CN107858502A - 钒钛磁铁矿处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钒钛磁铁矿处理方法，包括以下步骤：对钒钛磁铁矿粗矿进行矿选，得到钒钛磁铁矿精矿；将所述钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，得到焙砂和回转窑烟气；将所述焙砂转入电炉中进行还原熔炼，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；将所述含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到钒渣和半钢。根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，钒钛磁铁矿精矿通过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的处理工艺，得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，工艺流程短，能够降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

Description

钒钛磁铁矿处理方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种钒钛磁铁矿处理方法。

背景技术

钒钛磁铁矿资源是世界钒钛资源中主要的矿产资源，目前，处理钒钛磁铁矿的工艺主要有高炉冶炼、转底炉和回转窑—电炉冶炼等。其中，高炉冶炼的流程长，对矿要求高，能耗高，所得钛渣钛品位低；与高炉冶炼相比，转底炉工艺处理钒钛磁铁矿具备流程短、环境污染小等特点，但转底炉工艺由于其设备自身问题，不易实现大规模工业化生产，其工业化应用受到限制。

目前，已有企业采用“回转窑—电炉”工艺处理钒钛磁铁矿，其中，有的工艺在回转窑前增加多层竖炉预处理矿物，采用“多层竖炉—回转窑逆流”两段焙烧工艺处理高品质海滨砂矿，获得的焙砂金属化率达到80％，该工艺在矿物进入回转窑前进行了预处理，增加了工艺流程，投资大，成本和能耗高；也有采用顺流回转窑工艺处理钒钛磁铁矿精矿，回转窑处理钒钛磁铁矿过程中烟气和物料采用顺流，需要配入白云石、硅石等四种混合物，焙砂金属化率为45％，该工艺能耗高，焙砂金属化率低。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提供一种流程短、能耗低且成本小的钒钛磁铁矿处理方法。

根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，包括如下步骤：

S1、对钒钛磁铁矿粗矿进行矿选，得到钒钛磁铁矿精矿；

S2、将所述钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，得到焙砂和回转窑烟气；

S3、将所述焙砂转入电炉中进行还原熔炼，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；

S4、将所述含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到钒渣和半钢。

根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，钒钛磁铁矿精矿通过回转窑预还原、电炉还原熔炼、转炉吹炼的处理工艺，得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，工艺流程短，能够降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S1中，所述钒钛磁铁矿粗矿中铁品位为10％-40％，所述钒钛磁铁矿精矿中铁品位为30％-60％。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2包括：

S21、将所述钒钛磁铁矿精矿进行干燥；

S22、将干燥后的所述钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入所述回转窑进行预还原，得到所述焙砂和所述回转窑烟气。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S22中，所述煤的配量为所述钒钛磁铁矿精矿的重量的30％-60％。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S22中，所述钒钛磁铁矿精矿的粒度小于等于5mm、所述煤的粒度小于等于20mm。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S22中，所述预还原的温度为1100℃-1300℃，所述预还原的时间为2h-7h。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S22中，在所述预还原过程中，在所述回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在所述回转窑的窑身喷加空气助燃。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S22中，所述粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S2还包括：

S23、将所述回转窑烟气从所述回转窑排出进行二次燃烧回收余热，所述回转窑烟气燃烧后产生回转窑二次烟气和回转窑烟尘，所述回转窑烟尘返回所述回转窑中，所述回转窑二次烟气处理后放空。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S3包括：

S31、将所述焙砂热装热送至所述电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入造渣剂，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；

S32、将所述电炉烟气从所述电炉排出进行二次燃烧回收余热，所述电炉烟气燃烧后产生电炉二次烟气和电炉烟尘，所述电炉烟尘返回所述电炉中，所述电炉二次烟气处理后放空。

根据本发明的一个实施例，在所述步骤S31中，所述造渣剂为石灰石。

附图说明

图1为本发明实施例钒钛磁铁矿处理方法的流程示意图；

图2为本发明实施例钒钛磁铁矿处理方法的工艺流程示意图；

图3为本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法可采用的钒钛磁铁矿处理装置的设备连接示意图。

附图标记：

钒钛磁铁矿处理装置100；

回转窑10；反应腔室11；进料口12；出砂口13；出气口14；

喷煤器20；

电炉30；进砂口31；出渣口32；出铁口33；

出烟口34；渣包车35；铁水包36；

转炉40；加料口41；放渣口42；放料口43；

进气装置50；

焙砂热转装置60；

第一烟气处理系统70；第一燃烧炉71；第一收尘器72；

第二烟气处理系统80；第二燃烧炉81；第二收尘器82。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法。

如图1至图2所示，根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，包括以下步骤：

S1、对钒钛磁铁矿粗矿进行矿选，得到钒钛磁铁矿精矿；

S2、将钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，得到焙砂和回转窑烟气；

S3、将焙砂转入电炉中进行还原熔炼，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；

S4、将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到钒渣和半钢。

根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，该工艺得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

在步骤S1中，由于成矿条件不同，各矿区的钒钛磁铁矿的铁、钛和钒的含量有很大的区别，又因各矿区的钛磁铁矿的可选性不同，所生产的钒钛磁铁精矿中铁、钛和钒的含量也有很大区别，一般原矿石中铁品位在10％-40％之间，此钒钛磁铁矿铁含量不高，因此，在进行冶炼前应对铁品位低的钒钛磁铁矿石进行矿选，经过矿选富集后获得铁品位高的钒钛磁铁矿精矿，需要进一步经选矿富集后，获得钒钛磁铁精矿，在矿选过程中可以结合钒钛磁铁矿的特点选择合适的矿选工艺，通过粉碎、磨矿、筛分、重选、磁电选或浮选等方式将钒钛磁铁矿处理后获得粒度合适的精矿。

在步骤S2中，将步骤S1中获得的钒钛磁铁矿精矿进行干燥处理，获得的精矿经过干燥处理后可以直接从回转窑的进料口加入回转窑的反应腔室内，不用多层炉预热和造球，缩短工艺流程，精矿干燥处理的方式和设备可以根据精矿的处理数量和生产实际情况合理选择，将钒钛磁铁矿精矿干燥后与煤粉按照一定的重量比例混合，钒钛磁铁矿精矿与煤粉的混合比例可以根据需要和后续生产实际合理选择，煤粉在预还原过程中可以起到还原作用，钒钛磁铁矿精矿与煤粉充分混合均匀后直接加入回转窑中，充分均匀混合有利于传热传质，利于预还原反应的进行，使得整个回转窑中的反应过程稳定。

在回转窑中进行预还原时，回转窑中的温度和钒钛磁铁矿精矿在回转窑中还原的时间对钒钛磁铁矿的预还原有重要影响，可以根据钒钛磁铁矿在回转窑中的还原过程将回转窑中的温度分为不同的温度区间，同时，还要考虑预还原的时间，还原时间太短会导致预还原不充分，对后续冶炼造成影响，为后续工艺的冶炼带来困难，随着时间增加还原效果变好，但当还原时间增加到一定时间后对还原效果影响不显著，增加的投入带来较低的生产效益，会增加生产成本，因此，应选择合适的温度和时间。

钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，预还原时从喷煤器向回转窑中喷吹粒煤作为燃料，从进气装置向回转窑喷吹空气助燃，预还原过程中会产生焙砂和回转窑烟气，预还原中产生的焙砂可以从回转窑的出砂口排出，产生的焙砂中含有较高的金属，一般金属化率在60％左右，能够为后续的冶炼工艺奠定基础，焙砂可以盛装在焙砂热转装置中，通过焙砂热转装置将焙砂转运到电炉中，焙砂可以从电炉的进砂口加入电炉中。

在还原过程中产生的回转窑烟气可以从回转窑的出气口排出，回转窑烟气可以通过第一烟气处理系统二次燃烧处理，回转窑烟气从回转窑的出气口排出后直接进入第一燃烧炉中燃烧，燃烧产生的热量可以发电或者供热等，燃烧产生的烟尘可以通过第一收尘器重新回收后和钒钛磁铁矿精矿一起加入回转窑中，提高能源利用率，降低环境污染。

在步骤S3中，将步骤S2中获得的焙砂通过焙砂热转装置将焙砂从电炉的进砂口加入电炉中还原熔炼，焙砂热转装置可以合理设计，可以利用转运罐转运然后加入电炉中，这样不需要在电炉中再加热，使其加入电炉中很快就可以进行还原熔炼，焙砂热转装置能够减少焙砂热量散失，减少燃料浪费，提高燃料利用率。焙砂在电炉中进行深度还原熔炼时，可以根据需要配入合适的造渣剂，利于形成钛渣进一步分离，焙砂还原熔炼之后产生含钒的铁水、钛渣和烟气，将含钒的铁水从电炉的出铁口放出，含钒的铁水放入铁水包中，将钛渣从电炉的出渣口放出盛装在渣包车内，电炉中的电炉烟气可以从电炉的出烟口排出，电炉烟气可以通过第二烟气处理系统进行二次燃烧处理，电炉烟气直接进入第二燃烧炉中燃烧，燃烧余热可以用来发电或供热，燃烧后的烟尘可以通过第二收尘器进行回收后重新加入电炉中，使得金属元素得到充分回收，增加能源利用率，减少环境污染。

在步骤S4中，将步骤S3中获得的含钒铁水可以放入铁水包中，通过铁水包将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，含钒铁水可以通过转运罐或铁水包从转炉的加料口转加入转炉中，经过转炉的吹炼可以获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，钒渣可以从转炉的放渣口放出，半钢可以从转炉的放料口放出。

根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，该工艺得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

在本发明的一些实施例中，由于钒钛磁铁矿的原矿石为粗矿，矿石的品位低，钒钛磁铁矿粗矿中铁品位一般为10％-40％，因此，在粗矿进入回转窑冶炼前应对铁品位低的钒钛磁铁矿石进行矿选，经过矿选富集后获得铁品位高的钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿中铁品位在30％-60％之间，然后将获得的精矿加入回转窑中进行预还原。

在本发明的另一些实施例中，先将钒钛磁铁矿精矿进行干燥，然后将干燥后的钒钛磁铁矿精矿与煤混合均匀后直接加入回转窑中进行预还原，得到焙砂和回转窑烟气。其中，煤的重量为钒钛磁铁矿精矿重量的30％-60％，煤的加入量所占的比例和钒钛磁铁矿精矿的品味以及其他工艺参数有关，应选择和其他工艺参数相匹配的比例。

根据本发明的一些具体实施例，将钒钛磁铁矿精矿与煤加入回转窑进行预还原的过程中，钒钛磁铁矿精矿与煤的粒度对预还原也有一定影响，因此，钒钛磁铁矿精矿与煤的粒度应合理选择，钒钛磁铁矿精矿的粒度可以小于等于5mm、煤的粒度可以小于等于20mm，具体的粒度大小可以根据实际情况选择。

在本发明一些实施例的实施过程中，将钒钛磁铁矿精矿与煤加入回转窑进行预还原的过程中，预还原的温度和还原时间是最为重要的影响因素，温度和时间直接决定预还原后产生的焙砂，经过多次的生产工艺优化改进，综合其他影响因素和生产工艺条件，回转窑中钒钛磁铁矿精矿的预还原温度为1100℃-1300℃，预还原时间为2h-7h,在预还原过程中，温度和时间是两个重要的相关因素，温度和时间的选择应相互匹配，在某一个具体的还原温度确定后选择与其相应的合适的还原时间，以便经过回转窑预还原后获得金属化率较高的焙砂，为后续工艺中焙砂在电炉中的深度还原提供良好的条件。

根据本发明的一些实施例，钒钛磁铁矿精矿在回转窑中进行预还原的过程中，可以在回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在回转窑的窑身喷加空气助燃。具体实施过程中，可以在回转窑的窑头安装喷煤器，通过喷煤器向回转窑中喷吹粒煤为回转窑供热，粒煤在燃烧供热的时产生大量的一氧化碳，一氧化碳随着烟气与物料逆流，一氧化碳和烟气与物料的流动方向相反，烟气的流动对加入回转窑中的钒钛磁铁矿精矿和煤进行扰动，使其能够充分分散接触，利于还原过程中的传质传热。可以在回转窑的窑身安装进气装置，通过进气装置向回转窑中喷加空气，一氧化碳和喷加入回转窑的空气中的氧气燃烧放热，提高回转窑窑身中间和后部的温度，未完全燃烧的粒煤随着物料由回转窑窑头的出砂口转出，转出过程继续释放出一氧化碳为高温还原段提供还原性气氛。

在本发明的一些具体实施例中，钒钛磁铁矿精矿在回转窑中进行预还原的过程中会产生大量的回转窑烟气，回转窑烟气从回转窑上的出气口排出后需要进行处理，可以将回转窑烟气进行二次燃烧回收余热，余热可以用来发电，也可以用来供热，回转窑烟气燃烧后产生回转窑二次烟气和回转窑烟尘，回转窑烟尘可以通过第一收尘器回收，再将回转窑烟尘返回回转窑中，使得烟尘中的金属得到充分回收利用，同时，避免环境污染，回转窑二次烟气可以经过脱硫脱硝等工艺处理后放空，从而避免硫化物或氮氧化物对环境的污染。

根据本发明的一些实施例，钒钛磁铁矿精矿在回转窑中进行预还原后产生焙砂，焙砂从回转窑上的出砂口放出，将焙砂通过焙砂热转装置热装热送至电炉中进行还原熔炼，可以通过焙砂热转装置转运罐热装热运焙砂，先将焙砂从出砂口放入转运罐中，然后将焙砂转运至电炉并加入电炉中进行深度还原熔炼，热装热送可以减少焙砂热量的散失，减少能源的浪费，提高燃料煤的利用效率。焙砂在电炉中还原熔炼过程后得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气，焙砂在电炉中还原熔炼过程中可以加入造渣剂，利于钛渣的形成，从而将其从电炉的出渣口放出，造渣剂的类型和数量可以根据实际生产工艺条件合理选择，可以选择石灰石作为造渣剂，石灰石造渣效果好，成本低。焙砂在电炉中还原熔炼过程后得到的含钒铁水可以通过铁水包转运至转炉中进行吹炼，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础。

在本发明的一些实施例中，焙砂在电炉中还原熔炼后会产生电炉烟气，电炉烟气从电炉中排出后，可以对电炉烟气进行二次燃烧回收余热，余热可以用来发电，也可以用来供热，电炉烟气燃烧后产生电炉二次烟气和电炉烟尘，电炉烟尘可以通过第二收尘器回收，然后再将电炉烟尘返回电炉中重新利用，电炉二次烟气可以脱硫脱硝处理后放空，避免对环境造成污染，提高能源的利用效率。

根据本发明上述实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，获得高品位的钒渣和半钢，为钒和铁两种元素的后续加工提供基础，该工艺得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

下面结合具体实施例描述本发明的钒钛磁铁矿处理方法。

实施例1

取中铁品位为12％的钒钛磁铁矿粗矿，矿选后获得铁品位为32％的钒钛磁铁矿精矿；将钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，煤的重量为钒钛磁铁矿精矿重量的30％，钒钛磁铁矿精矿的粒度为4.2mm、煤的粒度为14.7mm，回转窑中预还原的温度为1100℃，预还原的时间为7.0h，在预还原过程中，在回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在回转窑的窑身喷加空气助燃，粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反，最后，得到金属化率为61.1％的焙砂和回转窑烟气；将回转窑烟气从回转窑排出进行二次燃烧回收余热进行发电，回转窑烟气燃烧后产生回转窑二次烟气和回转窑烟尘，回转窑烟尘回收后返回回转窑中，回转窑二次烟气脱硫脱硝处理后放空；将获得的焙砂热装热送至电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入石灰石，得到钛渣、含钒铁水和电炉烟气，钛渣中铁含量为1.7％、钒含量为0.14％，将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到高品位的钒渣和半钢；将电炉烟气从电炉排出进行二次燃烧回收余热发电，电炉烟气燃烧后产生电炉二次烟气和电炉烟尘，回收电炉烟尘，电炉烟尘返回电炉中，电炉二次烟气处理后放空。

根据本发明上述实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，获得高品位的钒渣和半钢，为钒和铁两种元素的后续加工提供基础，该方法得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，有价金属元素得到充分利用，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

实施例2

取中铁品位为27％的钒钛磁铁矿粗矿，矿选后获得铁品位为43％的钒钛磁铁矿精矿；将钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，煤的重量为钒钛磁铁矿精矿重量的40％，钒钛磁铁矿精矿的粒度为4.7mm、煤的粒度为15.9mm，回转窑中预还原的温度为1200℃，预还原的时间为5.1h，在预还原过程中，在回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，在回转窑窑身喷加空气助燃，粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反，最后，得到金属化率为63.4％的焙砂和回转窑烟气；将回转窑烟气从回转窑排出进行二次燃烧回收余热，将获得的焙砂热装热送至电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入石灰石，得到钛渣、含钒铁水和电炉烟气，钛渣中铁含量为1.3％、钒含量为0.17％，将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到高品位的钒渣和半钢；将电炉烟气从电炉排出进行二次燃烧回收余热。

根据本发明上述实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，获得高品位的钒渣和半钢，为钒和铁两种元素的后续加工提供基础，该方法得到的焙砂金属化率高，钛渣中铁和钒的含量低，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染。

实施例3

取中铁品位为38％的钒钛磁铁矿粗矿，矿选后获得铁品位为59％的钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿的粒度为3.6mm；将钒钛磁铁矿精矿与粒度为18.8mm的煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，煤的重量为钒钛磁铁矿精矿重量的60％，回转窑中预还原的温度为1300℃，预还原的时间为2.0h，在预还原过程中，在回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在回转窑的窑身喷加空气助燃，粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反，最后，得到金属化率为65.4％的焙砂和回转窑烟气；将回转窑烟气从回转窑排出进行二次燃烧回收余热进行供热，将获得的焙砂热装热送至电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入石灰石，得到钛渣、含钒铁水和电炉烟气，钛渣中铁含量为1.8％、钒含量为0.16％，将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到高品位的钒渣和半钢；将电炉烟气从电炉排出进行二次燃烧回收余热供热。

根据本发明上述实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，该方法得到的焙砂金属化率高，钒渣和半钢的品位高，为钒和铁两种元素的后续加工提供基础，钛渣中铁和钒的含量低，该方法能够缩短工艺流程，降低生产能耗，减少环境污染。

实施例4

取中铁品位为31％的钒钛磁铁矿粗矿，矿选后获得铁品位为48％、粒度为4.6mm的钒钛磁铁矿精矿；将钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，煤的重量为钒钛磁铁矿精矿重量的50％，煤的粒度为17.6mm，回转窑中预还原的温度为1240℃，预还原的时间为3.6h，在预还原过程中，在回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在回转窑的窑身喷加空气助燃，粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反，最后，得到金属化率为62.6％的焙砂和回转窑烟气；将回转窑烟气从回转窑排出进行二次燃烧回收余热进行发电，回转窑烟气燃烧后产生回转窑二次烟气和回转窑烟尘，回转窑烟尘回收后返回回转窑中，回转窑二次烟气脱硫脱硝处理后放空；将获得的焙砂热装热送至电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入石灰石，得到钛渣、含钒铁水和电炉烟气，钛渣中铁含量为1.4％、钒含量为0.15％，将含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到高品位的钒渣和半钢；将电炉烟气从电炉排出进行二次燃烧回收余热发电，电炉烟气燃烧后产生电炉二次烟气和电炉烟尘，回收电炉烟尘，电炉烟尘返回电炉中，电炉二次烟气处理后放空。

根据本发明上述实施例的钒钛磁铁矿处理方法，通过对钒钛磁铁矿的矿选处理获得钒钛磁铁矿精矿，钒钛磁铁矿精矿经过回转窑预还原、电炉还原熔炼和转炉吹炼的冶炼工艺，该工艺得到的焙砂金属化率高，能够获得高品位的钒渣和半钢，为钒和铁两种元素的后续加工提供基础，钛渣中铁和钒的含量低，该工艺流程短，能耗低，污染小。

下面结合图3具体描述根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法可采用的钒钛磁铁矿处理装置100。

如图3所示，根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法可采用的钒钛磁铁矿处理装置100包括回转窑10、喷煤器20、电炉30和转炉40。

具体而言，回转窑10内限定有用于对钒钛磁铁矿进行预还原的反应腔室11，回转窑10设有用于向回转窑10加入原料的进料口12、用于排出焙砂的出砂口13和用于将回转窑10中的烟气放出的出气口14，喷煤器20设在回转窑10上以向反应腔室11内喷射燃料进行燃烧，电炉30用于对焙砂进行还原熔炼，电炉30设有进砂口31、出渣口32、出铁口33和出烟口34，进砂口31用于加入从出砂口13排出的焙砂，电炉30熔炼的钛渣和含钒铁水分别从出渣口32和出铁口33排出，电炉30中的烟气从出烟口34放出，转炉40用于对含钒铁水进行吹炼，转炉40设有加料口41、放渣口42和放料口43，加料口41用于加入从出铁口33放出的含钒铁水，转炉40吹炼产生的钒渣和半钢分别从放渣口42和放料口43放出。

也就是说，钒钛磁铁矿处理装置100主要由回转窑10、喷煤器20、电炉30和转炉40构成。其中，在回转窑10内限定有反应腔室11，回转窑10的制造材料可以根据需要合理选择，回转窑10的材料应能够耐高温，反应腔室11的大小也可以根据生产需要合理设计，钒钛磁铁矿在反应腔室11中进行预还原，可以在回转窑10上的合适位置分别设置有与反应腔室11连通的进料口12、出砂口13和出气口14，进料口12可以用于向回转窑10中加入原料，出砂口13可以用于排出焙砂，可以用盛装罐和出砂口13对接，使得从出砂口13中排出的焙砂盛装在盛装罐中，出气口14可以用于将回转窑10中的回转窑烟气排出，出气口14可以与后续工艺中的烟气处理系统的进气口连通，从而将回转窑烟气直接进入烟气处理系统，减少烟气的泄漏和污染，可以在回转窑10上的合适位置安装喷煤器20，喷煤器20可以安装在回转窑10的窑头，可以通过喷煤器20从窑头向反应腔室11内喷射燃料进行燃烧。

电炉30可以用于对回转窑10中获得的焙砂进行还原熔炼，可以在电炉30上的合适位置分别设有进砂口31、出渣口32、出铁口33和出烟口34，进砂口31可以用于向电炉30中加入从出砂口13排出的焙砂，出渣口32可以用于排出电炉30熔炼的钛渣，可以将钛渣盛放在渣包车35中，出铁口33可以用于排出电炉30中的含钒铁水，出铁口33可以与铁水包36对接，使得铁水包36能够盛装和转运含钒铁水，出烟口34可以用于排出电炉30中的电炉烟气，出烟口34可以与后续工艺中的烟气处理系统的进气口连通，从而将电炉烟气直接进入烟气处理系统，减少烟气的泄漏和污染。

转炉40可以用于对从电炉30的出铁口33中排出的含钒铁水进行吹炼，可以在转炉40上的合适位置分别设有加料口41、放渣口42和放料口43，加料口41可以用于加入从出铁口33放出的含钒铁水，可以通过铁水包36盛装和转运含钒铁水然后从转炉40的加料口41加入，转炉40吹炼产生的钒渣从放渣口42排出，转炉40吹炼产生的半钢从放料口43排出。

由此，根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法可采用的钒钛磁铁矿处理装置100，通过对其工艺装置的合理设计，使得钒钛磁铁矿精矿通过回转窑10、电炉30和转炉40工艺装置冶炼后，能够得到金属化率高的焙砂，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，该装置设备结构简单，工艺流程短，能够降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

根据本发明的一个实施例，进料口12可以设置在回转窑10的窑尾，出砂口13可以设在回转窑10的窑头，钒钛磁铁矿原料可以从回转窑10窑尾的进料口12加入，在回转窑10的反应腔室11内进行还原反应，钒钛磁铁矿在反应还原的过程中逐渐转动至回转窑10的窑头，钒钛磁铁矿反应后产生焙砂和回转窑烟气，焙砂可以从回转窑10窑头的出砂口13处放出，回转窑烟气从回转窑10上的出气口14排出。

在本发明的一些实施例中，回转窑10上的出气口14可以设在回转窑10的窑尾，钒钛磁铁矿原料从回转窑10窑尾的进料口12进料转动至回转窑10窑头的出砂口13，钒钛磁铁矿原料是从回转窑10的窑尾到窑头的流动方向，出气口14设在回转窑10的窑尾能够使得回转窑烟气从窑尾排出，回转窑烟气从窑头流向窑尾，使得回转窑10中的烟气与回转窑10中的物料的流向相反，回转窑10中的烟气与原料反向流动，在烟气气流的强烈扰动下能够使得原料更加分散，促进传质传热的进行，有利于原料在回转窑10内的还原反应。

在本发明的另一些实施例中，喷煤器20可以安装在回转窑10的窑头，喷煤器20可以从回转窑10的窑头向回转窑10喷吹粒煤作为燃料，喷煤器20喷吹的粒煤为回转窑10供热，保持回转窑10内的反应所需要的温度，粒煤的燃烧会产生大量的一氧化碳随烟气与物料逆流，一氧化碳可以进一步燃烧放热，提高窑身中间和后部的温度，保证反应顺利进行，未完全燃烧的粒煤随着物料由回转窑10窑头的出砂口13转出，转出过程中继续释放出一氧化碳为高温还原段提供还原性气氛。

根据本发明的一些具体实施例，钒钛磁铁矿处理装置100还包括进气装置50，主要用于向回转窑10内喷出助燃剂，进气装置50可以安装在回转窑10的窑身，进气装置50可以从回转窑10的窑身向回转窑10喷吹空气进行助燃，粒煤和一氧化碳在空气中的氧气作用下燃烧放热，提高窑身中间和后部温度，保证回转窑10的窑身中间和后部的温度。

可选地，钒钛磁铁矿处理装置100还包括焙砂热转装置60，焙砂热转装置60与回转窑10的出砂口13配合以盛装并转运从出砂口13排出的焙砂，优选地，焙砂热转装置60为转运罐，转运罐的进口与回转窑10的出砂口13配合以盛接出砂口13放出的焙砂。

也就是说，钒钛磁铁矿处理装置100还可以包括有焙砂热转装置60，主要用于转运回转窑10产出的焙砂，当回转窑10内的焙砂从回转窑10的出砂口13放出时，焙砂热转装置60可以与回转窑10的出砂口13配合，将焙砂盛放在焙砂热转装置60中，然后将焙砂转运至电炉30中，焙砂热转装置60应具有较好的保温性能，盛装和转运应方便快捷，尽量减少焙砂热量的散失，使得焙砂在进入电炉30中反应时不需要加热升温就能很快进行反应，减少燃料的浪费，提高能源利用效率。焙砂热转装置60可以为转运罐，在转运罐的外侧可以安装有保温材料，减少焙砂在盛装转运过程中热量散失，转运罐的上部可以设有装料的进口，转运罐的下部可以设有卸料的出口，转运罐的进口与回转窑10的出砂口13配合以盛接出砂口13放出的焙砂，然后可以通过转运车或者吊车将转运罐转至电炉30处，将转运罐中的焙砂从电炉30的进砂口31加入。

在本发明的一些具体实施例中，电炉30的进砂口31可以设置在电炉30的上部，便于焙砂的加入，进砂口31可以与转运罐下部的出口配合连通，然后将转运罐的出口打开焙砂在重力作用下直接从进砂口31处加入电炉30，加料方便快捷。

在本发明的另一些实施例中，钒钛磁铁矿处理装置100还可以包括第一烟气处理系统70，第一烟气处理系统70主要由第一燃烧炉71和第一收尘器72构成，第一燃烧炉71可以与回转窑10的出气口14连通，从回转窑10中的出气口14排出的回转窑烟气可以直接进入第一燃烧炉71进行燃烧，燃烧余热可以用来发电或供热，回转窑烟气燃烧后会产生烟尘和含有硫化物与氮氧化物的污染性气体，需要进行处理后再排放，可以安装第一收尘器72，第一收尘器72可以分别与第一燃烧炉71和回转窑10相连，第一收尘器72的进口与第一燃烧炉71的出口连通，便于收集回转窑烟气燃烧后产生的烟尘，避免烟尘泄漏，收集的烟尘可以和钒钛磁铁矿混合后转入至回转窑10中，回转窑烟气燃烧后产生的含硫化物与氮氧化物的污染性气体可以通过脱硫脱硝系统处理后放空。

根据本发明的另一些具体实施例，钒钛磁铁矿处理装置100还可以包括第二烟气处理系统80，第二烟气处理系统80主要由第二燃烧炉81和第二收尘器82构成，第二燃烧炉81可以与电炉30的出烟口34连通，从电炉30的出烟口34排出的电炉烟气可以直接进入第二燃烧炉81进行燃烧，燃烧余热可以用来发电或供热，电炉烟气燃烧后会产生烟尘和含有硫化物与氮氧化物的污染性气体，需要进行处理后再排放，可以安装第二收尘器82，第二收尘器82的进口可以与第二燃烧炉81的出口连通，避免烟尘泄漏，收集的烟尘可以加入电炉30中，电炉烟气燃烧后产生的含硫化物与氮氧化物的污染性气体可以通过脱硫脱硝系统处理后放空。

根据本发明实施例的钒钛磁铁矿处理方法可采用的钒钛磁铁矿处理装置100，通过对其工艺装置的合理设计，使得钒钛磁铁矿精矿通过回转窑10、电炉30和转炉40工艺装置冶炼后，能够得到金属化率高的焙砂，获得高品位的钒渣和半钢，为铁和钒两种元素的后续加工奠定基础，该装置设备结构简单，工艺流程短，能够降低生产能耗，减少环境污染，降低投资成本和生产成本。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、对钒钛磁铁矿粗矿进行矿选，得到钒钛磁铁矿精矿；

S2、将所述钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入回转窑中进行预还原，得到焙砂和回转窑烟气；

S3、将所述焙砂转入电炉中进行还原熔炼，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；

S4、将所述含钒铁水转入转炉中进行吹炼，得到钒渣和半钢。

2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述钒钛磁铁矿粗矿中铁品位为10％-40％，所述钒钛磁铁矿精矿中铁品位为30％-60％。

3.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

S21、将所述钒钛磁铁矿精矿进行干燥；

S22、将干燥后的所述钒钛磁铁矿精矿与煤混合后直接加入所述回转窑进行预还原，得到所述焙砂和所述回转窑烟气。

4.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述煤的配量为所述钒钛磁铁矿精矿的重量的30％-60％。

5.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述钒钛磁铁矿精矿的粒度小于等于5mm、所述煤的粒度小于等于20mm。

6.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述预还原的温度为1100℃-1300℃，所述预还原的时间为2h-7h。

7.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S22中，在所述预还原过程中，在所述回转窑的窑头喷吹粒煤作为燃料，并在所述回转窑的窑身喷加空气助燃。

8.根据权利要求7所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S22中，所述粒煤燃烧产生的一氧化碳和烟气的流向与物料的流向相反。

9.根据权利要求3所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：

S23、将所述回转窑烟气从所述回转窑排出进行二次燃烧回收余热，所述回转窑烟气燃烧后产生回转窑二次烟气和回转窑烟尘，所述回转窑烟尘返回所述回转窑中，所述回转窑二次烟气处理后放空。

10.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

S31、将所述焙砂热装热送至所述电炉中进行还原熔炼，并在还原熔炼过程中加入造渣剂，得到含钒铁水、钛渣和电炉烟气；

S32、将所述电炉烟气从所述电炉排出进行二次燃烧回收余热，所述电炉烟气燃烧后产生电炉二次烟气和电炉烟尘，所述电炉烟尘返回所述电炉中，所述电炉二次烟气处理后放空。

11.根据权利要求10所述的钒钛磁铁矿处理方法，其特征在于，在所述步骤S31中，所述造渣剂为石灰石。