一种从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法与流程

本发明属于冶金，具体涉及一种铌矿的铌分离方法。

背景技术：

1、铌矿所含有的有价金属种类多，同时含有fe、nb、ree、mg、ca、na、al等元素且含铌矿物种类多达十种以上，成分复杂且铌矿尺寸较细。目前针对铌粗精矿铌的回收富集方法主要包括选择性还原焙烧冶炼工艺及碳热氯化焙烧工艺。针对上述工艺存在的问题，发明人经研究设计了一种从含铌矿中分离铌的方法，即中国专利cn119372492b，该方法通过加入硫化剂，将炉渣中的铌转变为含铌硫化物，转变后的含铌硫化物分布在铁硫化物中或周围实现铌与渣的分离。

2、发明人在进一步的研究中发现，上述工艺在针对含白云石、磷灰石、闪石等钙矿物含量较高的铌矿进行分离时仍存在以下技术问题：

3、反应过程中硫化剂与含钙矿物在还原剂作用下易发生反应，生成硫化钙等副产物，降低了硫化效率，进而影响到铌的回收；如需保证硫化效率则需进一步提高硫化剂的添加量，增加了工艺运行成本，降低了铌的转化经济性，制约了其工业化发展。

技术实现思路

1、本发明提供一种从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，以解决背景技术提及的现有分离工艺存在的针对特定铌矿进行分离时硫化效率降低、成本增加的技术问题，从而在实现铌与渣的分离，铌的富集的同时，提升硫化剂的利用率和经济效益。

2、本发明采用的技术方案包括：

3、一种从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，包括以下步骤：

4、s1、将所述高氧化钙量含铌矿与还原剂混合得到第一物料，将硫化剂作为第二物料，将所述第一物料和第二物料以非混合的方式装入反应容器，使所述第二物料在反应容器内形成独立的硫化剂区域；所述硫化剂包括硫磺、磁黄铁矿和黄铁矿中的至少一种；

5、s2、将所述反应容器升温进行还原熔炼，得到富集有铌元素的还原矿和熔渣。

6、在中国专利cn119372492b，本领域技术人员一般会形成以下思维定式：硫化剂、还原剂和含铌矿之间混合得越均匀，后期硫化效果越好，铌的回收率越高，然而发明人研究发现，上述通识在该工艺应用于高钙含量的含铌矿时不再成立，高钙含量的含铌矿在与硫化剂、还原剂混合后，在升温过程中即发生反应，以黄铁矿作为硫化剂时为例，在热力学上硫化亚铁矿物与碳在1500℃不发生还原反应，但是若含铌矿中氧化钙含量过高，则在理论上656℃左右即发生以下反应：

7、fes+cao+c=fe+cas+co（g）；

8、上述反应与铌的硫化目标反应形成竞争关系，消耗了硫化剂量，降低了硫化效率。本发明则通过非混合装入的方式，将硫化剂与含铌矿、还原剂在空间上分隔，升温初期三者为固相接触，固-固反应界面被限制在两物料的交界处，固相反应通道被有效阻断。温度升至还原熔炼温度达到熔融态时，硫化剂熔融相在重力作用下向渣层底部沉降，维持了与渣相的相分离，与此同时，铌向硫化剂熔融相迁移，并于两相界面处与硫化剂发生硫化反应，实现了铌的硫化以及富集，渣相中氧化钙和硫化剂熔融相的反应被局限在界面处，界面处由于缺乏足量的cao和c，大幅抑制了硫化剂、还原剂和氧化钙之间副反应的发生。

9、作为上述技术方案的进一步优选，所述非混合的方式包括以下两种方式中的任意一种：

10、方式一：将第一物料和第二物料层叠设置，层叠设置包括两层结构或两层以上的交替层叠；

11、方式二：将第一物料和第二物料制成复合球团，所述复合球团呈核壳结构，核结构由第一物料制成，壳结构由第二物料制成。

12、优选地，方式一中，将第二物料铺设于第一物料的上方或下方；更优选地，将第二物料铺设于第一物料的下方。

13、作为上述技术方案的进一步优选，所述高氧化钙含铌矿的氧化钙质量含量≥8%。当含铌矿中cao含量≥8%时，矿中游离态及硅酸盐结合态的钙离子总量显著升高。在传统均匀混合还原熔炼中，cao作为碱性氧化物，在高温下与fes和c发生还原-硫化耦合副反应的热力学驱动力随cao活度的增加而急剧增大。实验表明，cao含量低于8%时，即使采用传统混合方式，副反应造成的硫化剂消耗尚在可控范围；当cao含量超过8%后，副反应对硫化剂的消耗速率呈非线性上升，硫化效率显著下降，经济性恶化。因此，本发明将≥8%作为适用对象的技术阈值，明确界定了本发明所解决的技术问题针对的是高钙这一特定场景。

14、作为上述技术方案的进一步优选，所述硫化剂包括硫磺和含硫矿物中的至少一种；所述含硫矿物为磁黄铁矿和黄铁矿中的一种或两种。

15、作为上述技术方案的进一步优选，所述还原剂包括石墨类还原剂和焦炭类还原剂中的至少一种。

16、作为上述技术方案的进一步优选，所述高氧化钙量含铌矿、还原剂和硫化剂的质量比为100：（3~12）：（5~15）。

17、作为上述技术方案的进一步优选，s2中，升温至1250~1400℃进行还原熔炼，还原熔炼的保温时间≥12min。

18、作为上述技术方案的进一步优选，对所述还原矿进行熔分或磁选后，再进行分选，即得到富铌产物。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明在中国专利cn119372492b的基础上，针对高氧化钙型含铌矿这一特定对象，提出了以物料空间隔离为核心技术手段的改进方案，通过非混合装入方式，使硫化剂在反应器中形成独立区域，限制还原剂、含钙矿物与硫化剂三者的同步接触，在动力学上抑制副反应对硫化剂的还原消耗，保护硫化剂的硫化活性，从而使更多活性硫用于铌的硫化反应，在实现铌与渣的分离、铌的富集的同时，提高了硫化剂的利用率，降低了硫化矿物的添加量，可显著降低生产成本，提升经济效益。

1.一种从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，所述非混合的方式包括以下两种方式中的任意一种：

3.根据权利要求1或2所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，所述高氧化钙含铌矿的氧化钙质量含量≥8%。

4.根据权利要求1或2所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，所述还原剂包括石墨类还原剂和焦炭类还原剂中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，所述高氧化钙量含铌矿、还原剂和硫化剂的质量比为100：（3~12）：（5~15）。

6.根据权利要求1或2所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，s2中，升温至1200~1400℃进行还原熔炼，还原熔炼的保温时间≥12min。

7.根据权利要求1或2所述的从高氧化钙量含铌矿中高效分离铌的方法，其特征在于，对所述还原矿进行熔分或磁选后，再进行分选，即得到富铌产物。