釩鈦磁鐵精礦固態(tài)還原及高效利用研究.pdf

1、本研究為國(guó)家自然科學(xué)基金委青年科學(xué)基金“熔鹽強(qiáng)化鈦鐵礦固態(tài)還原的基礎(chǔ)研究”項(xiàng)目（批準(zhǔn)號(hào)：50504018）資助課題。 我國(guó)的釩鈦磁鐵礦資源十分豐富，已發(fā)現(xiàn)的釩鈦磁鐵礦資源中，僅攀西地區(qū)的釩鈦磁鐵礦探明儲(chǔ)量高達(dá)98.49億噸，約占中國(guó)釩鈦磁鐵礦總儲(chǔ)量的95％。綜合利用我國(guó)儲(chǔ)量豐富的釩鈦磁鐵礦資源，將資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)于促進(jìn)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。該資源經(jīng)選礦處理獲得了釩鈦磁鐵精礦和鈦鐵礦精礦兩種主要產(chǎn)品。 為

2、開(kāi)發(fā)符合我國(guó)資源特點(diǎn)的釩鈦磁鐵精礦高效利用技術(shù)，本文以攀西釩鈦磁鐵礦為對(duì)象，針對(duì)選礦所得的釩鈦磁鐵精礦，綜合運(yùn)用熱力學(xué)原理及X-射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡等現(xiàn)代微觀測(cè)試技術(shù)，系統(tǒng)研究了釩鈦磁鐵精礦固態(tài)還原行為及其還原過(guò)程強(qiáng)化技術(shù)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)釩鈦磁鐵精礦預(yù)還原球團(tuán)電爐冶煉和金屬化球團(tuán)磨選分離技術(shù)進(jìn)行了研究，取得以下結(jié)論： （1）釩鈦磁鐵精礦碳熱還原反應(yīng)熱力學(xué)研究表明，在釩鈦磁鐵精礦的還原過(guò)程中，鐵氧化物的還原易于進(jìn)行，釩氧化物較鐵

3、氧化物難還原，但易于鈦氧化物的還原。鈦氧化物與CaO和MgO形成復(fù)雜化合物后進(jìn)一步增大其還原難度，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，鈣鈦礦開(kāi)始發(fā)生還原反應(yīng)的溫度超過(guò)2200K。 （2）釩鈦磁鐵精礦固態(tài)還原行為研究表明，預(yù)氧化處理能夠加快攀枝花釩鈦磁鐵精礦還原速率，提高產(chǎn)物的金屬化率，這種作用隨著預(yù)氧化溫度的提高和預(yù)氧化時(shí)間的延長(zhǎng)不斷增強(qiáng)，其作用機(jī)理是，預(yù)氧化處理使釩鈦磁鐵精礦在預(yù)氧化過(guò)程中形成了新的物相，破壞了原有礦物結(jié)構(gòu)，改善了還原過(guò)程的動(dòng)力學(xué)條

4、件；配加添加劑并進(jìn)行預(yù)氧化處理，能夠進(jìn)一步破壞礦物結(jié)構(gòu)，使還原產(chǎn)物的顆粒在還原過(guò)程中出現(xiàn)大量細(xì)小的孔洞，顯著促進(jìn)釩鈦磁鐵精礦中鐵氧化物還原，加快釩鈦磁鐵精礦還原速率。 （3）釩鈦磁鐵精礦預(yù)還原球團(tuán)電爐冶煉研究表明，采取適宜的還原劑配比，合理的渣型制度，適宜的預(yù)還原球團(tuán)金屬化率和電爐冶煉溫度和冶煉時(shí)間，能控制電爐冶煉過(guò)程釩鈦的走向，使絕大部分釩進(jìn)入生鐵，鈦在爐渣中富集。還原劑按理論配碳量進(jìn)行冶煉，合理的渣型制度為堿度R（CaO/S

5、iO2）為1，2、熔渣中MgO含量為6％、Al2O3含量為9％，適宜的預(yù)還原球團(tuán)金屬化率為70％左右，適宜的電爐溫度為1500℃，冶煉時(shí)間為10min，在上述條件下，可獲得鐵品位為96.90％，鐵回收率為99.47％，釩含量為0.52％，釩回收率為80.20％的生鐵，渣中TiO2含量為66.13％，試驗(yàn)過(guò)程中爐渣流動(dòng)性好，冶煉過(guò)程順行。 （4）金屬化球團(tuán)磨選分離研究結(jié)果表明，在適宜的還原制度條件下，采用磨選法可以實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵精礦

6、金屬化球團(tuán)鐵、釩、鈦的有效分離，適宜的還原制度為還原溫度1050℃，還原時(shí)間100min，適宜的磨選分離條件為磨礦細(xì)度-0.045mm占84.88％，磁場(chǎng)強(qiáng)度800Gs。在上述條件下，通過(guò)磁選可獲得磁性物（直接還原鐵粉）TFe為90.32％左右，鐵回收率95.20％；非磁性物（富釩鈦料）V2O5含量為1.72％，TiO2含量為29.68％。 （5）預(yù)還原球團(tuán)電爐冶煉解決了釩鈦磁鐵精礦預(yù)還原技術(shù)難度大、電爐冶煉過(guò)程釩鈦?zhàn)呦蚩刂频葐?wèn)