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

背景技術(shù)：

提釩尾渣是轉(zhuǎn)爐釩渣經(jīng)過氧化鈉化焙燒、酸浸等工序?qū)⑩C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(jìn)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(fù)雜，導(dǎo)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(yán)重時會造成提釩尾渣堵庫，威脅釩制品廠的正常運轉(zhuǎn)。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(xiàn)介紹了提釩尾渣提鐵和提釩的技術(shù)。然而，對于提取提釩尾渣中的鈦元素，以往的文獻(xiàn)或?qū)＠醒芯枯^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(shù)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(jìn)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(shè)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(shè)有混合物料入口、球團(tuán)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(shè)有球團(tuán)入口、金屬化球團(tuán)出口；所述球團(tuán)入口與所述造球裝置的球團(tuán)出口連接；

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

優(yōu)選的，所述造球裝置為圓盤造球機或?qū)亯呵驒C；所述還原爐為回轉(zhuǎn)窯、隧道窯或轉(zhuǎn)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(tuán)；

還原步驟：將所述球團(tuán)送入所述還原爐中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)；

磨礦磁選步驟：將所述金屬化球團(tuán)送入所述磨礦磁選裝置中進(jìn)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(yīng)的溫度為1350～1450℃，優(yōu)選還原反應(yīng)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(shù)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(shù)難題，回收率可達(dá)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(biāo)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(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行更加詳細(xì)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(tuán)，本發(fā)明實施例中選用圓盤造球機或?qū)亯呵驒C。該造球裝置2具有混合物料入口、球團(tuán)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(tuán)進(jìn)行還原焙燒處理，可得到金屬化球團(tuán)。還原爐3包括轉(zhuǎn)底爐、車底爐、隧道窯、回轉(zhuǎn)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(zhuǎn)窯、隧道窯或轉(zhuǎn)底爐中的一種。還原爐3具有球團(tuán)入口、金屬化球團(tuán)出口。其中，球團(tuán)入口與造球裝置2的球團(tuán)出口連接。

磨礦磁選裝置4用于對金屬化球團(tuán)進(jìn)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(tuán)入口、金屬鐵粉出口、鈦渣出口。其中，金屬化球團(tuán)入口與還原爐3的金屬化球團(tuán)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(jìn)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(jìn)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(dǎo)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(biāo)。碳質(zhì)還原劑的質(zhì)量配比低于20，會導(dǎo)致還原反應(yīng)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(zhuǎn)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(shù)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(tuán)。由于混合物料經(jīng)造球處理得到球團(tuán)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(tuán)送入還原爐3中進(jìn)行還原反應(yīng)，得到金屬化球團(tuán)。

本步驟中還原反應(yīng)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(jìn)行還原才能得到較高的技術(shù)指標(biāo)。鑒于還原反應(yīng)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(yīng)得到金屬化球團(tuán)：

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(tuán)送入磨礦磁選裝置4中進(jìn)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(tuán)。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(tuán)烘干后在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)于1350℃下還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)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?jǐn)?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(jìn)行壓球，得到球團(tuán)。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(tuán)烘干后在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)于1400℃下還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)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?jǐn)?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(tuán)。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(tuán)烘干后在隧道窯內(nèi)于1450℃下還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)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?jǐn)?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(jìn)行壓球，得到球團(tuán)。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(tuán)烘干后在轉(zhuǎn)底爐內(nèi)于1425℃下還原焙燒，得到金屬化球團(tuán)。然后，利用球磨機與磁選機的聯(lián)動裝置對金屬化球團(tuán)進(jìn)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?jǐn)?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(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)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(jìn)行的修改或者等同替換，均應(yīng)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(fù)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(jié)合任何其它實施例的全部或一部分來使用。