【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及冶金工程，具體涉及一種鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法。
技術介紹
1、鈉化提釩是從釩鈦磁鐵礦中直接提取釩資源的最高效的方法之一，工藝流程簡單，釩回收率遠高于其它方法，而提釩渣還原法是回收提釩渣中鈦鐵資源最經濟的、高效的方法之一。但是由于鈉化提釩后提釩渣中殘留大量堿金屬(一般na2o+k2o含量為2％～8％)，使得提釩渣后續還原時，還原球團膨脹率大于45％，粉化率大于90％，后續還原無法正常進行，嚴重影響其后續鐵、鈦資源的回收。這也是國內鮮有釩鈦磁鐵精礦鈉化提釩工業生產線的重要原因之一，鈉化提釩渣難以利用，其中的鐵和鈦難以有效分離和回收。而提釩渣蘊含豐富的鈦、鐵資源，提釩渣中礦物組成以鈦鐵礦、磁鐵礦為主，一般tio2品位為5％～15％，tfe品位為30％～65％。
2、目前，提釩渣中鈦、鐵的回收方式主要為高爐法或預還原-熔分法，即將提釩渣作為煉鐵原，在高爐中完成鐵、鈦分離，或將提釩渣造球先經過預先還原，再通過電爐熔煉的方法實現鈦、鐵分離。由于提釩渣中含有大量堿金屬，預還原過程球團粉化、膨脹嚴重，嚴重惡化了后續熔煉處理過程，使得國內提釩渣綜合利用能耗高、成本大，甚至國外提釩渣主要以堆存為主，未得到有效利用。此外，提釩渣中存在大量硅鋁酸鹽及鈣鹽，高溫下易與鈦氧化物反應，使得熔煉后的含鈦渣中的鈦多以輝石相、鈣鈦礦等形式存在，難以經濟回收利用。提釩渣氧化球團還原膨脹和還原粉化嚴重，同樣不能用于高爐煉鐵。而國外提釩渣則主要處于堆棄狀態，不僅造成了嚴重的資源浪費，而且帶來環境有二次污染。
3、
4、中國專利(專利申請號：cn202310123415.7)公開了高鉻釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦、鉻分離的方法，一種將釩鈦磁鐵礦還原-熔分為含釩鐵水，熔分渣進行氯化焙燒回收鈦的方法，其中釩收得率為43％～79％，鈦收得到率為55％～82％，鐵收得率為72％～93％。該方法針對釩鈦磁鐵礦，其釩資源的回收主要從鐵水中回收，且鈦渣中鈦品位低，鈦資源回收需進一步通過氯化焙燒。
5、中國專利(專利申請號：cn202210904921.5)公開了一種改善高堿金屬球團還原粉化的方法及應用，一種通過內配適量焦粉于高堿金屬球團中，配合所添加的適量熔劑，有利于球團內部產生一定液相，實現球團強度的提升及還原粉化率的降低。該方法會向球團中添加鈣鹽等雜質，不利于提釩渣中鈦鐵的分離，也不利于提釩渣中鈦資源的回收。
6、中國專利(專利申請號：cn202010378999.9)公開了一種一體式污泥干燥和焚燒或碳化處理系統，通過電磁感應回轉窯對污泥進行加熱及碳化。該方法通過電磁感應加熱的方法提供熱量處理污泥，且電磁感應段為焙燒段，未涉及釩鈦磁鐵礦提釩渣回收。
7、同時，吳恩輝,朱榮等人(鋼鐵釩鈦,2015,36(05):40-46)發表了提釩尾渣含碳球團電弧爐熔融還原提鐵，提出電弧爐熔融還原提鈦渣的方法，獲得鐵回收率在90％以上的鐵水產品。本方法未涉及提釩渣球團的預還原，而是提釩尾渣含碳球團在電爐內同時還原和熔分，熔分含鈦渣因含鈦低難以回收，電爐渣未得到利用。
8、雖然鈉化提釩是從釩鈦磁鐵礦中最高效回收釩的方法之一，但上述方法中均未解決現有技術中存在提釩渣中因堿金屬或硅鋁酸鹽雜質含量過高的問題，使得提釩渣球團還原過程粉化嚴重，鈦鐵分離效果差，產品雜質含量高，鈦資源幾乎不能實現有效回收的難題仍未得到解決，嚴重遲滯了釩鈦磁鐵精礦鈉化提釩工藝的發展與工業應用。因此，為了實現提釩渣中鈦、鐵資源的有效回收，急需開發一種經濟地、環境友好的強化提釩渣制備金屬化球團的方法，為高爐或電爐提供金屬化爐料。
技術實現思路
1、鑒于目前存在的上述不足，本專利技術提供一種鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，本專利技術可以解決提釩渣中因堿金屬及硅鋁酸鹽等雜質含量高而導致提釩渣球團還原粉化嚴重及鈦和鐵資源分離效果差的難題，本專利技術通過提釩渣金屬化球團制備為后續電爐熔分鐵和鈦提供優質爐料。
2、為了達到上述目的，本專利技術提供了一種鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，包括以下步驟：
3、s1、將釩鈦磁鐵精礦鈉化提釩渣細磨至粒度為-0.074mm占80～90％，比表面積為1800～2000m2/g；
4、s2、將s1獲得的提釩渣進行堿浸，獲得浸出液和堿浸渣；將堿浸渣進行酸浸，獲得酸浸渣；
5、s3、將酸浸渣經過濾、脫水、高壓輥磨至粒度為-0.074mm占90～95％，比表面積達到1850～2150m2/g；
6、s4、將s3高壓輥磨后的物料加入造球粘結劑制成生球，并對生球進行氧化焙燒，再采用煤基回轉窯進行直接還原后，經磁選分離殘煤，獲得金屬化球團；其中，所述煤基回轉窯中的還原劑為無煙煤或褐煤；所述還原包括還原階段和電磁感應熱處理還原階段。
7、依照本專利技術的一個方面，步驟s1中，所述鈉化提釩渣中的tfe含量為44～60％，所述鈉化提釩渣中的tio2含量為6～14％，所述鈉化提釩渣中的堿金屬含量為1.8～4.5％，硅鋁酸鹽含量大于6％。
8、依照本專利技術的一個方面，步驟s2中，所述堿浸采用的試劑為氫氧化鈉，用量為0.6～4.2g/l，堿浸的時間為45～145min，堿浸的溫度為55～85℃，堿浸后的硅鋁酸鹽含量低于4.8％。
9、依照本專利技術的一個方面，步驟s2中，所述酸浸采用的試劑由硫酸與氫氟酸組成，所述硫酸與氫氟酸的質量比為0～1.8，所述酸浸的酸用量為0.15～4.5g/l，酸浸的時間為40～125min，浸出的溫度為55～85℃，酸浸后硅鋁酸鹽含量低于3.1％，酸浸后堿金屬含量低于0.29％。
10、依照本專利技術的一個方面，步驟s3中，所述酸浸渣過濾前還需經過沉淀池沉淀濃縮，濃縮后的酸浸渣通過壓濾機或圓盤真空過濾機進行過濾、脫水；高壓輥磨后粒徑-0.074mm占90～95％，物料比表面為1850～2150m2/g。
11、依照本專利技術的一個方面，步驟s4中，所述造球粘結劑由腐植酸鈉、淀粉和聚丙烯酰胺組成；所述腐植酸鈉、淀粉和聚丙烯酰胺的質量比為1～3：3～1：0.05～0.2；所述造球粘結劑的用量為0.12～0.4wt％。
12、依照本專利技術的一個方面，步驟s4中，所述氧化焙燒包括3個階段，依次為干燥階段、預熱階段和焙燒階段；所述干燥階段的溫度為250～380℃，時間為6～12min；所述預熱階段的溫度為920～1050℃，時間為15～25min；所述焙燒階段的溫度為1270～1350℃，時間為18～25min。
13、依照本專利技術的一個方面，步驟s4中，所述氧化焙燒后的提釩渣本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S1中，所述鈉化提釩渣中的TFe含量為44～60％，所述鈉化提釩渣中的TiO2含量為6～14％，所述鈉化提釩渣中的堿金屬含量為1.8～4.5％，硅鋁酸鹽含量大于6％。
3.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S2中，所述堿浸采用的試劑為氫氧化鈉，用量為0.6～4.2g/L，堿浸的時間為45～145min，堿浸的溫度為55～85℃，堿浸后的硅鋁酸鹽含量低于4.8％。
4.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S2中，所述酸浸采用的試劑由硫酸與氫氟酸組成，所述硫酸與氫氟酸的質量比為0～1.8，所述酸浸的酸用量為0.15～4.5g/L，酸浸的時間為40～125min，浸出的溫度為55～85℃，酸浸后硅鋁酸鹽含量低于3.1％，酸浸后堿金屬含量低于0.29％。
5.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤
6.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S4中，所述造球粘結劑由腐植酸鈉、淀粉和聚丙烯酰胺組成；所述腐植酸鈉、淀粉和聚丙烯酰胺的質量比為1～3：3～1：0.05～0.2；所述造球粘結劑的用量為0.12～0.4wt％。
7.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S4中，所述氧化焙燒包括3個階段，依次為干燥階段、預熱階段和焙燒階段；所述干燥階段的溫度為250～380℃，時間為6～12min；所述預熱階段的溫度為920～1050℃，時間為15～25min；所述焙燒階段的溫度為1270～1350℃，時間為18～25min。
8.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S4中，所述氧化焙燒后的提釩渣氧化球團抗壓強度為2700～3200N/P，轉鼓強度為93～95％。
9.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S4中，所述還原階段的溫度為1100～1280℃，時間為70～125min；所述電磁感應熱處理還原階段的溫度為1100～1280℃，時間為15～30min。
10.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟S4中，所述煙煤或褐煤中的碳元素與所述金屬化球團中的鐵元素的質量比為0.4～0.9；所述金屬化球團的金屬化率為80％～93％。
...【技術特征摘要】
1.一種鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟s1中，所述鈉化提釩渣中的tfe含量為44～60％，所述鈉化提釩渣中的tio2含量為6～14％，所述鈉化提釩渣中的堿金屬含量為1.8～4.5％，硅鋁酸鹽含量大于6％。
3.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟s2中，所述堿浸采用的試劑為氫氧化鈉，用量為0.6～4.2g/l，堿浸的時間為45～145min，堿浸的溫度為55～85℃，堿浸后的硅鋁酸鹽含量低于4.8％。
4.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟s2中，所述酸浸采用的試劑由硫酸與氫氟酸組成，所述硫酸與氫氟酸的質量比為0～1.8，所述酸浸的酸用量為0.15～4.5g/l，酸浸的時間為40～125min，浸出的溫度為55～85℃，酸浸后硅鋁酸鹽含量低于3.1％，酸浸后堿金屬含量低于0.29％。
5.根據權利要求1所述的鈉化提釩渣煤基直接還原制備金屬化球團的方法，其特征在于，步驟s3中，所述酸浸渣過濾前還需經過沉淀池沉淀濃縮，濃縮后的酸浸渣通過壓濾機或圓盤真空過濾機進行過濾、脫水；高壓輥磨后粒徑-0.074mm占90～95％，物料比表面為1850～2150m2/g。
6.根據權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱德慶，潘建，劉偉，郭正啟，李思唯，楊聰聰，李紫云，梁鐘仁，
申請(專利權)人：中南大學，
類型：發明
國別省市：
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