一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法

本发明属于有色冶金领域，具体涉及一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法。

背景技术：

1、钛元素广泛分布在地壳中，在地壳中的丰度为0.61％，单质钛的活性很高，多与氧元素结合形成各种含钛氧化合物，常以tio2或钛酸盐的形式存在于矿物中。据统计，含钛量高于1％的矿物多达140种以上，其中具备工业开发利用价值的含钛矿物主要为金红石和钛铁矿。天然金红石非常稀缺，约占全球钛资源储量的10％，无法满足钛工业的发展需求，更多的是靠钛铁矿为钛工业提供稳定的优质原料，其在地球上基础储量接近14亿(tio2含量计)。

2、目前工业上应用生产人造金红石使用的原料主要为钛铁矿，方法主要有三种：电炉熔分法，还原锈蚀发和酸浸法，其中还原锈蚀法在生产人造金红石过程中，由于用电量和化学试剂量均少、生产成本较低、在锈蚀过程中排出的废水接近于中性等优势，已成为目前利用钛铁矿制备人造金红石的主流生产工艺。目前主流还原钛铁矿使用的还原剂为固体碳源，存在还原技术难度大、锈蚀时间长，钛铁分离效果不佳，还原过程中二氧化碳、烟尘、废气污染物的排放较高等问题。

3、基于此，有必要提出一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，实现钛铁的高效分离、清洁生产。

技术实现思路

1、针对传统获取富钛产品过程中面临的钛铁分离不彻底，人造金红石品位低、生产过程中二氧化碳、烟尘、废气污染高的问题，本发明的目的在于提供一种钛铁矿清洁高值化利用方法，通过氢气还原取代固态碳还原工艺，在提升钛铁分离效率，提升人造金红石品位的同时，还可以减少还原锈蚀过程中二氧化碳、烟尘、废气污染物的排放。

2、为了达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，包括以下步骤：

4、(1)将钛铁矿粉末中加入粘结剂及适宜水，混合均匀后，得到混合物料，将混合物料造球得到钛铁矿球团，钛铁矿球团进行干燥和氧化处理，得到氧化球团；

5、(2)将步骤(1)所得氧化球团置于氢气中进行还原处理，得到还原钛铁矿球团；

6、(3)将步骤(2)所得还原钛铁矿球团经破碎筛分后得到还原钛铁矿粉末，还原钛铁矿粉末与锈蚀剂加入水中，并通入氧气，得到锈蚀钛铁物；

7、(4)将步骤(3)所得锈蚀钛铁物进行分离，得到人造金红石以及钛铁渣。

8、优选的方案，步骤(1)中，所述钛铁矿粉末d90＜74μm，粘结剂的添加量为0.1％～2％，水分为3％～10％，造球时间8～12min。

9、更优选的方案，所述粘结剂采用聚乙烯醇、淀粉中的一种或多种组合。

10、优选的方案，步骤(1)中，钛铁矿球团在链篦机进行干燥和氧化，干燥处理为鼓风干燥和抽风干燥相结合，鼓风干燥时间3～4min、风速0.5～1.5m/s、温度200～250℃；

11、抽风干燥时间3～6min、风速0.5～1.5m/s、温度250～350℃；

12、氧化处理的温度为850～950℃、时间为10～120min、风速2.0～2.4m/s，氧化通入气体为空气、氧气或两者混合。

13、优选的方案，步骤(2)中，还原温度为800～900℃，还原时间为30～90min，氢气通气流量为5～20l/min。

14、优选的方案，步骤(3)中，所述还原钛铁矿粉末d90＜74μm，钛铁矿粉末与水的液固比为5～50:1，锈蚀温度为30～80℃，锈蚀剂为氯化铵，溶液浓度为0.5～3.0wt.％，鼓入氧气速率为5～30×103l/(m3·min)，通入氧气6～12h。

15、优选的方案，步骤(4)中，将锈蚀钛铁物经过摇床分离，得到所述人造金红石以及钛铁渣。

16、与现有的技术相比，本发明的有益效果：

17、(1)本发明一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，通过氢气还原钛铁矿，相较于传统固态碳还原工艺，可以提升铁金属化率，提升钛铁锈蚀分离过程中的钛铁分离效率，得到高品位的人造金红石。

18、(2)本发明一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，通过氢气还原钛铁矿，相较于传统固态碳还原工艺，可以减少还原锈蚀过程中二氧化碳、烟尘、废气污染物的排放，实现清洁生产。

技术特征：

1.一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛铁矿粉末d90＜74μm，粘结剂的添加量为0.1％～2％，水分为3％～10％，造球时间8～12min。

3.根据权利要求2所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，所述粘结剂采用聚乙烯醇、淀粉中的一种或多种组合。

4.根据权利要求1所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，步骤(1)中，钛铁矿球团在链篦机进行干燥和氧化，干燥处理为鼓风干燥和抽风干燥相结合，鼓风干燥时间3～4min、风速0.5～1.5m/s、温度200～250℃；

5.根据权利要求4所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，氧化处理的温度为850～950℃、时间为10～120min、风速2.0～2.4m/s，氧化通入气体为空气、氧气或两者混合。

6.根据权利要求1所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，步骤(2)中，还原温度为800～900℃，还原时间为30～90min，氢气通气流量为5～20l/min。

7.根据权利要求1所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述还原钛铁矿粉末d90＜74μm，钛铁矿粉末与水的液固比为5～50:1，锈蚀温度为30～80℃，锈蚀剂为氯化铵，溶液浓度为0.5～3.0wt.％，鼓入氧气速率为5～30×103l/(m3·min)，通入氧气6～12h。

8.根据权利要求1所述一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，其特征在于，步骤(4)中，将锈蚀钛铁物经过摇床分离，得到所述人造金红石以及钛铁渣。

技术总结
本发明公开了一种基于氢冶金的高品位人造金红石制备方法，包括：(1)将钛铁矿粉末中加入粘结剂及适宜水，混合均匀后，得到混合物料，将混合物料造球得到钛铁矿球团，钛铁矿球团进行干燥和氧化处理，得到氧化球团；(2)将氧化球团置于氢气中进行还原处理，得到还原钛铁矿球团；(3)将还原钛铁矿球团经破碎筛分后得到还原钛铁矿粉末，还原钛铁矿粉末与锈蚀剂加入水中，并通入氧气，得到锈蚀钛铁物；(4)将锈蚀钛铁物进行分离，得到人造金红石以及钛铁渣。通过氢气还原钛铁矿，相较于传统固态碳还原工艺，可以提升铁金属化率，提升钛铁锈蚀分离过程中的钛铁分离效率，得到高品位的人造金红石，实现清洁生产。

技术研发人员：邝子扬,黎子曦,郭正启,徐贤庆,潘建,朱德庆,李思唯,杨聪聪,胡梦杰
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15