[发明专利]一种钒钛磁铁矿煤基还原工艺

说明书

本发明公开了一种钒钛磁铁矿煤基还原工艺，采用的生产工艺为：将钒钛磁铁精矿、高挥发分煤、粘结剂、聚焦剂按100：38～40：1～3：1～2比例进行配料、混匀和造球，球团经干燥后在转底炉内加热升温过程中，通过煤充分热解产生的H₂和以H₂O做气化剂的碳气化反应产生H₂对钒钛磁铁矿进行还原，控制炉膛温度1250～1300℃、焙烧时间50～55min，可使钒钛磁铁矿得到充分还原，还原物料通过干磨干选和电炉熔分后，可得到半钢、富钒钛尾矿、富钒钛渣。本发明具有钒钛磁铁矿还原充分、产品金属化率高、生产能耗低、单炉产能高、本质减排的优点；富钒钛尾矿和富钒钛渣通过酸浸后，可回收钒钛磁铁矿中的铁、钒、钛等有价元素。

技术领域

本发明属于冶金和矿物工程技术领域，具体涉及一种钒钛磁铁矿煤基还原工艺。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种含钒、钛、铁和其它有价元素如钪、铬、钴、铜、镍等多种元素共生的复合矿。其中，钒具有优良的物理化学性能，广泛用于航空航天、机械制造、化学电池和桥梁等领域，因而被称为“现代工业的味精”。钛由于具有稳定的化学性能、耐高温、耐腐蚀以及高强度等优良特性，被称为“太空金属”，广泛用于航空航天、医学、军事等方面。因此，高效利用钒钛磁铁矿资源，综合回收钒、钛、铁等有价元素，具有很高的商业价值。

在钒钛磁铁矿中，铁化合物的颗粒较细，在直接还原过程中较细的铁化合物颗粒之间夹杂大量TiO₂、SiO₂、MgO、AI₂O₃颗粒，此外，钒钛磁铁矿的铁品位为48～55%，还原过程所需的温度较高，致使许多还原出来的金属铁很难结晶连片并长大。当还原后的金属化产品采用磨选工艺生产铁粉时，需将金属化产品磨细到很小的粒度，才能实现铁与脉石矿物的分离，而较细的磨矿粒度为磁选工艺带来较大困难。

钒钛磁铁矿中铁主要以磁铁矿、赤铁矿、钛铁矿、褐铁矿形式存在，其中磁铁矿、赤铁矿和褐铁矿中的铁氧化物比较容易还原，而钛铁矿中由于Fe和Ti紧密共生，使铁氧化物的晶格结构较为稳定，而钛铁矿中的铁采用碳还原时，需在1250～1300℃温度下进行，其还原反应的化学方程式为：

FeTiO_３(S)＋C(S)＝Fe(S)＋TiO_２(S)＋CO(g)

FeTiO_３(S)＋CO(g)＝Fe(S)＋TiO_２(S)＋CO₂(g)

由于钒钛磁铁矿碳还原的温度较高，还原过程中容易出现液相而影响还原过程的进行，造成还原产品的金属化率较低。为提高钒钛磁铁矿碳还原后的金属化率，国内外进行了大量的技术研究。由于钒钛磁铁矿原矿的铁品位一般较低，不能直接加入高炉进行冶炼，需预先通过磁选、浮选、重选以及联合选矿工艺得到铁品位较高的钒钛磁铁精矿，在原矿磨选过程中约有75～85%的钛进入到铁精矿中，钒钛铁精矿与30%普通铁精矿混合后进行烧结，烧结矿加入到高炉中进行冶炼，可生产出含钒铁水，而钛进入到渣相中，这种工艺存在的问题有：钒钛磁铁矿高炉冶炼排出的炉渣中钛含量一般不低于22～27%，且钛氧化物以玻璃相的形式存在，不仅使这部分钛资源无法得到回收利用，而且渣的粘度较高，不利于高炉的渣铁分离以及排渣，同时该流程需消耗大量的焦炭，存在工艺流程长、能耗较高的缺点。