CN109777905A - 一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法 - Google Patents

Abstract

一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法，步骤如下：(1)钒钛铁精矿选取；(2)还原，采用普通煤为还原剂，(3)快速还原，通过高温还原生产出钒钛还原铁；(4)转炉提钒，只向铁水中吹入氧气，使其中的钒氧化，生成钒渣和铁水。本发明可增强还原气体与氧化铁的相互作用，保证在团块内碳与铁矿粉在合理配比下的充分反应，使生成FeO的机会大大减小；还原速度快，可解决还原温度高、时间长和低温还原阶段的膨胀、粉化问题；金属化率可达80‑85％。

Description

一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法

技术领域

本发明涉及一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法。

背景技术

对钒钛磁铁矿目前世界上已经工业化生产的工艺流程根据回收的元素不同，分为两种工艺路线。

一种是只回收钒钛磁铁矿中钒的工艺。南非、澳大利亚等国家对含钒较高的钒钛磁铁矿(精矿中V₂O₅＞1％)，采用只回收其中的钒的工艺。例如：南非使用的钒钛磁铁矿原矿成分(％)53-57TFe，1.4-1.9V₂O₅，12-15SiO₂，1.0-1.8SiO₂，2.5-3.5Al₂O₃。采用回转窑将精矿氧钠化焙烧、水浸、沉淀得到五氧化二钒，而其他元素不回收。

另一种是只回收钒和铁两种元素的工艺。南非、新西兰等国家采用回转窑-电炉流程，回收钒钛磁铁矿中的钒和铁两种元素，不回收钛的工艺：先将钒钛磁铁矿在回转窑中预还原，然后将得到的预还原产品热装进入电炉继续还原，得到含钒铁水，南非用震动罐，新西兰用铁水包吹取得到钒渣，作为提取五氧化二钒的原料，吹钒后得到的半钢用转炉冶炼成钢水。电炉得到的电炉渣含SiO232％左右，丢弃或作为铺路材料。俄罗斯、中国(攀钢、承钢)等国家采用高炉-转炉工艺回收钒和铁两种元素，钛等其它元素不回收的工艺。

为了回收钒钛磁铁矿中的钛，提高资源综合利用水平，国内外做过大量的试验研究工作。我国在上世纪60-80年代，曾组织全国的科技力量进行攻关，提出了如下几种工艺流程进行了不同规模的试验研究。

(1)钒钛磁铁矿造球-回转窑预还原-电炉深度还原工艺，得到含钒铁水和钛渣，含钒铁水吹钒得到钒渣，作为提取五氧化二钒的原料，半钢炼钢，钛渣作为制取钛白的原料。该流程在10Kt/a回转窑-电炉装置上进行了试验。

(2)钒钛磁铁矿精矿造球-回转窑预还原-电炉熔化分离，得到铁水炼钢，钒和钛富集在熔分渣中，作为提钒和提钛的原料。

(3)钒钛磁铁矿精矿造球-竖炉气体还原-电炉熔化分离，得到铁水炼钢，钒和钛富集在熔分渣中，作为提钒和提钛的原料。该流程在5m³竖炉装置进行了试验。

(4)钒钛磁铁矿+钠盐造球，回转窑氧化焙烧-水侵，提取五氧化二钒，水浸后球团-回转窑还原-电炉熔化分离得到铁水和钛渣，钛渣作为提钛原料。此外，根据不同的还原设备不提出了流化床、隧道窑等各种还原装置的工艺流程。

上述各种工艺流程在不同程度上进行不同规模的试验，但是至今没有产业化，主要是技术经济指标均不能与高炉相比，因此被搁置。

国外研究钒钛磁铁矿快速还原冶炼新工艺流程工作，主要是原苏联莫斯克巴依柯夫冶金研究院和乌拉尔黑色金属研究院等单位，曾研究过钒钛磁铁矿快速还原冶炼的新流程。使用的钒钛磁铁矿精矿成份(％)58.6TFe，0.77V₂O₅，其工艺流程为：首先制成球团，球团用回转窑或竖炉还原得到金属化率90％的金属化球团，再在电炉内熔分，得到含(V)0.1-0.2％的低碳铁水，直接冶炼成含钒低合金钢；熔分得到的钒钛渣含(FeO)＞10％、(V₂O₅)3-3.5％、(SiO₂)50％；钒钛渣先用水法提取V₂O₅，残余的钛渣采用盐酸浸出杂质，再经过除硅后，得到含SiO₂＞90的人造红金红石，作为制取SiCl₄的原料。至今还没有产业化的报导。

钒钛磁铁的直接还原过程具有如下两个特点：

一是难还原。由于钒钛磁铁矿中的矿物结构非常复杂，与普通铁矿不同，其中的铁在矿物中的存在形式不是单一的铁氧化物，而铁要与许多元素结合成多种矿物，如钛磁铁、钛铁矿、钛铁晶石等，同时还被其它多种元素取代，紧密共生在一起，其还原难度比普通铁矿大得多，因此还原温度高，时间长，钒钛磁铁矿难还原是第一个难关。

二是低温还原膨胀。钒钛磁铁矿球团在(700±)从Fe₂O₃-Fe₃O₄还原阶段膨胀严重，膨胀后强度急剧下降，因此很容易粉化，在还原炉(回转窑、竖炉)中粘结，使炉况恶化，无法顺利进行下去。因此钒钛磁铁矿低温还原阶段的膨胀、粉化问题是技术上的第二个特点。

发明内容

本发明为克服上述现有技术中的不足，提供一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法，可增强还原气体与氧化铁的相互作用，保证在团块内碳与铁矿粉在合理配比下的充分反应，使生成FeO的机会大大减小；还原速度快，可解决还原温度高、时间长和低温还原阶段的膨胀、粉化问题；并且提高金属化率。

本发明的技术解决方案：

一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法，其步骤如下：

(1)钒钛铁精矿选取

选用品位为Fe48.50％-49.01％、SiO 220.13％-22.09％、V2O 51.61％-1.80％的钒钛铁精矿；

(2)还原

采用普通煤为还原剂，还原剂成分如下：Cf 65.5％-68.8％、Cv 13％-15％、S0.4％-0.5％和Ash 15％-17％；

(3)快速还原

生球置于碳化硅罐内，由装料车送至立式快速还原炉，并输送热煤气，煤气混合热值为6060kj/m3-6600kj/m3，煤气出口温度450℃-550℃，加入量为10.4GJ/t-11.2GJ/t，还原温度750℃-850℃，还原时间4小时-6小时，通过高温还原生产出钒钛还原铁；

(4)转炉提钒

将用熔分电炉生产的含钒铁水在600℃-800℃下直接热装入转炉中，不加造渣剂，只向铁水中吹入氧气，吹炼时间5min-6min，供氧压力0.7MPa-0.8MPa，供氧量14m3/t-18m3/t，吹氧温度1340℃-1400℃，使其中的钒氧化，生成钒渣和铁水。

本发明的有益效果：

由于本发明是将含碳铁氧化物球团送到还原器内，直接进行高温还原。球团表面在高温下瞬间烧结，团块状原料″外焦里嫩″，多孔物料反应中的通道效应使团块内生成的还原气体不易向外扩散，有效的增强了还原气体与氧化铁的相互作用，保证在团块内碳与铁矿粉在合理配比下的充分反应。使生成FeO的机会大大减小。还原速度快、时间短(只需4-6个小时)，解决了还原温度高、时间长和低温还原阶段的膨胀、粉化问题。以钒钛磁铁矿粉(含Fe48.5-49.01％、SiO₂20.13-22.09％、V₂O₅1.61-1.0％)为原料、辅加还原剂(粒度＜2mm)、粘结剂、白云石等，通过高温还原可得到金属化率达80％-85％的金属化球团-含钒钛还原铁，为电炉熔分和转炉提钒创造了条件。

具体实施方式

实施例

一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法，其步骤如下：

(1)钒钛铁精矿选取

选用品位为Fe49.01％、SiO₂22.09％、V₂O₅1.80％的钒钛铁精矿；

(2)还原

采用普通煤为还原剂，还原剂成分如下表：

煤炭成分Cf Cv S Ash

％68.8 15 0.5 17

(3)快速还原

生球置于碳化硅罐内，由装料车送至立式快速还原炉，并输送热煤气，煤气混合热值为6600kj/m³，煤气出口温度550℃，加入量为11.2GJ/t，还原温度850℃，还原时间6小时，通过高温还原生产出金属化率达85％的钒钛还原铁；

(4)转炉提钒

将熔分生产的含钒铁水在800℃下直接热装入转炉中，不加造渣剂，只向铁水中吹入氧气，吹炼时间6min，供氧压力0.8MPa，供氧量18m³/t，吹氧温度1400℃，使其中的钒氧化，生成钒渣(V₂O₅14％)和铁水。

Claims (1)

1.一种快速还原冶炼钒钛磁铁矿的方法，其特征是步骤如下：

(1)钒钛铁精矿选取

选用品位为Fe48.50％-49.01％、SiO 220.13％-22.09％、V2O 51.61％-1.80％的钒钛铁精矿；

(2)还原

采用普通煤为还原剂，还原剂成分如下：Cf 65.5％-68.8％、Cv 13％-15％、S 0.4％-0.5％和Ash 15％-17％；

(3)快速还原

生球置于碳化硅罐内，由装料车送至立式快速还原炉，并输送热煤气，煤气混合热值为6060kj/m3-6600kj/m3，煤气出口温度450℃-550℃，加入量为10.4GJ/t-11.2GJ/t，还原温度750℃-850℃，还原时间4小时-6小时，通过高温还原生产出钒钛还原铁；

(4)转炉提钒

将用熔分电炉生产的含钒铁水在600℃-800℃下直接热装入转炉中，不加造渣剂，只向铁水中吹入氧气，吹炼时间5min-6min，供氧压力0.7MPa-0.8MPa，供氧量14m3/t-18m3/t，吹氧温度1340℃-1400℃，使其中的钒氧化，生成钒渣和铁水。