[發明專利]用釩鈦磁鐵礦精礦生產直接還原鐵和氮化鈦的方法

有效

• 申請號: 201610873654.4
• 申請日: 2016-09-30
• 公開（公告）號: CN106319127B
• 公開（公告）日: 2019-01-01
• 發明（設計）人: 余文;溫孝進;田躍超;傅佳麗;黃偉秦;陳江安;邱廷省
• 申請（專利權）人: 江西理工大學
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C22B7/04;C22B34/22;C22B34/12
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種用釩鈦磁鐵礦精礦生產直接還原鐵和氮化鈦的方法，屬于資源利用技術領域。該方法將釩鈦磁鐵礦精礦、碳質還原劑、添加劑和粘結劑混合造球或壓球后，在1200～1500℃還原焙燒得到主要成分為直接還原鐵和氮化鈦的焙燒產品，焙燒產品磨礦后分選出直接還原鐵產品和富釩鈦渣兩個產品，富釩鈦渣再經酸浸得到高純氮化鈦產品和富釩浸出液。本工藝實現了對釩鈦磁鐵礦中鐵、鈦、釩組分的綠色綜合回收，具有原料來源廣泛、流程短、成本低、產品附加值高的優點。最終得到了回收率大于90％、鐵品位大于90％的直接還原鐵，回收率大于90％、純度大于99％的氮化鈦產品和釩回收率大于70％的富釩浸出液。

技術領域

本發明涉及資源利用技術領域，特別是指一種用釩鈦磁鐵礦精礦生產直接還原鐵和氮化鈦的方法。

背景技術

釩鈦磁鐵礦冶煉是世界難題，我國經過幾十年的技術攻關，實現了技術突破，目前形成了“高爐煉鐵-轉爐煉鋼”的釩鈦磁鐵礦工業生產流程。但該工藝以鋼鐵生產為主導，僅70％左右的釩進入鐵水，然后在轉爐煉鋼過程中生成富釩鋼渣，再經鈉化焙燒—水浸工藝回收率，釩的綜合回收率僅47％左右；鈦富集于高爐渣中，但因TiO₂含量低(25％以下)、物相復雜，目前還沒有成熟的工藝可以處理，因此極大的浪費了寶貴的鈦資源。此外，大量的高爐鈦渣堆存，占用了大量的土地，同時也引起了水土污染問題。因此急需開發清潔高效的新工藝提高釩鈦磁鐵礦中鈦、釩的利用率。

TiN具有金黃色、熔點高(2950℃)、硬度大(莫氏硬度8-9)、化學穩定性好、與金屬的潤濕小、導電和超導性性能好、無毒等特點，被廣泛用于機械加工、裝飾點綴、航空航天和軍事工業、電子和電池及醫療器械等眾多領域。目前，氮化鈦主要是以高純TiO₂或鈦鐵礦為原料，采用碳氮化還原工藝制備，碳氮化還原需要以高純TiO₂或鈦鐵礦為原料。此外，還可以直接在材料表面原位合成氮化鈦薄膜，最常用的氮化鈦薄膜合成方法是物理氣相沉積法和化學氣相沉積法。兩種方法都是將純鈦升華，并在高能量真空環境中與氮氣反應。亦可在高溫下，由四氯化鈦-氮的混合氣與氨-氫的混合氣反應得到氮化鈦，或是將鈦-氫-氮混合氣加熱到高溫通過石墨，冷卻后沉積在基體材料上形成膜。無論是物理氣相沉積法還是化學氣相沉積法均需以純鈦為原料，且合成條件苛刻，因此生產成本高。

鑒于從釩鈦磁鐵礦高爐冶煉鈦渣中回收鈦產品的難度大、成本高、環境污染大，有研究人員以釩鈦磁鐵礦和煤為原料，利用熱碳還原工藝合成Fe-TiC(N)復合材料，但是此類材料雜質含量高難以應用，同時釩資源也沒得到有效回收。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種用釩鈦磁鐵礦精礦生產直接還原鐵和氮化鈦的方法。

該方法具體包括如下步驟：

(1)造球：將釩鈦磁鐵礦精礦、碳質還原劑、添加劑和粘結劑按一定比例混合加水造球或壓球；

(2)還原焙燒：將步驟(1)所得含碳球團干燥后，在焙燒溫度1200～1500℃下還原焙燒生成包含直接還原鐵和氮化鈦的焙燒產品；含碳球團的焙燒在還原氣氛或氮氣保護下進行，氮氣氣氛有利于氮化鈦合成；加入堿金屬鹽類添加劑具有以下作用：a)促進鐵礦物還原以及氮化鈦的合成；b)促進金屬鐵、氮化鈦顆粒的長大；c)將脈石成分轉化為易溶于酸的物質，便于后續氮化碳的提純；d)促進釩組分在非鐵相富集，并以易溶性化合物存在，便于后續釩的提取。

(3)磨礦分選：將步驟(2)中所得的焙燒產品進行磨礦，然后通過弱磁選或篩分或者弱磁選-篩分聯合工藝獲得直接還原鐵和富釩鈦渣；直接還原鐵為強磁性物質，而且粒度大、延展性好、耐磨性能好，而其他物質為弱磁性或無磁性，一般粒度較細，通過弱磁選或篩分或者弱磁選-篩分聯合工藝能夠將直接還原鐵和其他物質分離。焙燒產品中形成部分圓形高純金屬鐵粗顆粒，將焙燒礦簡單破碎或磨礦后篩分即可選出此部分產品。篩下產品再經磨礦、弱磁選作業獲得直接還原鐵和富釩鈦渣。