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CN102296137A - 一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法 - Google Patents

一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法 Download PDF

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CN102296137A CN201110232193XA CN201110232193A CN102296137A CN 102296137 A CN102296137 A CN 102296137A CN 201110232193X A CN201110232193X A CN 201110232193XA CN 201110232193 A CN201110232193 A CN 201110232193A CN 102296137 A CN102296137 A CN 102296137A
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Abstract

本发明公开了一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，首先从铝钒钛铁硅复合共生矿中采用梯度磁选工艺分离出铝硅铁产物、钒钛铁产物和硫精矿；然后对铝硅铁产物进行闪速悬浮熔炼分离出硅铁合金和铝渣，而铝渣可以作为生产二氧化三铝的原料；然后对钒钛铁产物采用直线移动床预还原-竖炉熔分工艺制备钒铁金属间化合物和钛渣。本发明的方法将熔炼分离与闪速悬浮熔炼、直线移动床预还原-竖炉熔分相结合，提高了对原矿的回收率。

Description

一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法
技术领域
本发明涉及对矿物进行分离的方法，更特别地说，是指一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法。
背景技术
不同产地的原矿(毛矿)选冶可行性不尽相同。一般对于原矿(毛矿)选冶大体分两种，一种是通过选矿分别得到工业上可进一步处理的合格铁精矿和钛精矿，铁精矿通过配备一定数量的富铁矿，可以通过高炉冶炼，得到生铁；钛精矿通过碳热还原熔炼得到高钛渣，还可以进一步深加工；另外一种对品位低并且难选难冶的原矿(毛矿)，很难通过选矿手段得到合格的铁精矿和钛精矿，至今没有很好的办法处理。
中陕金属矿业有限公司拥有陕西紫阳安沟-朱溪河、岚皋官元两矿区的矿产资源。根据陕西省地质矿产勘查开发局区域地质矿产研究院普查工作结果，两矿区共估算推断和预测的矿石资源量约3.5亿吨，其中二氧化钛(TiO2)1691.03万吨，五氧化二钒(V2O5)18.49万吨。矿床规模已达大型规模。该地区的矿产资源经国家钢铁材料测试中心分析的化学分析成分结果为(质量百分数)：
  TFe   MgO   TiO2   MnO   FeO   SiO2   Fe2O3   CaO
  19.96   4.04   7.30   0.25   8.00   33.51   19.40   7.41
  Al2O3   V2O5   K2O   MFe   Na2O   P   S   Sc
  13.15   0.18   0.82   0.17   1.59   0.15   0.56   0.0049
  Co   Ni   Cu   烧减   Cr2O3
  0.011   0.0055   ＜0.005   2.80   ＜0.10
经上表的数据显示两矿区分布的铝钒钛铁硅矿矿床，矿体赋存于辉绿岩体中，矿石中含有铁、钒、钛、铝、硅、钴、钙、镁、锰、硫、磷、钪等多种有益或有害元素，矿石组合类型复杂，属难选冶复杂铝钒钛铁硅复合共生矿类型。
钒钛铁混合矿不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、铂族和钪等多种组份，具有很高的综合利用价值。通过钒、钛、铁分离，得到钒铁金属间化合物和钛渣。钒铁金属间化合物，是钒微合金钢的重要原料，用来生产耐磨钢、高强度钢等。钛渣是生产钛白粉和金属钛和钛合金的重要原料。
钒钛铁分离主要方法有回转窑-电炉法、转底炉-电炉法、隧道窑-电炉法。回转窑-电炉法由于回转窑易结圈，影响设备正常运转，难以大规模工业应用；转底炉-电炉法和隧道窑-电炉法生产效率低，造成生产成本高。
铝硅铁混合矿中包括有绿泥石、蛇纹石、高岭石及黑云母等层状硅酸盐，很难用传统方法将铝硅铁分离。通过特殊冶金方法，得到高铝渣作为提取氧化铝的重要原料，同时得到硅铁合金用作炼钢脱氧剂。
发明内容
为了能够对陕西紫阳安沟-朱溪河、岚皋官元两矿区的矿产资源进行分离，本发明提出了一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，一方面采用梯度磁选工艺从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离出铝硅铁和钒钛铁产物的方法。该方法首先对铝钒钛铁硅复合共生矿进行粉碎，然后对粉碎后的铝钒钛铁硅复合共生矿进行强磁选工艺处理得到一级铝硅铁产物和一级中间产物；然后采用浮选方法处理从一级中间产物中分离出硫化矿和二级中间产物，最后对二级中间产物进行弱磁选工艺处理得到二级铝硅铁产物和钒钛铁产物。另一方面采用直线移动床进行预还原，在预还原过程中通入煤气或天然气，然后在改进型竖炉中进行熔分制备钒铁金属间化合物和排出钛渣。再一方面利用铝硅铁产物与煤气、烟煤掺混，该方法在生产工艺、生产设备上需求较低，能够大大地节约生产成本，降低生产强度。更佳有利于对现有熔炼炉进行改进，并在炉体上安装多个喷枪来实现闪速悬浮熔炼提纯产物处理。本发明的方法将熔炼分离与闪速悬浮熔炼、直线移动床预还原-竖炉熔分相结合，提高了对原矿的回收率。能够分离多种附属产物，减少了制作工艺、节约了生产成本、降低了电能源的消耗。
本发明是一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的粗破碎矿；
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为15～20％；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分电流为8A～10A、磁场强度为1.1T～1.3T条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为25～30％的一级中间产物矿浆；
(B)在一级中间产物矿浆中加入调整剂、捕收剂和起泡剂混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入150～200g的调整剂、400～600g的捕收剂、140～180g的起泡剂；
调整剂可以是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、石灰；
捕收剂可以是丁基黄药、乙其黄药、胺黑药、丁铵黑药、甲酚黑药、乙黄腈酯；
起泡剂可以是松醇油、高醇油、杂醇油、甲基戊醇；
(C)将一级中间混合物进行浮选5分钟～10分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为10～15％的二级中间产物矿浆；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A～0.05A、磁场强度为0.09T～0.10T条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁。
步骤六：制混料
将钒钛铁产物、粘结剂、还原剂和水采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟～60分钟，得到混合炉料；
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤～5公斤、还原剂100公斤～150公斤和水50公斤～100公斤；
粘结剂为聚阴离子纤维素(PAC)、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、羧甲基纤维素；
还原剂为无烟煤、石油焦、木炭；
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa～60MPa；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃～150℃，时间为1小时～3小时；
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min～80min，制得还原后的球团；
平面双向直线移动床上移动着多个盛装干燥球团的台车，台车四面有炉壁，有利于球团的装料和卸料，加热炉长度L＝4米，台车运行速度0.1m/min～0.2m/min；预热区的温度设置为600℃～1250℃，还原区的温度设置为1250℃～1450℃，冷却区的温度设置为600℃～1200℃；
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入改进型竖炉中，在1500℃～1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣；
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁产物采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的铝硅铁混合粉；
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度小于120目的烟煤粉；
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入12～20公斤烟煤粉；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为1～5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25～30立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1600℃～1700℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。
本发明从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法的优点在于：
①用梯度磁选法选出一级铝硅铁和二级铝硅铁，首先实现了钒钛铁与铝硅的有效分离。其中，一级铝硅铁的产率为53～62％，硫精矿产率为1.9～2.4％，钒钛铁的产率为19～25％，二级铝硅铁的产率为14～22％。
②梯度磁选，先强后弱，能够最大限度回收钒钛铁金属。从强磁选粗矿中用浮选方法选出硫精矿，回收矿中伴生的硫、钴和镍，实现资源综合利用。梯度磁选法的流程短、无固体废弃物排出，一方面实现清洁生产的前提下，另一方面节约了生产成本，降低了电能源的消耗。
③在平面双向直线移动床上通过控制还原温度和催化剂用量，可以实现铁的氧化物最大限度还原，而钛和钒都以氧化物状态存在于渣中，为后步熔融还原作业降低能耗奠定基础，平面双向直线移动床特点是生产率高。
④用竖炉实现渣铁分离，其中钒的氧化物得到还原进入铁水，由于是放热反应，生产成本低，并且钒铁金属化合物与钛渣得到良好分离，钒铁金属化合物的产率为40％～50％。
⑤平面双向直线移动床-竖炉法生产效率高、能耗低、金属化率高、金属回收率高。本发明生产方法从钒钛铁混合矿矿中回收钒铁金属间化合物的回收率达到90％。本发明钒钛铁分离工艺，无环境污染，易于工业化推广，社会效益和经济效益显著。
⑥用铝硅铁混合矿在一种新型闪速悬浮炉内用铝硅铁混合矿为原料碳热还原法得到硅钛铁合金，还原速度快，还原温度低，得到硅铁合金和高铝渣，最大限度回收了铝、硅和铁。
⑦本发明中的硅铁合金方法对生产设备、生产工艺要求降低，这样有利于提高生产效率，硅铁合金的产率是25～35％，降低生产成本。
⑧本发明的工业化生产硅铁合金方法所用生产设备是对现有的熔炼炉与喷枪进行结合，不需真空熔炼环境下进行物料的熔炼分离。
⑨本发明生产方法从铝硅铁混合矿中回收铁、铝、硅的回收率分别为：铁90％，铝85％，硅80％。本发明的铝硅铁综合回收利用率高，生产效率高，无环境污染，易于工业化推广，社会效益和经济效益显著。
附图说明
图1是本发明工业化生产方法的总结构框图。
图1A是本发明从铝钒钛铁硅复合共生矿中梯度磁选分出钒钛铁产物和铝硅铁产物的工业化生产流程框图。
图1B是本发明从铝硅铁产物中碳还原生产硅铁合金的工业化生产流程框图。
图1C是本发明从钒钛铁产物中分离出钒铁金属间化合物和钛渣的工业化生产流程框图。
图2是经本发明方法制得的一级铝硅铁产物的XRD图。
图2A是经本发明方法制得的一级铝硅铁产物的能谱图。
图3是经本发明方法制得的硫精矿产物的XRD图。
图3A是经本发明方法制得的硫精矿产物的能谱图。
图4是经本发明方法制得的钒钛铁铁产物的XRD图。
图4A是经本发明方法制得的钒钛铁产物的能谱图。
图5是本发明使用的平面双向直线移动床的侧面示意图。
图5A是为了实用于本发明的冶炼对现有竖炉进行改进后的竖炉剖面示意图。
图6是经本发明实施例1方法制得的钒铁金属间化合物的XRD图。
图6A是经本发明实施例1方法制得的钒铁金属间化合物的能谱图。
图7是经本发明实施例1方法制得的钛渣的XRD图。
图7A是经本发明实施例1方法制得的钛渣的能谱图。
图8是本发明改进后的闪速悬浮还原炉剖面结构图。
图9是经本发明实施例1方法制得的本发明硅铁合金产物的能谱图。
图9A是经本发明实施例1方法制得的本发明高铝渣产物的能谱图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明充分考虑了陕西紫阳安沟-朱溪河、岚皋官元两矿区的原矿(毛矿)的矿石结构组成，在梯度磁选上制定了包括重力选矿、磁选、电选、浮选或者其组合的工业化生产工艺。分离后的产物包括有一级铝硅铁产物、二级铝硅铁产物、钒钛铁产物和硫精矿。
在本发明中，硫精矿是通过精选后的硫铁矿，其中包含少量的硫化钴和硫化镍。硫精矿可以作为生产硫酸和硫磺的主要原料。一般情况下，硫精矿能够与有色金属硫化物伴生在一起。
在本发明中，钒钛铁产物不仅是铁的重要来源，而且伴生的钒、钛、铬、钴、镍、铂族和钪等多种组份，具有很高的综合利用价值。通过特殊冶金方法，钒钛铁进行分离回收，并还回收其中的铬、钴、镍、铂族和钪。
在本发明中，一级铝硅铁产物和二级铝硅铁产物中包括有绿泥石、蛇纹石、高岭石及黑云母等层状硅酸盐。通过特殊冶金方法，得到高铝渣作为提取氧化铝的重要原料，同时得到硅铁合金用作炼钢脱氧剂。
从铝硅铁产物中碳还原工业化生产硅铁合金的工艺步骤中，本发明是基于现有中陕金属矿业有限公司对硅铁合金生产设备、生产工艺上的改进。首先在生产设备上进行了改进，将喷枪与现有熔炼炉进行结合；然后对半自动化、半工业化的分离工艺进行改进，通过自动进料、自动排料提高了生产率；同时对原矿(毛矿)的有益化学成分的回收率得以提高。本发明提出的工业化生产方法在生产工艺、生产设备上需求较低，能够大大地节约生产成本，降低生产强度。
参见图1、图1A、图1B、图1C所示，本发明是一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其工艺包括有下列生产步骤：
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的粗破碎矿；
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为15～20％(即100重量份的水与15～20重量份的粗破碎矿进行磨矿)；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分电流为8A～10A、磁场强度为1.1T～1.3T(特斯拉)条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
在本发明中，此步骤分离得到的一级中间产物主要成分为含硫的混合矿；
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为25～30％的一级中间产物矿浆(即100重量份的水与25～30重量份的一级中间产物进行混合)；
(B)在一级中间产物矿浆中加入调整剂、捕收剂和起泡剂混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入150～200g的调整剂、400～600g的捕收剂、140～180g的起泡剂；
在本发明中，调整剂可以是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、石灰；
在本发明中，捕收剂可以是丁基黄药、乙其黄药、胺黑药、丁铵黑药、甲酚黑药、乙黄腈酯；
在本发明中，起泡剂可以是松醇油、高醇油、杂醇油、甲基戊醇；
(C)将一级中间混合物进行浮选5分钟～10分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为10～15％的二级中间产物矿浆(即100重量份的水与10～15重量份的二级中间产物进行混合)；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A～0.05A、磁场强度为0.09T～0.10T(特斯拉)条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁。
经本发明方法得到的一级铝硅铁产物和二级铝硅铁产物能够作为冶炼铝、硅铁合金的原料。
经本发明方法得到的钒钛铁产物能够作为冶炼钛、钒铁金属化合物的原料。
经本发明方法得到的硫精矿产物能够作为冶炼钴、镍金属和硫产物的原料。
步骤六：制混料
将钒钛铁混合矿、粘结剂、还原剂和水(可以是自来水、清澈的山泉水等)采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟～60分钟，得到混合炉料；
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤～5公斤、还原剂100公斤～150公斤和水50公斤～100公斤。
在本发明中，粘结剂为聚阴离子纤维素(PAC)、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、羧甲基纤维素；
所述聚阴离子纤维素PAC，含量为99％，主要成分为碳氢化合物，其他杂质微量，不含氯，外观白色或微黄色粉末和颗粒。碳化温度230℃，燃烧温度375℃。燃烧生成物为二氧化碳和水，燃烧不产生二恶英的物质。
在本发明中，还原剂为无烟煤、石油焦、木炭；
所述无烟煤的灰分含量8％、挥发分含量9.5％，固定碳含量82.5％，粒径为0.1mm～1mm。
所述石油焦固定碳含量94％，粒径为0.1mm～1mm。
所述木炭固定碳含量96％，粒径为0.5mm～1mm。
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa～60MPa；球团落下强度：0.7米二次不破裂；球团平均抗压强度：1304.77牛/个(共测定60个球团)；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃～150℃，时间为1小时～3小时；
在本发明中，干燥球团落下强度：5米一次不破裂；热强度：1000℃不粉化。
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min～80min，制得还原后的球团；
在本发明中，平面双向直线移动床上移动着多个盛装干燥球团的台车，台车四面有炉壁，有利于球团的装料和卸料。一般加热炉长度L＝4米，台车运行速度0.1m/min～0.2m/min。在平面双向直线移动床的长度L范围内设置有落地炉罩和螺杆烧嘴，并且床在移动方向上分为三个区(如图5所示)，即预热区、还原区和冷却区。在本发明中预热区的温度设置为600℃～1250℃，还原区的温度设置为1250℃～1450℃，冷却区的温度设置为600℃～1200℃。
在本发明中，吹入煤气助燃能够使得金属化球团中的铁被还原，以单质铁形式存在；而钛和钒仍以氧化物的形式存在。
在本发明中，平面双向直线移动床在燃烧着的煤气提供的热能条件下，对干燥球团进行分离处理，而煤气的流量不作要求，只需保证干燥球团在预热区和还原区煤气是燃烧着的即可。采用平面双向直线移动床进行还原的处理，比常规的熔分炉节约了生产时间，并有利于工业化的生产。另一方面，为真正的产物分离提供了必要的条件同，使得产品的回收率提高。
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入改进型竖炉(如图5A所示)中，在1500℃～1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣。
参见图5A所示的改进型竖炉，该改进型竖炉是在现有竖炉上增加了喷枪、引风机、篦子等；篦子将竖炉的炉体分为熔分区域和盛铁炉缸两个部分，在煤气喷枪和煤粉喷枪提供的燃料条件上，使连续进入的还原后球团被熔炼分离。由于钛和钒是以氧化物的形式存在于熔化的铁水中，故经篦子流入盛铁炉缸中，最后经出料口排出竖炉个，而篦子之上剩下的主要成分为高钛渣的渣料将从渣口排出。其中一个喷枪喷入的煤粉在另一喷枪喷入的煤气在燃烧过程中，也对还原后球团进行了再次的还原；同时也在竖炉风口前形成熔分回旋区，炉内粉煤燃烧，为竖炉内金属化球团深度还原和熔分提供热量，篦子以下为液态钒铁水。
喷枪用于实现向炉内连续供物料，该物料可以是燃料、辅料、助剂等。
引风机用于实现将反应过程中产生的气体排出炉外。
篦子用于实现将熔融状态下的熔分物漏入盛铁炉缸中，而未经熔化的钛渣将在篦子上方。
还原后球团经进料口连续进入改进型竖炉中的熔分区，同时喷枪喷射出的煤气和煤矿粉在熔分区燃烧，燃烧产生的热量足够让还原后球团熔化，使单质的铁水、钒水和氧化物形式存在的钛、钒分离。
在本发明中，改进型竖炉为深度还原反应器，金属化球团可以连续供给，熔分用的热量通过喷枪连续供给，充分实现了工业化连续生产钒铁金属间氧化物的可能。
在本发明中，制得的钒铁水可以直接或经过脱硫处理后供炼钢使用。
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁混合矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的铝硅铁混合粉；
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度小于120目的烟煤粉；
在本发明中，保持同一粒度有利于与进入的铝硅铁混合粉掺混，同时也有利于完全燃烧，使得烟煤充分起到还原剂的作用；
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入12～20公斤烟煤粉；
在本发明中，通过调节喷枪的压力、供料速度便实现了铝硅铁混合矿和烟煤在闪速悬浮还原炉中的用量；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为1～5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25～30立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1600℃～1700℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。高铝渣可以经水淬、干燥，供提取氧化铝使用。该铁硅水合金可以直接进行铸锭处理。
在本发明中，悬浮分离区是三者(铝硅铁混合粉、烟煤粉和煤气)能够充分接触的区域(也就是几何上的共点设计，铝硅铁混合粉、烟煤粉和煤气用的通道的中心轴线与悬浮分离区的中心点是同一点)，在煤气燃烧过程中提供1600℃～1700℃的熔化温度下，铝硅铁混合粉中被熔炼分离出的高铝渣形成一道天然的屏障，而高铝渣则从第一出料口排出炉体外；在高铝渣的下方将是铁硅水，铁硅水经第二个出料口排出炉外。对于高铝渣和铁硅水在高温下，可以直接用耐高温的炉包进行转运，然后进行相应的冷却、铸锭处理来获得不同的外部构形。
在本发明中，如图8所示的闪速悬浮还原炉的炉体上设有偶数个喷枪，4支喷枪、6支喷枪、或者8支喷枪(闪速悬浮还原炉在炉体的三分之一处开口焊接上多个喷枪)；其中一个喷枪连接铝硅铁混合粉容器，另一个喷枪则连接烟煤粉容器，喷枪之间间隔连接铝硅铁混合粉容器和烟煤粉容器。这样的布局有利于物料的充分被从闪速悬浮还原炉上方射入的煤气进行混合燃烧。
在本发明中，如图8所示的闪速悬浮还原炉在炉体的七分之一处开口设置废气通道，该废气通道能够将熔炼过程中产生的热气排出炉体外，这也是对现有真空熔炼设备改进得来。
在本发明中，如图8所示的闪速悬浮还原炉在炉体上设置的第一出料口，该第一出料口是要依据悬浮分离区来设计的，若悬浮分离区靠近炉底，则第一出料口向下开设。
实施例1
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎(PET-60×100鄂式破碎机)方式破碎得到粒度小于400目的粗破碎矿；
在实施例1中使用的原矿(毛矿)的主要成分为(质量百分数)：
  TFe   MgO   TiO2   MnO   FeO   SiO2   Fe2O3   CaO
  19.96   4.04   7.30   0.25   8.00   33.51   19.40   7.41
  Al2O3   V2O5   K2O   MFe   Na2O   P   S   Sc
  13.15   0.18   0.82   0.17   1.59   0.15   0.56   0.0049
  Co   Ni   Cu   烧减   Cr2O3
  0.011   0.0055   ＜0.005   2.80   ＜0.10
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机(XMQ-240×90球磨机)进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为20％(即100重量份的水与20重量份的粗破碎矿进行磨矿)；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分(XCSQ-Φ50×70湿式强磁选机)电流为10A、磁场强度为1.3T(特斯拉)条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
对一级铝硅铁进行XRD分析，如图2所示。对一级铝硅铁进行能谱分析，如图2A所示。
经实施例1方法制得的一级铝硅铁的化学成分分析(wt％)
  Sc   V2O5   TiO2   TFe   Al2O3   SiO2   CaO   MgO
  0.0010   0.063   1.82   10.67   19.02   43.21   8.39   3.38
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出576.3公斤一级铝硅铁，即一级铝硅铁产率达到57.63％。
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为30％的一级中间产物矿浆(即100重量份的水与30重量份的一级中间产物进行混合)；
(B)在一级中间产物矿浆中加入碳酸钠(调整剂)、丁基黄药(捕收剂)和松醇油(起泡剂)混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入200g的调整剂、400g的捕收剂、180g的起泡剂；
(C)将一级中间混合物进行浮选8分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；浮选选用XFD-1.0，0.75浮选机。
对硫精矿进行CRD分析，如图3所示。对硫精矿进行能谱分析，如图3A所示。
经实施例1方法制得的硫精矿化学成分分析(wt％)
  Sc   Co   Ni   TiO2   TFe   SiO2
  0.0007   0.056   0.011   3.54   26.00   25.90
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出22公斤硫精矿，即硫精矿产率为2.2％，分析表明，硫精矿中，S富集到8％以上，钴和镍都得到富集，钴镍品位分别为0.056％和0.011％，达到了浮硫作业的目的。
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为15％的二级中间产物矿浆(即100重量份的水与15重量份的二级中间产物进行混合)；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.05A、磁场强度为0.10T(特斯拉)条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁。
对钒钛铁进行CRD分析，如图4所示。对钒钛铁进行能谱分析，如图4A所示。
经实施例1方法制得的钒钛铁化学成分分析(wt％)
  SiO2   TFe   TiO2   Al2O3   CaO   MgO   V2O5
  2.21   50.28   20.64   2.64   0.61   2.58   0.42
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出192公斤钒钛铁，即钒钛铁产率为19.2％。
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出209.7公斤二级铝硅铁，即二级铝硅铁产率达到20.97％。
步骤六：制混料
将钒钛铁产物、聚阴离子纤维素PAC(粘结剂)、无烟煤(还原剂)和自来水采用机械搅拌球磨机(ZJM-20周期式机械搅拌球磨机)中进行混合60分钟，得到混合炉料；
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂5公斤、还原剂100公斤和水100公斤。
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机(设备型号QT300)上压成球团(直径为4厘米，厚度为3厘米)，压力为50MPa；球团落下强度：0.7米二次不破裂；球团平均抗压强度：1304.77牛/个(共测定60个球团)；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为150℃，时间为2小时；
在本发明中，干燥球团落下强度：5米一次不破裂；热强度：1000℃不粉化。
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床(设备型号PSH4)上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原60min，制得还原后的球团；
在本发明中，平面双向直线移动床的预热区的温度设置为1150℃，还原区的温度设置为1450℃，冷却区的温度设置为800℃。
金属化球团中的铁被还原，以单质铁形式存在；而钛和钒仍以氧化物的形式存在。
在本发明中，对步骤二制得的干燥球团进行不同试样编号，即1号试样、2号试样、3号试样。分别对这三个试样进行预还原的不同温度处理。
表1不同温度条件下熔分后的质量
从表1可以看出，温度升高对干燥球团还原有利。当温度在1350℃时铁的回收率为79％，而在1450℃时铁的回收率达到95％，渣中磁性物含量也最少，即铁基本被去除。一般地在如此高温下，铁矿中的铁的氧化物还原速度很快，也很充分，因此，还原不是影响铁回收率的限制因素。但当温度升高时，铁和渣更容易熔化，并且熔渣的粘度降低，流动性更好，渣中铁晶粒也能够充分长大，聚集并形成3～8毫米的铁粒。
表2温度1400℃下配煤量不同时渣铁熔分前后的质量平衡
Figure BDA0000083239400000112
球团中的碳主要起两个作用(a)作为铁氧化物的还原剂；(b)当铁被还原以后，过量的碳渗透到铁中降低铁的开始熔化温度使铁熔化。
但是如果碳过剩太多，分散于球团中的碳颗粒将阻止渣铁的聚集特别是铁的凝聚。从而给渣铁的分离造成困难。当配碳量为8％时，铁的回收率最高，在8～12％范围内对渣铁的分离影响不大，而当配碳量达到14％时，铁的回收率明显减少，铁几乎成细小颗粒嵌布于渣中，渣铁难以分离，因此，合适的配碳量应在8～12％之间。
当配煤量为10％，并且温度为1400℃时得到的块铁，渣铁容易分离。合理的还原熔分条件是：粘结剂添加量为0.3～0.5％；配煤量为8～12％；还原熔分温度为1400～1450℃。
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入竖炉(如图5A所示)中，在1500℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣。
对制得的钒铁金属间化合物进行XRD分析，如图6所示。对制得的钒铁金属间化合物进行能谱分析，如图6A所示，制得的钒铁金属化合金的化学成分见表3。
表3钒铁金属化合金的能谱分析结果
Figure BDA0000083239400000121
对制得的钛渣进行XRD分析，如图7所示。对制得的钛渣进行能谱分析，如图7A所示，分离出的钛渣的化学成分见表4。
表4钛渣的能谱分析结果
Figure BDA0000083239400000122
采用实施例1的方法制得的钒铁金属化合物的产率为50％，1000公斤钒钛铁混合矿能够得到500公斤钒铁金属化合物。其余都为钛渣。
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁混合矿采用机械粉碎方式(XMQ-240×90球磨机)破碎得到粒度为280目的铝硅铁混合粉；
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式(XMQ-240×90球磨机)破碎得到粒度为100目的烟煤粉，主要成分：灰分12.64％，挥发分20.92％，水分3.70％，固定碳62.74％。其中灰分的化学成分为：三氧化二铝19.52％，二氧化硅49.84％，三氧化二铁6.52％，氧化钙11.72％。
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在2MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度10公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在3MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度2公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入20公斤烟煤粉；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为30立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1650℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。
经实施例1的方法制得的硅铁合金的产率是35％，1000公斤的铝硅铁混合矿能够制得350公斤的硅铁合金。硅铁合金化学成分：Si65％，Fe28％，Ti5％，其他杂质2％。硅铁合金的能谱分析如图9所示。
高铝渣化学成分：Al2O364％，CaO24％，MgO 10％，其他杂质2％。高铝渣的能谱分析如图9A所示。
实施例2
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目的粗破碎矿；
在实施例2中使用的原矿(毛矿)的主要成分为(质量百分数)：
  TFe   MgO   TiO2   MnO   FeO   SiO2   Fe2O3   CaO
  19.96   4.04   7.30   0.25   8.00   33.51   19.40   7.41
  Al2O3   V2O5   K2O   MFe   Na2O   P   S   Sc
  13.15   0.18   0.82   0.17   1.59   0.15   0.56   0.0049
  Co   Ni   Cu   烧减   Cr2O3
  0.011   0.0055   ＜0.005   2.80   ＜0.10
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为15％(即100重量份的水与15重量份的粗破碎矿进行磨矿)；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分电流为8A、磁场强度为1.3T(特斯拉)条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出530.1公斤一级铝硅铁，即一级铝硅铁产率达到53.01％。
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为25％的一级中间产物矿浆(即100重量份的水与25重量份的一级中间产物进行混合)；
(B)在一级中间产物矿浆中加入石灰(调整剂)、胺黑药(捕收剂)和甲基戊醇(起泡剂)混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入150g的调整剂、600g的捕收剂、140g的起泡剂；
(C)将一级中间混合物进行浮选5分钟分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出23.1公斤硫精矿，即硫精矿产率为2.31％
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为10％的二级中间产物矿浆(即100重量份的水与10重量份的二级中间产物进行混合)；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A、磁场强度为0.10T(特斯拉)条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁。
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出243公斤钒钛铁，即钒钛铁产率为24.3％。
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出203.8公斤二级铝硅铁，即二级铝硅铁产率达到20.38％。
步骤六：制混料
将钒钛铁产物、羧甲基纤维素(粘结剂)、木炭(还原剂)和自来水采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟，得到混合炉料；所述木炭固定碳含量96％，粒径为1mm。
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤、还原剂150公斤和水100公斤。
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa；球团落下强度：0.7米二次不破裂；球团平均抗压强度：1304.77牛/个(共测定60个球团)；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃，时间为3小时；
在本发明中，干燥球团落下强度：5米一次不破裂；热强度：1000℃不粉化。
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原80min，制得还原后的球团；平面双向直线移动床中预热区的温度设置为600℃，还原区的温度设置为1250℃，冷却区的温度设置为1200℃。
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入竖炉(如图5A所示)中，在1600℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣。
采用实施例2的方法制得的钒铁金属化合物的产率为45％，1000公斤钒钛铁混合矿能够得到450公斤钒铁金属化合物。其余都为钛渣。
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁产物采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目的铝硅铁混合粉；
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度为80目的烟煤粉，主要成分：灰分12.64％，挥发分20.92％，水分3.70％，固定碳62.74％。其中灰分的化学成分为：三氧化二铝19.52％，二氧化硅49.84％，三氧化二铁6.52％，氧化钙11.72％。
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在3MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度20公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在3MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度2.4公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入12公斤烟煤粉；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1600℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。
经实施例2的方法制得的硅铁合金的产率是30％，1000公斤的铝硅铁混合矿能够制得300公斤的硅铁合金。硅铁合金化学成分：Si68％，Fe25％，Ti5％，其他杂质2％。
高铝渣化学成分：Al2O368％，CaO22％，MgO8％，其他杂质2％。
实施例3
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为300目的粗破碎矿；
在实施例3中使用的原矿(毛矿)的主要成分为(质量百分数)：
  TFe   MgO   TiO2   MnO   FeO   SiO2   Fe2O3   CaO
  19.96   4.04   7.30   0.25   8.00   33.51   19.40   7.41
  Al2O3   V2O5   K2O   MFe   Na2O   P   S   Sc
  13.15   0.18   0.82   0.17   1.59   0.15   0.56   0.0049
  Co   Ni   Cu   烧减   Cr2O3
  0.011   0.0055   ＜0.005   2.80   ＜0.10
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为20％(即100重量份的水与20重量份的粗破碎矿进行磨矿)；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分电流为10A、磁场强度为1.1T(特斯拉)条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出605.1公斤一级铝硅铁，即一级铝硅铁产率达到60.51％。
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为30％的一级中间产物矿浆(即100重量份的水与30重量份的一级中间产物进行混合)；
(B)在一级中间产物矿浆中加入氢氧化钠(调整剂)、甲酚黑药(捕收剂)和杂醇油(起泡剂)混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入150～200g的调整剂、400～600g的捕收剂、140～180g的起泡剂；
(C)将一级中间混合物进行浮选8分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出19.4公斤硫精矿，即硫精矿产率为1.94％。
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为12％的二级中间产物矿浆(即100重量份的水与12重量份的二级中间产物进行混合)；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A、磁场强度为0.09T(特斯拉)条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁。
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出230.5公斤钒钛铁，即钒钛铁产率为23.05％。
在本发明中，1000公斤的铝钒钛铁硅复合共生矿能够生产出145公斤二级铝硅铁，即二级铝硅铁产率达到14.50％。
步骤六：制混料
将钒钛铁产物、腐殖酸钠(粘结剂)、石油焦(还原剂)和清澈的山泉水采用机械搅拌球磨机中进行混合40分钟，得到混合炉料；
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂4公斤、还原剂120公斤和水50公斤。
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为60MPa；球团落下强度：0.7米二次不破裂；球团平均抗压强度：1304.77牛/个(共测定60个球团)；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为150℃，时间为1小时；
在本发明中，干燥球团落下强度：5米一次不破裂；热强度：1000℃不粉化。
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min，制得还原后的球团；平面双向直线移动床的预热区的温度设置为800℃，还原区的温度设置为1200℃，冷却区的温度设置为600℃。
金属化球团中的铁被还原，以单质铁形式存在；而钛和钒仍以氧化物的形式存在。
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入竖炉(如图5A所示)中，在1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣。
采用实施例3的方法制得的钒铁金属化合物的产率为47％，1000公斤钒钛铁混合矿能够得到470公斤钒铁金属化合物。其余都为钛渣。
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁产物采用机械粉碎方式破碎得到粒度为400目的铝硅铁混合粉；
在本发明中，铝硅铁混合矿的主要成分：三氧化二铝(Al2O3)19.02％、二氧化硅(SiO2)43.21％、全铁(TFe)10.6％、二氧化钛(TiO2)1.82％。
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度为120目的烟煤粉，主要成分：灰分12.64％，挥发分20.92％，水分3.70％，固定碳62.74％。其中灰分的化学成分为：三氧化二铝19.52％，二氧化硅49.84％，三氧化二铁6.52％，氧化钙11.72％。
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在3MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度15公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在2MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度2公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入15公斤烟煤粉；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为3MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1700℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。
经实施例3的方法制得的硅铁合金的产率是28％，1000公斤的铝硅铁混合矿能够制得280公斤的硅铁合金。硅铁合金化学成分：Si70％，Fe26％，Ti2％，其他杂质2％。
高铝渣化学成分：Al2O360％，CaO26％，MgO 12％，其他杂质2％。

Claims (9)

1.一种从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于包括有下列步骤：
步骤一：粗粉碎
将铝钒钛铁硅复合共生矿采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的粗破碎矿；
步骤二：细磨矿
将粗破碎矿采用磨碎机进行粉碎，得到粒度小于200目的矿浆；
所述矿浆的质量百分比浓度为15～20％；
步骤三：强磁选分
将矿浆在强磁选分电流为8A～10A、磁场强度为1.1T～1.3T条件下，分离出一级铝硅铁和一级中间产物；
步骤四：浮硫分离硫精矿
(A)在一级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为25～30％的一级中间产物矿浆；
(B)在一级中间产物矿浆中加入调整剂、捕收剂和起泡剂混合均匀后，得到一级中间混合物；
用量：1000Kg的一级中间产物中加入150～200g的调整剂、400～600g的捕收剂、140～180g的起泡剂；
调整剂可以是碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钠、氨水、石灰；
捕收剂可以是丁基黄药、乙其黄药、胺黑药、丁铵黑药、甲酚黑药、乙黄腈酯；
起泡剂可以是松醇油、高醇油、杂醇油、甲基戊醇；
(C)将一级中间混合物进行浮选5分钟～10分钟后，得到硫精矿和二级中间产物；
步骤五：弱磁选分
(A)在二级中间产物中加入水，配置得到质量百分比浓度为10～15％的二级中间产物矿浆；
(B)将二级中间产物矿浆在弱磁选分电流为0.03A～0.05A、磁场强度为0.09T～0.10T条件下，分离出二级铝硅铁和钒钛铁；
步骤六：制混料
将钒钛铁产物、粘结剂、还原剂和水采用机械搅拌球磨机中进行混合30分钟～60分钟，得到混合炉料；
用量：1000公斤的钒钛铁混合矿中加入粘结剂3公斤～5公斤、还原剂100公斤～150公斤和水50公斤～100公斤；
粘结剂为聚阴离子纤维素(PAC)、木质素磺酸钠、腐殖酸钠、羧甲基纤维素；
还原剂为无烟煤、石油焦、木炭；
步骤七：制球
将混合炉料在球团成型机上压成直径为4厘米、厚度为3厘米的球团，压力为30MPa～60MPa；
采用电热干燥箱对球团进行干燥脱水，球团含水量降到1％以下，制得干燥球团；干燥温度为120℃～150℃，时间为1小时～3小时；
步骤八：预还原金属化球团
将干燥球团置于平面双向直线移动床上，并吹入煤气在移动过程中进行预还原40min～80min，制得还原后的球团；
平面双向直线移动床上移动着多个盛装干燥球团的台车，台车四面有炉壁，有利于球团的装料和卸料，加热炉长度L＝4米，台车运行速度0.1m/min～0.2m/min；预热区的温度设置为600℃～1250℃，还原区的温度设置为1250℃～1450℃，冷却区的温度设置为600℃～1200℃；
步骤九：竖炉熔分钒铁金属间化合物和钛渣
还原后的金属化球团在高温传送机的运输过程中，被输入改进型竖炉中，在1500℃～1650℃条件下，得到熔融钒铁金属间化合物和钛渣；
步骤十：制铝硅铁混合粉
将铝硅铁产物采用机械粉碎方式破碎得到粒度为200目～400目的铝硅铁混合粉；
步骤十一：制烟煤粉
将烟煤采用机械粉碎方式破碎得到粒度小于120目的烟煤粉；
步骤十二：闪速悬浮还原与熔分
(A)将铝硅铁混合粉装入其中一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使铝硅铁混合粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
(B)将烟煤粉装入另一个喷枪容器中，调节该喷枪压力在1～5MPa下，使烟煤粉射入闪速悬浮还原炉中，供料速度1～20公斤/分钟；
铝硅铁混合矿和烟煤的用量百分比：100公斤的铝硅铁混合矿中加入12～20公斤烟煤粉；
(C)在闪速悬浮还原炉的上方连接上煤气通道，调节煤气射入闪速悬浮还原炉的压力为1～5MPa，每吨铝钒铁混合矿需要用煤气量为25～30立方，该煤气通道引入的煤气在燃烧过程中能够提供1600℃～1700℃的熔化温度；
(D)在闪速悬浮还原炉的悬浮分离区处进行还原分离出铁硅水合金，熔分完成后，定期从闪速悬浮还原炉中放出硅铁水和高铝渣。
2.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的一级铝硅铁的产率达到53～62％、制得的硫精矿的产率为1.9～2.4％、制得的二级铝硅铁的产率达到19～25％、制得的钒钛铁的产率为14～22％。
3.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的一级铝硅铁和二级铝硅铁的化学成分为0.001wt％的Sc、0.063wt％的V2O5、1.82wt％的TiO2、10.67wt％的TFe、19.02wt％的Al2O3、43.21wt％的SiO2、8.39wt％的CaO、3.38wt％的MgO。
4.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的硫精矿的化学成分为0.0007wt％的Sc、0.056wt％的Co、0.011wt％的Ni、3.54wt％的TiO2、26wt％的TFe、25.90wt％的SiO2。
5.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的钒钛铁的化学成分为2.21wt％的SiO2、50.28wt％的TFe、20.64wt％的TiO2、2.64wt％的Al2O3、0.61wt％的CaO、2.58wt％的MgO、0.42wt％的V2O5。
6.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：改进型竖炉是在现有竖炉上增加了喷枪、引风机、篦子等；篦子将竖炉的炉体分为熔分区域和盛铁炉缸两个部分，在煤气喷枪和煤粉喷枪提供的燃料条件上，使连续进入的还原后球团被熔炼分离；由于钛和钒是以氧化物的形式存在于熔化的铁水中，故经篦子流入盛铁炉缸中，最后经出料口排出竖炉个，而篦子之上剩下的主要成分为高钛渣的渣料将从渣口排出；其中一个喷枪喷入的煤粉在另一喷枪喷入的煤气在燃烧过程中，也对还原后球团进行了再次的还原；同时也在竖炉风口前形成熔分回旋区，炉内粉煤燃烧，为竖炉内金属化球团深度还原和熔分提供热量，篦子以下为液态钒铁水；
喷枪用于实现向炉内连续供物料，该物料可以是燃料、辅料、助剂等；
引风机用于实现将反应过程中产生的气体排出炉外；
篦子用于实现将熔融状态下的熔分物漏入盛铁炉缸中，而未经熔化的钛渣将在篦子上方；
还原后球团经进料口连续进入改进型竖炉中的熔分区，同时喷枪喷射出的煤气和煤矿粉在熔分区燃烧，燃烧产生的热量足够让还原后球团熔化，使单质的铁水、钒水和氧化物形式存在的钛、钒分离。
7.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的钒铁金属化合物的产率为40％～50％。
8.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：悬浮分离区是指铝硅铁混合粉、烟煤粉和煤气三者物料能够充分接触的区域；在煤气燃烧过程中提供1600℃～1700℃的熔化温度下，铝硅铁混合粉中被熔炼分离出的高铝渣形成一道天然的屏障，而高铝渣则从第一出料口排出炉体外；在高铝渣的下方将是铁硅水，铁硅水经第二个出料口排出炉外。
9.根据权利要求1所述的从铝钒钛铁硅复合共生矿中分离有价元素回收利用的工业化生产方法，其特征在于：制得的硅铁合金的产率是25～35％。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464301A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种有色金属矿物浮选剂及其制备方法
CN103464297A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种铜矿选矿捕收剂及其制备方法
CN103464299A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种浮选硫化铜矿石的捕收剂及其制备方法
CN103924069A (zh) * 2014-04-15 2014-07-16 四川省川威集团有限公司 一种以含铁印尼海砂精矿为原料制备氧化性球团的方法
CN103937969A (zh) * 2014-04-14 2014-07-23 辽宁科技大学 一种铁矿粉球团粘结剂及其应用
CN104630461A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 攀钢集团钛业有限责任公司 一种钛矿球团及其制备方法
CN105907955A (zh) * 2016-06-17 2016-08-31 武汉钢铁股份有限公司 一种氧化球团用无机粘结剂及制造方法
CN106854700A (zh) * 2016-12-15 2017-06-16 江苏省冶金设计院有限公司 制备钒铁合金的方法
CN108488807A (zh) * 2018-03-01 2018-09-04 浙江申联环保集团有限公司 一种处理危险废物的富氧悬浮炉
CN114130391A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 常州大学 一种铁系炭-铝复合材料的制备方法及在生物质焦油催化重整中的应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1205565A1 (de) * 2000-11-14 2002-05-15 Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH Verfahren zum Schmelzen von oxidischen Schlacken
CN101413057A (zh) * 2008-03-05 2009-04-22 中南大学 低品位及复杂铁矿高效分选方法
CN101575677A (zh) * 2003-08-01 2009-11-11 攀枝花金钛高科技有限责任公司 利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1205565A1 (de) * 2000-11-14 2002-05-15 Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH Verfahren zum Schmelzen von oxidischen Schlacken
CN101575677A (zh) * 2003-08-01 2009-11-11 攀枝花金钛高科技有限责任公司 利用钛矿生产富钛料和钢铁制品的方法
CN101413057A (zh) * 2008-03-05 2009-04-22 中南大学 低品位及复杂铁矿高效分选方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103464297A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种铜矿选矿捕收剂及其制备方法
CN103464299A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种浮选硫化铜矿石的捕收剂及其制备方法
CN103464301A (zh) * 2013-08-20 2013-12-25 铜陵鑫腾矿业科技有限公司 一种有色金属矿物浮选剂及其制备方法
CN103937969B (zh) * 2014-04-14 2016-01-20 辽宁科技大学 一种铁矿粉球团粘结剂及其应用
CN103937969A (zh) * 2014-04-14 2014-07-23 辽宁科技大学 一种铁矿粉球团粘结剂及其应用
CN103924069A (zh) * 2014-04-15 2014-07-16 四川省川威集团有限公司 一种以含铁印尼海砂精矿为原料制备氧化性球团的方法
CN103924069B (zh) * 2014-04-15 2017-02-22 四川省川威集团有限公司 一种以含铁印尼海砂精矿为原料制备氧化性球团的方法
CN104630461A (zh) * 2015-02-15 2015-05-20 攀钢集团钛业有限责任公司 一种钛矿球团及其制备方法
CN105907955A (zh) * 2016-06-17 2016-08-31 武汉钢铁股份有限公司 一种氧化球团用无机粘结剂及制造方法
CN106854700A (zh) * 2016-12-15 2017-06-16 江苏省冶金设计院有限公司 制备钒铁合金的方法
CN108488807A (zh) * 2018-03-01 2018-09-04 浙江申联环保集团有限公司 一种处理危险废物的富氧悬浮炉
CN114130391A (zh) * 2021-11-29 2022-03-04 常州大学 一种铁系炭-铝复合材料的制备方法及在生物质焦油催化重整中的应用
CN114130391B (zh) * 2021-11-29 2022-06-14 常州大学 一种铁系炭-铝复合材料的制备方法及在生物质焦油催化重整中的应用

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