基于轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝的釩鈦磁鐵礦綜合利用試驗(yàn)研究[j]

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1、http://www.gtjia.com基于轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝的釩鈦磁鐵礦綜合利用試驗(yàn)研究劉功國(攀鋼集團(tuán)研究院有限公司，四川成都611731)摘要：通過大量試驗(yàn)研究，提出了“釩鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)底爐直接還原一電爐深還原一含釩鐵水提釩一含鈦爐渣提鈦”工藝流程。鐵、釩、鈦元素回收率分別達(dá)到90．77％、43．82％和72．65％。通過試驗(yàn)室和工業(yè)試驗(yàn)研究，解決了釩鈦磁鐵礦直接還原金屬化率低、電爐深還原釩還原率低、高硅鐵水提釩、高鎂鋁含鈦爐渣提鈦等技術(shù)難題，獲得了直接還原金屬化率大于90％，電爐深還原釩還原率大于80％，釩渣提釩釩回收率大于65％，

2、鈦渣提鈦鈦回收率大于75％的良好效果，分別獲得了符合電爐煉鋼要求的低碳生鐵、符合YB／T5304—2006要求的片狀V2O5和達(dá)到FTA121質(zhì)量要求的鈦白產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)底爐；直接還原；釩鈦磁鐵礦；綜合利用釩鈦磁鐵礦是1種鐵、釩、鈦等多種有價(jià)元素共生的復(fù)合礦，主要分布在我國的攀西、承德和馬鞍山等地區(qū)，其中攀西地區(qū)的保有儲(chǔ)量達(dá)100億t，是我國最大的釩鈦磁鐵礦礦床，具有極高的綜合利用價(jià)值。目前釩鈦磁鐵礦冶煉主要是采用傳統(tǒng)的“高爐一轉(zhuǎn)爐”流程，回收了鐵和釩，鈦進(jìn)人高爐渣沒有回收，從而造成鈦資源的浪費(fèi)。20世紀(jì)70一80年代，國家組織了釩鈦

3、磁鐵礦鋼鐵冶煉新流程科技攻關(guān)(簡稱新流程)，以期實(shí)現(xiàn)鐵、釩、鈦資源綜合回收利用。但由于技術(shù)上的原因以及當(dāng)時(shí)裝備水平的限制，新流程研究沒有實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，隨著資源日趨緊張，特別是高品質(zhì)含鐵原料和煉焦用煤逐漸減少，傳統(tǒng)高爐流程鋼鐵企業(yè)的生存和發(fā)展受到了很大挑戰(zhàn)。而流程短、資源限制小、靈活性大的非高爐煉鐵技術(shù)則受到越來越多的關(guān)注和重視[1-2]。攀鋼充分發(fā)揮自身資源優(yōu)勢(shì)，經(jīng)過大量試驗(yàn)最終驗(yàn)證了“轉(zhuǎn)底爐直接還原一熔分電爐深還原—含釩鐵水提釩—含鈦爐渣提鈦”的工藝流程，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)處理釩鈦磁鐵礦提供技術(shù)支撐。1工藝思路本工藝流程首先通

4、過轉(zhuǎn)底爐對(duì)礦煤混合球團(tuán)進(jìn)行直接還原，制取高金屬化率的金屬化球團(tuán)，為電爐深還原創(chuàng)造有利條件，同時(shí)降低球團(tuán)膨脹粉化、粘結(jié)程度。通過電爐對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔化，并對(duì)其中的釩氧化物進(jìn)行深度還原，最終渣鐵分離獲得含釩鐵水和含鈦爐渣，實(shí)現(xiàn)鐵、釩與鈦的有效分離。通過對(duì)含釩鐵水進(jìn)行吹氧，得到釩渣，對(duì)釩渣進(jìn)行提釩和對(duì)含鈦爐渣提鈦，實(shí)現(xiàn)釩、鈦進(jìn)一步處理和回收，最終達(dá)到鐵、釩、鈦綜合回收利用的目的。1．1直接還原工藝的確定研究表明，與普通礦相比，釩鈦磁鐵礦直接還原具有如下特點(diǎn)：1)礦相結(jié)構(gòu)復(fù)雜，含鐵物相還原難度按FeO3、FeTiO5、Fe3O4、FeO、Fe

5、2TiO4、FeTiO3、FeTi2O5的順序遞增，固溶的MgO增加了還原復(fù)雜程度和難度；2)Fe2TiO4、FeTiO3和FeTi2O5中的鐵較難還原，占全鐵含量的1／3以上，因而要求更高的還原溫度、更長的還原時(shí)間和更好的還原氣氛；3)還原過程中出現(xiàn)比普通礦更為嚴(yán)重的膨脹和粉化現(xiàn)象。為了解決釩鈦磁鐵礦直接還原球團(tuán)膨脹粉化、粘結(jié)、失流等問題，經(jīng)反復(fù)篩選后選擇了轉(zhuǎn)底爐直接還原工藝。該工藝是20世紀(jì)70年代末發(fā)展興起的1種新工藝，具有還原溫度高、還原時(shí)間短、爐料與爐底相對(duì)靜止不動(dòng)的特點(diǎn)，適應(yīng)釩鈦磁鐵礦直接還原要求。1．2鐵、釩、鈦元素分離工

6、藝的確定鐵、釩、鈦元素有效分離是實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦資源綜合利用的前提條件，本研究選擇電爐深還原工藝作為鐵、釩與鈦的分離手段，熔分電爐可將高金屬化率的金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分，同時(shí)可適當(dāng)加入還原劑對(duì)物料中的釩氧化物進(jìn)行還原，從而使釩元素進(jìn)入鐵水形成含釩鐵水，鈦以TiO2的形式存在于爐渣中，最終渣鐵分離，可實(shí)現(xiàn)鐵、釩與鈦的有效分離。http://www.gtjia.com1．3釩、鈦提取回收工藝的確定通過電爐深還原，實(shí)現(xiàn)了鐵、釩與鈦的分離，獲得了含釩鐵水和含鈦爐渣。對(duì)釩鈦元素的有效提取利用，必須考慮原料條件給釩渣和含鈦爐渣造成的雜質(zhì)含量高的影響，找到

7、行之有效的提取工藝。釩的提取回收擬采用“鐵水提釩—釩渣水法提釩”工藝，優(yōu)勢(shì)在于成熟度高，易于移植和借鑒。鈦的提取回收采用硫酸法鈦白工藝，其主要原因在于本工藝生產(chǎn)的含鈦爐渣雜質(zhì)含量較高，不適宜用作氯化法鈦白的原料。2實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究2．1釩鈦磁鐵礦轉(zhuǎn)底爐直接還原試驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室碳管爐設(shè)備和面19m轉(zhuǎn)底爐工業(yè)化設(shè)備，開展了9批次試驗(yàn)，轉(zhuǎn)底爐開展了150t金屬化球團(tuán)試驗(yàn)?？偟慕Y(jié)論為，在一定的配碳系數(shù)條件下，鋪料厚度為1～3層球團(tuán)，穩(wěn)定還原溫度為1300～1350℃，還原20～30min，控制還原過程的氣氛，得到的球團(tuán)金屬化率達(dá)到90％以上。金屬化

8、球團(tuán)的主要成分如表1所示。圖1為還原溫度對(duì)球團(tuán)金屬化率的影響。從圖1可見，球團(tuán)金屬化率隨還原溫度的升高而增加。當(dāng)還原溫度從1250℃升高到1300℃時(shí)，金屬化率增加幅度比較明顯，當(dāng)溫度再進(jìn)一步升高時(shí)，金屬化