高鉻型釩鈦磁鐵礦氧化焙燒-氣基直接還原過(guò)程機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、釩、鈦、鉻是世界公認(rèn)的重要戰(zhàn)略資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全的重要物質(zhì)保障，廣泛應(yīng)用于冶金化工、航空航天、國(guó)防軍事等領(lǐng)域。我國(guó)攀西紅格地區(qū)高鉻型釩鈦磁鐵礦除富含鐵外，含有釩、鈦、鉻等珍貴元素，但由于其礦物組成相比于普通釩鈦磁鐵礦更為復(fù)雜，原料特性更為特殊，使得該礦在傳統(tǒng)高爐冶煉中鐵與釩、鈦、鉻的綜合利用率低下，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
　　基于高鉻型釩鈦磁鐵礦的研究利用現(xiàn)狀，本研究首先從高鉻型釩鈦磁鐵礦基礎(chǔ)特性入手，研究了

2、焙燒溫度和焙燒時(shí)間對(duì)高鉻型釩鈦磁鐵礦氧化過(guò)程的影響，確定了合理的高鉻型釩鈦磁鐵球團(tuán)焙燒工藝參數(shù)。通過(guò)氣基豎爐還原實(shí)驗(yàn)，考察了還原溫度和氣氛條件對(duì)高鉻型釩鈦磁鐵礦球團(tuán)還原過(guò)程的影響，并分析了球團(tuán)的還原相變歷程和氣基豎爐還原動(dòng)力學(xué)。通過(guò)熔分實(shí)驗(yàn)，考察了熔分后產(chǎn)物高鈦渣和含釩鉻生鐵的品質(zhì)。得出以下結(jié)論:
　　(1)高鉻型釩鈦磁鐵礦主要由磁鐵礦、鉻鐵礦、釩磁鐵礦、鈦磁鐵礦等組成，其粒度粗，＜0.074mm的僅占29.98％;
　　(

3、2)提高焙燒溫度和延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，均可提高高鉻型釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的抗壓強(qiáng)度。合理的焙燒溫度為1300℃，焙燒時(shí)間為20min;
　　(3)高鉻型釩鈦磁鐵礦球團(tuán)氧化過(guò)程中物相變化為:
　　Fe3O4→Fe2O3;
　　Fe2.75Ti0.25O4→Fe9TiO15+FeTiO3→Fe9TiO15+Fe2Ti3O9;
　　FeV2O4→(Cr0.15V0.85)2O3; FeCr2O4→Cr1.3Fe0.7O3+(Cr0

4、.15V0.85)2O3;
　　(4)隨著還原溫度提高和還原氣氛中H2含量增多，高鉻型釩鈦磁鐵礦球團(tuán)的還原度不斷增大。在1100℃、H2∶CO=5∶2條件下還原30 min，還原度能達(dá)到95％。還原在初期階段由界面化學(xué)反應(yīng)和內(nèi)擴(kuò)散混合控制，界面化學(xué)反應(yīng)占主導(dǎo)地位;隨著還原的進(jìn)行，內(nèi)擴(kuò)散成為限制性環(huán)節(jié)，并逐漸占據(jù)主導(dǎo)地位;
　　(5)高鉻型釩鈦磁鐵礦氣基還原歷程為:
　　Fe2O3→Fe3O4→ FeO→Fe;
　

5、　Fe9TiO15+Fe2Ti3O9→ Fe2.75Ti0.25O4→ FeTiO3→TiO2;
　　(Cr0.15V0.85)2O3→FeV2O4; Cr13Fe0.7O3→FeCr2O4;
　　(6)對(duì)還原產(chǎn)物進(jìn)行電爐熔分，得到高鈦渣和含釩鉻生鐵，高鈦渣中TiO2品位為39.36％，收得率為89.69％。生鐵中TFe含量為92.34％，收得率為93.53％;V收得率為85.68％;鉻收得率為89.50％。對(duì)于熔分過(guò)程及條