一種從白云鄂博低品位礦中同步提取鐵和鈮的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及從低品位白云鄂博礦中提取鐵和分離微量稀土元素的氯化冶金方法，屬于火法冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]包頭白云鄂博礦是以鐵為主，鈮、稀土等多金屬共伴生礦床，已探明稀土儲(chǔ)量為4350萬(wàn)噸，居世界第一，鈮儲(chǔ)量為660多萬(wàn)噸，居世界第二，是我國(guó)最重要的鈮資源基地。白云鄂博礦中鈮、鐵共伴生，鑲嵌緊密，品位低，選冶難。在原礦選鐵過(guò)程中，部分鈮隨鐵選出，其余鈮殘留在選鐵尾礦中，使鈮的提取更加困難。鐵精礦中鈮的提取曾采用高爐還原的方法，使鈮進(jìn)入鐵水，通過(guò)轉(zhuǎn)爐吹煉含鈮鐵水使鈮氧化進(jìn)入渣中，含鈮渣再在電弧爐中脫鐵脫磷，達(dá)到提取鈮的目的。研究表明，在高爐還原過(guò)程中，鈮礦物將被還原為碳化鈮(NbC)，在渣鐵界面形成NbC滯留帶，限制了鈮在鐵水中的溶解，使高爐中鈮的回收率僅為40 %-70 %，限制了該提鈮技術(shù)的應(yīng)用。
[0003]非高爐煉鐵技術(shù)是當(dāng)今鋼鐵生產(chǎn)工藝中很受關(guān)注的技術(shù)之一，是資源綜合利用、含鐵復(fù)合礦、難選礦、特殊礦冶煉的重要手段。根據(jù)產(chǎn)品的形態(tài)不同，非高爐煉鐵技術(shù)可分為熔融還原與直接還原兩種。直接還原是以非焦煤為能源，在不熔化、不造渣的條件下，原料保持原有物理形態(tài)，鐵的氧化物經(jīng)還原獲得以金屬鐵為主要成分的固態(tài)產(chǎn)品的技術(shù)方法；熔融還原是以非焦煤為能源，鐵礦物在高溫熔融狀態(tài)下完成還原過(guò)程，獲得液態(tài)鐵水和熔渣的技術(shù)方法，主要有COREX、FINEX、HIsarna三種。
[0004]高溫氯化揮發(fā)是處理低品位有色金屬物料(極低品位礦及二次資源)的重要方法。鈮礦中各種金屬及其氧化物、硫化物和其他復(fù)雜化合物，在一定條件下，絕大多數(shù)均能與化學(xué)活性很高的氯形成具有顯著性能差異的金屬氯化物。通過(guò)高溫氯化使有價(jià)金屬形成氣相氯化物進(jìn)入煙氣，再進(jìn)行回收；氯化冶金方法是在近年來(lái)在解決了設(shè)備材料、技術(shù)方案實(shí)施難點(diǎn)等問(wèn)題后而被重視起來(lái)，有望成為未來(lái)重要的有色金屬冶煉方法，尤其對(duì)低品位難處理金屬物料具有極大優(yōu)勢(shì)。
[0005]熔鹽的諸多優(yōu)越性質(zhì)，如高溫下的穩(wěn)定性、在較寬范圍內(nèi)的低蒸汽壓、低粘度、良好的導(dǎo)電性、較高的離子迀移和擴(kuò)散速度、高熱容量、具有溶解不同材料的能力等，可作為熔鹽氯化反應(yīng)的介質(zhì)，既能提供良好的反應(yīng)界面，又成為加快氯化反應(yīng)的有效催化劑。
[0006]在富鈮熔渣的高溫氯化工藝中，氯化劑可以是固體氯化劑，也可采用氣體氯化劑(H2，HCl ,NH3Cl等)。固體氯化劑在一定條件下可產(chǎn)生氣體氯化劑(Cl25HCl)而實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬的氯化。固體氯化劑為Ca(ClO)或CaCl2。
[0007]研究表明，在高溫熔鹽氯化過(guò)程中，氣態(tài)氯化劑在還原劑存在將鈮氧化物變成氯化物:
Nb205+5Cl2=2NbCl5+502
還原劑可以降低鈮氧化物的氯化起始溫度，使氯化反應(yīng)加速進(jìn)行。還原劑可以是碳、石墨粉、焦炭、炭黑、石油焦和木炭等。碳做還原劑不僅價(jià)格較便宜，而且在高溫下不易和氯化合卻可與氧作用生成CO和CO2，有助于活化氯化過(guò)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供短流程、同步、節(jié)能環(huán)保的一種從白云鄂博低品位礦中同步提取鐵和銀的方法。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案包括以下工藝步驟:
本發(fā)明一種從白云鄂博低品位礦中同步提取鐵和鈮的方法，包括以下方法步驟:
1)將低品位鈮鐵礦進(jìn)行預(yù)處理，得到高溫粒料；
2)高溫粒料經(jīng)熔融還原，得到含鈮鐵水和含鈮除鐵熔渣；
3)對(duì)含鈮鐵水進(jìn)行氧化造渣，得到除鈮粗鐵及富鈮熔渣；
4)將步驟2)中的除鐵熔渣及步驟3)中的富鈮熔渣進(jìn)行混合調(diào)質(zhì)，得到低粘度含鈮熔渣；
5)低粘度含鈮熔渣進(jìn)行氯化處理，得到除鈮殘?jiān)皻鈶B(tài)多金屬氯化物；
6)氣態(tài)多金屬氯化物冷凝分離，得到鈮的氯化物。
[0010]進(jìn)一步:將低品位鈮鐵預(yù)處理后，采用還原劑進(jìn)行熔融還原，得到鐵水和還原熔渣。
[0011]進(jìn)一步:高溫粒料熔融還原溫度:1500°C -1600°c。
[0012]進(jìn)一步:含鈮鐵水氧化:向鐵水中吹氧，使鐵水中的鈮被氧化后轉(zhuǎn)移到渣層中，得到氧化渣。
[0013]進(jìn)一步:富鈮熔渣:將熔融還原過(guò)程中產(chǎn)生的還原熔渣和氧化鐵水后得到的氧化渣進(jìn)行熱態(tài)混熔，得到低粘度富鈮熔渣，其中:熱態(tài)混熔溫度:1300°C -1500°C。
[0014]進(jìn)一步:低粘度含鈮熔渣氯化處理:用氯化劑對(duì)富鈮熔渣進(jìn)行氯化，氯化溫度:1300°C -1500°C，使熔渣中多種元素的氧化物變成易揮發(fā)的氯化物，得到含有NbCl5多組分的高溫氣態(tài)氯化鈮混合物；其中:氯化劑采用Cl2、NH3C1、次氯酸鈣或氯化氫；氯化過(guò)程中熔渣里需有的還原劑為碳粉、煤粉或煤焦油。
[0015]進(jìn)一步:高溫氣態(tài)氯化鈮混合物冷凝分離:利用各氯化物沸點(diǎn)的不同，將高溫混合氯化物逐級(jí)降溫冷卻，通過(guò)洗滌凈化實(shí)現(xiàn)金屬氯化物的分離和氯化鈮的回收。
[0016]進(jìn)一步:高溫氣態(tài)氯化鈮混合物冷凝分離采用分段方式；第一段將高溫?zé)煔饨禍刂?60°C，大部分氣態(tài)有價(jià)金屬氯化物冷凝分離；第二段將煙氣冷卻小于200°C，低沸點(diǎn)有價(jià)金屬氯化物(NbCl5)冷凝成固體塵粒。
[0017]進(jìn)一步:低品位鈮鐵礦中鐵的含量為20%~50%，鈮含量為0.1%~0.4%。
[0018]進(jìn)一步:所述的低品位鈮鐵礦包括選礦后的二次尾礦。
[0019]本發(fā)明具有以下的優(yōu)點(diǎn)與積極效果:
本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)巧妙之處在于，本發(fā)明在從低品位礦中提煉出鐵的同時(shí)，將礦中鈮等稀土元素得以分離，實(shí)現(xiàn)在同一熱過(guò)程中多金屬資源短流程梯級(jí)提取分離。
[0020]由于低品位鈮鐵礦(尾礦)中鐵、鈮結(jié)合緊密，回收率低，選冶能耗高等難題，通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)方案，可達(dá)到低品位礦中的鐵和有價(jià)金屬氯化物的同步提取，和分離回收的良好技術(shù)效果。因此，本發(fā)明的技術(shù)方案具有工藝簡(jiǎn)單實(shí)用，易于工業(yè)化應(yīng)用的良好特點(diǎn)。且本發(fā)明的技術(shù)方案能適應(yīng)各種用低品位鈮鐵礦或固體廢棄物的處理過(guò)程。達(dá)到鐵與有價(jià)金屬的分離回收，降低冶金輔料的消耗，提高回收率；本發(fā)明工藝可直接利用提鐵熔渣進(jìn)行氯化，省去了傳統(tǒng)工序的加熱過(guò)程，顯著降低了能耗；本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)勢(shì)還在于可降低冶金設(shè)備設(shè)施的建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)成本。