渣中的TiO₂含量＞50wt％。

本發(fā)明的原料提釩尾渣中TiO₂含量為10～20wt％，用常規(guī)的技術手段很難提取利用。通過配入鈦精礦，采用直接還原-磨礦磁選可以將其中的鈦綜合含量提高，并可提取提釩尾渣中的主要成分鐵元素和稀有金屬鈦元素。

本發(fā)明通過配入鈦精礦，解決低鈦含量提釩尾渣中鈦元素回收率低的技術難題，回收率可達到98％以上，提供了一種提釩尾渣綜合回收利用的新方法。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中提釩尾渣的處理系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明中提釩尾渣的處理方法工藝流程圖。

附圖中的附圖標記如下：

1、混合裝置；2、造球裝置；3、還原爐；4、磨礦磁選裝置。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進行更加詳細的說明，以便能夠更好地理解本發(fā)明的方案以及其各個方面的優(yōu)點。然而，以下描述的具體實施方式和實施例僅是說明的目的，而不是對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，為本發(fā)明中提釩尾渣的處理系統(tǒng)示意圖，包括混合裝置1、造球裝置2、還原爐3、磨礦磁選裝置4。

混合裝置1用于混合提釩尾渣、鈦精礦、碳質(zhì)還原劑，得到混合物料。該混合裝置1具有提釩尾渣入口、鈦精礦入口、碳質(zhì)還原劑入口，混合物料出口。

造球裝置2用于混合物料的成型處理，可得到球團，本發(fā)明實施例中選用圓盤造球機或對輥壓球機。該造球裝置2具有混合物料入口、球團出口。其中，混合物料入口與混合裝置1的混合物料出口連接。

還原爐3用于對球團進行還原焙燒處理，可得到金屬化球團。還原爐3包括轉底爐、車底爐、隧道窯、回轉窯以及其它具有還原功能的窯爐，本發(fā)明實施例中選用回轉窯、隧道窯或轉底爐中的一種。還原爐3具有球團入口、金屬化球團出口。其中，球團入口與造球裝置2的球團出口連接。

磨礦磁選裝置4用于對金屬化球團進行磨礦磁選處理，可得到金屬鐵粉和鈦渣，本發(fā)明實施例中選用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置。磨礦磁選裝置4具有金屬化球團入口、金屬鐵粉出口、鈦渣出口。其中，金屬化球團入口與還原爐3的金屬化球團出口連接。

本發(fā)明還提供了一種利用圖1所示的系統(tǒng)處理提釩尾渣的方法，該方法的工藝流程圖可見圖2，包括如下步驟：

(1)混合

將提釩尾渣、鈦精礦、碳質(zhì)還原劑分別經(jīng)由提釩尾渣入口、鈦精礦入口、碳質(zhì)還原劑入口送入混合裝置1中進行混合，可得到混合物料。

并且，提釩尾渣、鈦精礦、碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量比為100：60～150：20～30，即為混合物料的組成。

鈦精礦的質(zhì)量配比低于60，最終得到的鈦渣中TiO₂的品位過低，進一步富集處理較困難；鈦精礦的質(zhì)量配比高于150，通過實驗研究發(fā)現(xiàn)一方面不利于混合物料造球，另一方面會導致混合物料的熔點過高，不利于鐵的還原和聚集長大，從而大幅降低后續(xù)還原處理的指標。碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量配比低于20，會導致還原反應不充分；高于30，碳質(zhì)還原劑過量浪費，并會影響鈦渣的質(zhì)量。

該步驟中的提釩尾渣是轉爐釩渣經(jīng)過氧化焙燒、濕法浸出，提取氧化礬后得到的殘渣。該提釩尾渣中TiO₂的質(zhì)量含量為10～20％，用常規(guī)的技術手段很難提取利用，通過配入鈦精礦提高混合物料中的鈦綜合含量，可提高提釩尾渣中鈦和鐵的提取量。其中，本發(fā)明選用的鈦精礦中，TiO₂的質(zhì)量含量≥45％。

(2)造球

將上述步驟得到的混合物料送入造球裝置2中，經(jīng)造球處理后，可得到球團。由于混合物料經(jīng)造球處理得到球團后，物料的透氣性變好，有利于還原過程中物料的還原。

(3)還原

將上述步驟得到的球團送入還原爐3中進行還原反應，得到金屬化球團。

本步驟中還原反應的溫度為1350～1450℃，優(yōu)選溫度為1350～1400℃。發(fā)明人通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，對于本發(fā)明中高TiO₂含量的混合物料而言，由于其具有較高的粘度，故需要更高的溫度進行還原才能得到較高的技術指標。鑒于還原反應和能耗的雙重考慮，最終由實驗確定還原溫度在1350～1450℃之間，優(yōu)選1350～1400℃。

其中，提釩尾渣中的鐵主要以三價形式：Fe₂O₃存在，鈦精礦中的鐵以二價形式：FeTiO₃存在。在還原爐3中，發(fā)生如下反應得到金屬化球團：

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO

FeTiO₃+C＝Fe+TiO₂+CO

(4)磨礦磁選

將上述步驟得到的金屬化球團送入磨礦磁選裝置4中進行處理，可得到金屬鐵粉和鈦渣。

根據(jù)本發(fā)明的方法制備的鈦渣和金屬鐵粉，鈦渣中TiO₂的質(zhì)量含量大于50％，TiO₂回收率大于98％；金屬鐵粉中TFe≥96wt％，TFe回收率大于98％。

其中，金屬鐵粉壓塊后可以直接作為煉鋼的原料。鈦渣經(jīng)過常規(guī)選礦工藝處理，得到TiO₂質(zhì)量含量大于70％的富鈦料，可以作為生產(chǎn)鈦白的原料。

實施例1

將提釩尾渣(TFe 38wt％，TiO₂ 12wt％)、鈦精礦(TiO₂ 45wt％)、無煙煤混勻之后在圓盤造粒機中造球，得到球團。其中，各組分的質(zhì)量比為：提釩尾渣：鈦精礦：無煙煤＝100：60：20。球團烘干后在轉底爐內(nèi)于1350℃下還原焙燒，得到金屬化球團。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團進行磨礦磁選，得到金屬鐵粉和鈦渣。所得金屬鐵粉中鐵品位為97.8％，回收率為97.5％；鈦渣中，TiO₂質(zhì)量分數(shù)為55.3％，回收率為98.8％。

實施例2

將提釩尾渣(TFe 30wt％，TiO₂ 15wt％)、鈦精礦(TiO₂ 47wt％)、焦炭混勻之后，利用對輥壓球機進行壓球，得到球團。其中，各組分的質(zhì)量比為：提釩尾渣：鈦精礦：焦炭＝100：100：25。球團烘干后在回轉窯內(nèi)于1400℃下還原焙燒，得到金屬化球團。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團進行磨礦磁選，得到金屬鐵粉和鈦渣。所得金屬鐵粉中鐵品位為98.6％，回收率為98.3％；鈦渣中，TiO₂質(zhì)量分數(shù)為58.4％，回收率為99.3％。

實施例3

將提釩尾渣(TFe 35wt％，TiO₂ 19wt％)、鈦精礦(TiO₂ 50wt％)、蘭炭混勻之后在圓盤造粒機中造球，得到球團。其中，各組分的質(zhì)量比為：提釩尾渣：鈦精礦：蘭炭＝100：150：30。球團烘干后在隧道窯內(nèi)于1450℃下還原焙燒，得到金屬化球團。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團進行磨礦磁選，得到金屬鐵粉和鈦渣。所得金屬鐵粉中鐵品位為99.1％，回收率為98.6％；鈦渣中，TiO₂質(zhì)量分數(shù)為60.6％，回收率為99.8％。

實施例4

將提釩尾渣(TFe 40wt％，TiO₂ 10wt％)、鈦精礦(TiO₂ 48wt％)、煙煤混勻之后，利用對輥壓球機進行壓球，得到球團。其中，各組分的質(zhì)量比為：提釩尾渣：鈦精礦：煙煤＝100：125：28。球團烘干后在轉底爐內(nèi)于1425℃下還原焙燒，得到金屬化球團。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團進行磨礦磁選，得到金屬鐵粉和鈦渣。所得金屬鐵粉鐵品位為99.5％，回收率為99.3％；鈦渣中，TiO₂質(zhì)量分數(shù)為56.7％，回收率為99.3％。

需要說明的是，以上參照附圖所描述的各個實施例僅用以說明本發(fā)明而非限制本發(fā)明的范圍，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下對本發(fā)明進行的修改或者等同替換，均應涵蓋在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。此外，除上下文另有所指外，以單數(shù)形式出現(xiàn)的詞包括復數(shù)形式，反之亦然。另外，除非特別說明，那么任何實施例的全部或一部分可結合任何其它實施例的全部或一部分來使用。