钛渣除尘灰的回收利用方法与流程

本发明属于冶金材料回收利用领域，具体涉及一种钛渣除尘灰的回收利用方法。

背景技术：

钛渣是钛精矿经电炉冶炼，tio2被富集到70％以上而形成的一种富钛料，可用作硫酸法钛白、氯化法钛白和海绵钛的生产原料。随着国内钛产业的迅速发展，对钛渣的需求量也越来越高。

国内钛渣生产基本上采用的是钛精矿粉矿直接入炉的冶炼方式，电炉也多为敞开式和半密闭式，飞扬损失严重，烟气含尘量较高，生产过程中会收集到大量的除尘灰。据统计，每生产1吨钛渣约产生85～100kg的除尘灰，若生产1万吨的钛渣，除尘灰产量将达到850～1000吨。这些除尘灰中含有大量的铁氧化物、钛氧化物，其中tio2含量20～45％不等，feo+fe2o3含量20～40％不等。由于tio2品位偏低，再加上粒度偏细，目前，这些除尘灰并未得到有效的利用。

一般，钛渣厂将这些除尘灰拉至固废物堆放点堆放处理，这需要昂贵的运输及处置费用。另外，除尘灰的堆放不但会污染环境，还会导致其中的铁/钛氧化物得不到利用，造成了资源的大量浪费。根据除尘灰的产出比例和tio2品位计算，每生产1万吨钛渣，会损失250～300吨的tio2，相当于浪费钛精矿556～667吨，造成经济损失80万～100万元。

因此，行业内急需开发一种能够有效利用钛渣除尘灰中有益元素的方法。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题为：钛渣除尘灰产量大，堆弃易造成环境污染，缺乏有效的利用途径的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案为：提供一种钛渣除尘灰的回收利用方法。该方法包括以下步骤：

a、将钛渣除尘灰、含钛物料和/或碳质还原剂混合制备成球团，干燥球团；

b、将步骤a干燥后的球团固相还原为含金属铁的还原球团，分离得到金属铁和含钛渣；

c、将步骤b得到的含钛渣碱浸，洗涤，得到富钛料。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述钛渣除尘灰为tio2含量20％～45％wt，feo+fe2o3含量20～40wt％的除尘灰。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述含钛物料为钛精矿、钛铁矿或含钛铁精矿中的至少一种。进一步的，所述钛精矿或钛铁矿为tio2含量35～65wt％，全铁含量20～40wt％的钛精矿或钛铁矿。所述含钛铁精矿为tio2含量10～35wt％，全铁含量45～55wt％的含钛铁精矿。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述碳质还原剂为煤、焦炭、石油焦或石墨中的至少一种。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a中当钛渣除尘灰配加含钛物料或还原剂进行造球时，含钛物料或还原剂的配加比例为钛渣除尘灰重量的5～20％。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a中钛渣除尘灰配加含钛物料和碳质还原剂造球时，含钛物料的配加比例为钛渣除尘灰重量的5～20％，碳质还原剂的配加比例为除尘灰与含钛物料重量总和的5～20％。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述制备成球团为在圆盘造球机、滚筒造球机或压球机等设备中进行。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述干燥温度为120～350℃，干燥时间为30～120分钟。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤b所述固相还原温度为950～1400℃，固相还原时间为1～6h。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤b分离金属铁和含钛渣采用破碎磁选分离或电炉熔化分离的方式进行。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤c所述碱浸为采用0.5～2mol/l的naoh浸出。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤c所述碱浸温度为80～120℃，碱浸时间为1～8h。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种综合利用钛渣除尘灰的方法，可实现除尘灰中铁、钛等有价元素的分离及综合利用。制得的金属铁可用于炼钢或粉末冶金过程中，制备的富钛料可用于硫酸法钛白、人造金红石、或熔盐氯化制备四氯化钛等生产中，最终实现了钛渣除尘灰的资源化利用。本发明可提高钛、铁回收率，现未利用除尘灰时，钛的收率约93～94％，铁的收率约94～95％，实现除尘灰综合利用后，铁、钛收率可达98％以上。本发明提高钛矿资源的综合利用率，对解决企业环保生存压力，减少资源浪费，促进我国钛产业的发展具有重要的意义。

具体实施方式

本发明提供了一种钛渣除尘灰的回收利用方法，包括以下步骤：

a、将钛渣除尘灰、含钛物料和/或碳质还原剂混合制备成球团，干燥球团；

b、将步骤a干燥后的球团固相还原为含金属铁的还原球团，分离得到金属铁和含钛渣；

c、将步骤b得到的含钛渣碱浸，洗涤，得到富钛料。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述钛渣除尘灰为tio2含量20％～45％wt，feo+fe2o3含量20～40wt％的除尘灰。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述含钛物料为钛精矿、钛铁矿或含钛铁精矿中的至少一种。进一步的，所述钛精矿或钛铁矿为tio2含量35～65wt％，全铁含量20～40wt％的钛精矿或钛铁矿。所述含钛铁精矿为tio2含量10～35wt％，全铁含量45～55wt％的含钛铁精矿。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述碳质还原剂为煤、焦炭、石油焦或石墨中的至少一种。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a中当钛渣除尘灰配加含钛物料或还原剂进行造球时，为了更好的进行造球，需要限定各成分比例，最佳比例为：含钛物料或还原剂的配加比例为钛渣除尘灰重量的5～20％。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a中钛渣除尘灰配加含钛物料和碳质还原剂造球时，含钛物料的配加比例为钛渣除尘灰重量的5～20％，碳质还原剂的配加比例为除尘灰与含钛物料重量总和的5～20％。其中，含钛物料一方面起调节除尘灰钛铁成分比例的作用，另一方面在造球中起粗颗粒骨架的作用。还原剂一方面起还原除尘灰中的铁的作用，另一方面起造球粗颗粒骨架的作用。上述比例为造球和还原的最佳比例。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，制备球团的设备可以为行业内任意可造球的设备，如圆盘造球机、滚筒造球机或压球机等。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤a所述干燥温度为120～350℃，干燥时间为30～120分钟。本发明使用的干燥设备为任何行业内可以进行干燥的设备都可，优选为回转窑、竖炉、隧道窑、推板窑、转底炉等还原设备中进行。除采用干燥设备干燥外，也可自然干燥，但干燥时间较长，效率低。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，为了综合考虑还原效率和成本，步骤b所述固相还原温度为950℃～1400℃，固相还原时间为1～6h。还原温度过低，还原不充分；温度过高，还原的金属铁会融化，不能进行后面的磁选分离，且浪费能源。还原时间过短，还原不充分；还原时间过长，能耗高，增加成本。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤b分离金属铁和含钛渣采用破碎磁选分离或电炉熔化分离的方式进行。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤c所述碱浸为采用0.5～2mol/l的naoh浸出。本发明采用氢氧化钠进行碱浸，是利用氢氧化钠与二氧化硅反应生成水溶液，而二氧化钛几乎不与氢氧化钠反应，借此把硅从钛中分离出去。此处氢氧化钠不宜被其他碱代替，如采用氢氧化钾时，其与二氧化硅反应慢，且生成的硅酸钾不易溶于水，无法与二氧化钛很好的分离，达不到预期效果。

其中，上述钛渣除尘灰的回收利用方法中，步骤c所述碱浸温度为80～120℃，碱浸时间为1～8h。碱浸温度过过低，速度慢，效率低，温度过高，不易操作；碱浸时间过短，浸出不完全，时间过长，能耗高，成本高。

本发明将钛渣除尘灰与含钛物料和/或碳质还原剂混合制备成球团进行回收利用，解决了钛渣除尘灰粒径太小，无法直接利用的问题。其中，碳质还原剂一方面起还原作用，另一方面由于其颗粒较粗，便于造球；本发明还可以添加含钛物料来代替碳质还原剂，一方面帮助造球，一方面也可调节除尘灰中铁钛成分比例。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1用本发明方法回收利用钛渣除尘灰

实施例1处理的钛渣除尘灰中tio2含量为25％，feo含量为5％，fe2o3含量为28％，余量为其他杂质。

具体的操作步骤如下：

a、将上述钛渣除尘灰与钛精矿混合造球，其中，钛精矿tio2含量45％，tfe含量为32％。钛渣除尘灰：钛精矿的比例为100︰10；将湿球团在150℃干燥120min。

b、干燥球团在竖炉中进行固相还原，采用氢气、煤气或天然气等作为还原气体，还原温度1000℃，还原时间3h；还原球团经竖炉冷却段冷却至小于100℃出炉。待球团冷却至室温后，破碎还原球团，并磁选分离还原球团中的金属铁，得到金属铁粉和含钛渣。

c、将含钛渣破碎后，采用浓度为1mol/l的naoh溶液浸出含钛渣，液固比6:1，浸出温度80℃，浸出时间4h。过滤并水洗滤渣2～3次，干燥得到含tio250％以上的富钛料。

实施例2用本发明方法回收利用钛渣除尘灰

实施例2处理的钛渣除尘灰中tio2含量为35％，feo含量为4％，fe2o3含量为32％，余量为其他杂质。

具体的操作步骤如下：

a、将上述钛渣除尘灰与焦粉混合造球，其中钛渣除尘灰：焦粉的比例为100︰15。将湿球团在250℃干燥90min。

b、干燥球团在回转窑中进行固相还原，采用无烟煤作为还原剂，还原温度1100℃，还原时间6h。还原球团由回转窑冷却段冷却后，采用电炉熔化分离得到金属铁和含钛渣。

c、将含钛渣冷却破碎后，采用浓度为1.5mol/l的naoh溶液浸出含钛渣，液固比4:1，浸出温度100℃，浸出时间6h。过滤并水洗滤渣2～3次，干燥得到含tio270％以上的富钛料。

实施例3用本发明方法回收利用钛渣除尘灰

实施例3处理的钛渣除尘灰中tio2含量为45％，feo含量为6％，fe2o3含量为26％，余量为其他杂质。

具体的操作步骤如下：

a、将上述钛渣除尘灰与含钛低品位铁精矿、无烟煤混合压球，其中，含钛低品位铁精矿tio2含量20％，tfe含量为45％。钛渣除尘灰：低品位铁精矿：无烟煤的比例为100︰5︰20。将湿球团在350℃干燥60min。

b、干燥球团在转底炉中进行固相还原，还原温度1350℃，还原时间1h。还原球团直接热装进入电炉熔化分离得到金属铁和含钛渣。

c、将含钛渣破碎后，采用浓度为2mol/l的naoh溶液浸出含钛渣，液固比2:1，浸出温度120℃，浸出时间8h。过滤并水洗滤渣2～3次，干燥得到含tio285％以上的富钛料。

由实施例可看出，本发明通过将钛渣除尘灰与含钛物料和/或碳质还原剂混合制备成球团后，能够有效利用钛渣除尘灰中的fe和ti等有益元素，制备得到的金属铁可在铁制品行业利用；最后的富钛料也可在钛行业中作为原料使用。本发明综合利用了钛渣除尘灰，使得钛精矿中的总体铁钛收率或利用率得到提高，钛收率至少可以提高3～5个百分点，铁收率4～5个百分点。