CN112708783B - 一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于化工、冶金领域。具体地，本发明公开了一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法。通过将吹钒工序得到的钒渣返回电炉熔分工序，使钒从钛渣开路，改变钒的提取路径，实现钒钛共提，彻底解决了提钒尾渣处理难题。通过控制含钒钛渣破碎粒径，配加细粒碳粉、粘结剂造粒，强化矿/碳接触，并耦合催化氯化，降低氯化反应温度，解决高钙镁钛资源的利用难题。通过四氯化钛除钒干渣配加还原剂和钢屑直接冶炼钒铁合金，从而省略了五氧化二钒中间品的制备，大大缩短流程，降低生产成本。本方法可实现钒钛磁铁矿中钒钛资源的综合利用，分别得到四氯化钛和钒铁合金产品，具有资源利用率高，节能降耗，环境友好，产品附加值高等优点。

Description

一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法
技术领域
本发明属于化工、冶金领域，特别涉及一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法。
背景技术
我国是钒钛资源大国，钒钛矿产储量占世界的35％以上。钒钛磁铁矿是其主要的存在形式。钒钛磁铁矿是我国重要的战略性钒钛资源。
目前我国钒钛磁铁矿主要采用高炉冶炼工艺。钒钛磁铁矿配加普通铁矿送入高炉冶炼，得到含钒铁水和含钛高炉渣，含钒铁水经过吹炼，得到钒渣和半钢。钒渣经过钠化或钙化路径得到五氧化二钒和提钒尾渣。现有的钒钛磁铁矿钒资源利用流程主要存在以下几个问题：(1)高炉冶炼过程中，有30％左右的钒进入含钛高炉渣，目前这部分钒资源未得到有效利用。(2)在钒渣提钒过程中，一般采用钠化/钙化工艺流程。钠化提钒尾渣含钠量高，钙化提钒尾渣含硫高，均难以返回高炉冶炼过程中，造成大量的固体危废，污染环境。(3)传统的钠化/钙化提钒工艺主要是湿法流程，伴随产生大量的氨氮废水，带来严重的环境污染问题。(4)目前钒的主要应用领域是钒铁合金。钒渣需要经过很长的湿法流程，才能得到五氧化二钒。再以五氧化二钒为原料生产钒铁，生产流程长，污染大。为解决现有钒钛磁铁矿钒资源利用率低的问题，研究人员探索了提高利用效率的新工艺。中国发明专利CN105986126B、中国发明专利申请CN109835949A分别公开了利用钒渣氯化法生产五氧化二钒的方法。氯化法提钒工艺流程短，得到的五氧化二钒纯度高，然后，可以五氧化二钒为原料生产钒铁，但仍然存在生产流程长，氯化尾渣处理难度大的问题。
目前钛资源的利用路径主要有两种，流态化氯化工艺和硫酸法工艺。流态化氯化是指在流化床反应器中将含钛物料配碳氯化，得到四氯化钛中间产物。四氯化钛可以氧化生产钛白粉，也可以镁还原生产海绵钛。流态化氯化工艺流程短，成本低，污染小是一种主流的钛资源利用技术。但是流态化氯化对原料的要求标准很高，一般二氧化钛品位在90％以上，粒径在75μm～300μm范围内占比90％以上。流态化氯化工艺操作温度一般在800℃～1000℃，在此温度下，原料中的CaO、MgO等杂质也会被氯化，产生熔融状CaCl2和MgCl2粘结物料，破坏正常的流态化。一般要求氯化原料中CaO含量低于0.3％，MgO含量低于1.2％。硫酸法工艺是指将含钛物料溶解在硫酸体系，得到硫酸氧钛，再通过水解的方式生产钛白粉。硫酸法工艺通常以钛精矿(TiO2品位约50％)或酸溶性钛渣(TiO2品位约70％)为原料，生产过程能耗高，污染大，在国际上是一种逐渐被淘汰的技术。在目前高炉冶炼工艺中，钒钛磁铁矿中的钛进入高炉渣中，其中含TiO2约22％、CaO约22％、MgO约8％、Al2O3约15％，由于钛品位低，钙镁等杂质含量高，目前这部分钛资源未能得到有效的利用。
为解决现有钒钛磁铁矿的钛资源利用率低的问题，研究人员探索了提高利用效率的新工艺。中国发明专利CN101418383B公开了一种含钛炉渣制备TiCl4的方法。该专利在1200℃～1500℃范围内，通过配加还原剂，将高炉渣中的二氧化钛转化为碳化钛，然后在低温区域300℃～650℃范围内低温氯化。碳化钛低温氯化可以大幅度减少钙镁的氯化，同时反应温度低于钙镁氯化物熔融温度，解决了粘结失流的问题。但是高温碳化能耗很高，且常存在碳化不彻底的问题。碳化钛低温氯化，放热量很大，引起生产操作过程中炉温波动，操控复杂性升高。而且低品位的高炉渣直接氯化，产生大量的氯化尾渣，暂时没有较好的解决方法。中国发明专利申请CN108677025A公开了一种含钛高炉渣提钛的方法。该专利在800℃～1200℃范围内，在氨气气氛下，使高炉渣中的二氧化钛发生氮化反应，得到含氮化钛的氮化渣。然后在250℃～600℃低温下，与氯气反应生成四氯化钛。该工艺同样面临氮化能耗高，反应不彻底，氯化尾渣量大的问题。而且氮化渣在含氯体系易形成易爆的三氯化氮化合物，带来安全隐患。
为解决高炉渣中含钛品位低，难以高效利用的难题。科研工作者探索了直接还原的新工艺。中国发明专利申请201910299575.0公开了一种深度还原短流程熔炼综合利用钒钛磁铁矿的方法，采用回转窑预还原，熔炼炉还原熔分，得到含铁水和钛渣。中国发明专利申请201910319150.1公开了以钒钛磁铁矿为原料同时制备钛渣和含钒生铁的方法，采用电炉直接冶炼钒钛磁铁矿，得到铁水和钛渣。中国发明专利申请201810531355.1公开了一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，将经过预热和预还原后的钒钛磁铁矿通过HIsmelt熔融还原炉的矿枪直接喷吹入炉，得到含钒铁水和钛渣。通过直接还原技术可以获得二氧化钛品位约50％的钛渣。但是50钛渣仍然不能用于现有的高温流态化氯化或硫酸法工艺的原料。为此，研究人员提出采用选矿的方法进一步提高钛渣的品位。中国发明专利申请CN102061393A公开了一种钛渣深加工方法。该专利利用高温电炉钛渣，进一步升高热温度至1600℃～1750℃，进行保温，使钛渣中的黑钛石矿物晶粒长大，黑钛石晶粒平均粒径大于80μm后，开始冷却。冷却后的钛渣破碎、浮选得到品位75％左右的升级钛渣。中国发明专利CN107653380B公开了一种调控熔分钛渣析晶相的方法。通过调控钛渣组分，缓慢降温至1300℃～1500℃进行淬火处理，重选得到TiO2品位76％的升级钛渣。钛渣升级存在能耗高，回收率低的问题。而且升级后的钛渣只能用于硫酸法钛白的原料。如果采用“高温碳化/氮化—低温氯化”工艺处理50或70钛渣，虽然可以降低反应温度，但是高品位碳/氮化钛在低温氯化过程中，将放出大量的热量，反应器的移热问题难以解决。
综上所述，现有的钒钛磁铁矿钒资源利用存在流程长，污染重，尾渣量大的问题。钛资源利用存在能耗高、流程长、收率低的问题。而且钒钛提取分别在两个不同的流程体系进行，流程冗长，操作复杂。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法。采用该方法，通过改变钒的提取路径，实现钒钛同步提取，分别利用，显著提高钒和钛的利用效率，大大缩短工艺流程，提高产品附加值，降低了环境污染，具有显著的经济效益和社会效益。
为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，包括旋风预热工序1、流化床预还原工序2、电炉熔分工序3、吹钒工序4、冷却破碎工序5、造粒筛分工序6、流态化氯化工序7、精制除钒工序8、氧化处理工序9和冶炼钒铁工序10，所述方法按以下步骤进行：
1)钒钛磁铁矿送入旋风预热工序1，与来自流化床预还原工序2的高温流化床烟气换热，换热后的钒钛磁铁矿送流化床预还原工序2，旋风预热工序的尾气送环保处理；
2)在流化床预还原工序2，还原剂来自于电炉熔分工序3的电炉煤气以及补充的还原气体，钒钛磁铁矿经预还原后送入电炉熔分工序3；
3)在电炉熔分工序3，预还原钒钛磁铁矿在固体还原剂的作用下，反应得到含钒铁水和含钒钛渣；含钒铁水送吹钒工序4进行吹钒作业，得到半钢和钒渣，钒渣返回电炉熔分工序3；
4)电炉熔分工序3得到的含钒钛渣送冷却破碎工序5中，破碎得到的细粉送造粒筛分工序6；
5)在造粒筛分工序6中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，混合均匀后压制成型，热处理固化，破碎筛分后得到流态化氯化工序7的原料-含钒钛渣粉料；
6)在流态化氯化工序7中，在催化剂的作用下，含钒钛渣粉料和氯气发生反应，得到含钒四氯化钛和氯化尾渣，氯化尾渣送环保处理；
7)在精制除钒工序8中，含钒四氯化钛经过提纯除钒得到四氯化钛产品和除钒渣；
8)在氧化处理工序9中，除钒渣在空气和水的作用下，氧化得到除钒干渣；
9)在冶炼钒铁工序10中，除钒干渣配加钢屑、还原剂冶炼得到钒铁合金。
优选地，所述流化床预还原工序2操作温度为600℃～960℃，还原气体为高炉煤气、焦炉煤气、电炉煤气、煤制气或甲烷重整气中的一种或几种。
优选地，所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为煤粉、冶金焦、活性炭或石油焦中的一种或几种；电炉熔分过程中，操作温度为1400℃～1800℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的10％～40％。
优选地，所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。
优选地，所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后得到含钒钛渣细粉的平均粒径小于80μm，进一步优选地，平均粒径小于50μm，更进一步优选地平均粒径小于30μm。
优选地，所述造粒筛分工序6中，碳粉是指活性炭、冶金焦、石油焦、煤粉中的一种或几种，碳粉平均粒径小于50μm，进一步优选地平均粒径小于35μm，更进一步优选地平均粒径小于25μm；所述粘结剂是指酚醛树脂、蔗糖、淀粉、沥青、聚乙烯醇中的一种或几种。
优选地，所述造粒筛分工序6中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的10％～50％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的1％～10％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料；造粒筛分工序6中压力为0.3MPa-20MPa，固化温度为100℃～900℃，筛分平均粒径为50μm～300μm。
优选地，所述流态化氯化工序7中，氯化温度为350℃～700℃，平均停留时间30min～240min，进一步优选地氯化温度400℃～600℃。
优选地，所述流态化氯化工序7中，催化剂为一氧化碳或甲烷，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的0.01％～3％。
优选地，所述氧化处理工序9中，操作温度为300℃～800℃，氧化时间30min～180min。
优选地，所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指硅铁和/或铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的5％～30％，还原剂添加量为除钒干渣质量的15％～30％，冶炼温度为1500℃～1700℃。
相对于现有技术，本发明具有如下突出的优点：
(1)利用流化床预还原的高温流化床烟气预热物料，实现热量高效利用。
(2)利用电炉熔分产生的电炉煤气，作为流化床预还原的还原剂，利用烟气的显热和潜热，提高能量利用效率。
(3)吹钒工序产生的钒渣返回电炉熔分工序，改变了提钒路径，解决了提钒尾渣难以利用的问题。
(4)含钒钛渣通过混合碳粉造粒，提高矿/碳接触效果，并耦合催化氯化，降低氯化反应温度，解决了钙镁失流的问题，提高了工艺的物料适应性。
(5)改变了钒钛磁铁矿中钒提取路径，从含钒钛渣中提钒，显著提高钒利用效率。
(6)实现低品位富钛料的低温氯化，实现高钙镁钛资源的利用，显著提高钛的利用效率。
(7)以除钒干渣为原料直接生产钒铁，显著缩短了工艺流程，提高了钒的利用价值，降低了钒铁生产成本。
本发明通过工艺技术创新，开发出新的工艺流程。通过将吹钒工序得到的钒渣返回电炉熔分工序，使钒从钛渣开路，改变钒的提取路径，实现钒钛共提，彻底解决了提钒尾渣处理难题。通过控制含钒钛渣破碎粒径，配加细粒碳粉、粘结剂造粒，强化矿/碳接触，并耦合催化氯化，降低氯化反应温度，解决高钙镁钛资源的利用难题。通过四氯化钛除钒干渣配加还原剂和钢屑直接冶炼钒铁合金，从而省略了五氧化二钒中间品的制备，大大缩短流程，降低生产成本。本发明提出的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法对实现钒钛磁铁矿中钒钛资源高效利用具有重要意义。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步阐释，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明所述的一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法流程示意图。
附图标记：1、旋风处理工序，2、流化床预还原工序，3、电炉熔分工序，4、吹钒工序，5、冷却破碎工序，6、造粒筛分工序，7、流态化氯化工序，8、精制除钒工序，9、氧化处理工序，10、冶炼钒铁工序。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。值得说明的是，实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。
图1为本发明所述的一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法流程示意图。
实施例1
结合图1，本实施例所使用的一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，包括旋风预热工序1、流化床预还原工序2、电炉熔分工序3、吹钒工序4、冷却破碎工序5、造粒筛分工序6、流态化氯化工序7、精制除钒工序8、氧化处理工序9和冶炼钒铁工序10，所述方法按以下步骤进行：
1)钒钛磁铁矿送入旋风预热工序1，与来自流化床预还原工序2的高温流化床烟气换热，换热后的钒钛磁铁矿送流化床预还原工序2，旋风预热工序的尾气送环保处理；
2)在流化床预还原工序2，还原剂来自于电炉熔分工序3的电炉煤气以及补充的还原气体，钒钛磁铁矿经预还原后送入电炉熔分工序3；
3)在电炉熔分工序3，预还原钒钛磁铁矿在固体还原剂的作用下，反应得到含钒铁水和含钒钛渣；含钒铁水送吹钒工序4进行吹钒作业，得到半钢和钒渣，钒渣返回电炉熔分工序3；
4)电炉熔分工序3得到的含钒钛渣送冷却破碎工序5中，破碎得到的细粉送造粒筛分工序6；
5)在造粒筛分工序6中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，混合均匀后压制成型，热处理固化，破碎筛分后得到流态化氯化工序7的原料，该原料为含钒钛渣粉料；
6)在流态化氯化工序7中，在催化剂的作用下，含钒钛渣粉料和氯气发生反应，得到含钒四氯化钛和氯化尾渣，氯化尾渣送环保处理；
7)在精制除钒工序8中，含钒四氯化钛经过提纯除钒得到四氯化钛产品和除钒渣；
8)在氧化处理工序9中，除钒渣在空气和水的作用下，氧化得到除钒干渣；
9)在冶炼钒铁工序10中，除钒干渣配加钢屑、还原剂冶炼得到钒铁合金。
实施例2
本实施例采用实施例1所述钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，所述流化床预还原工序2中，操作温度为600℃，还原气体为高炉煤气，金属化率10％。所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为煤粉，操作温度为1400℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的10％，钛渣中钒浓度是铁水中钒浓度的1倍。所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后的平均粒径为0.1μm。所述造粒筛分工序6中，采用平均粒径0.1μm的活性炭作为碳粉，酚醛树脂作为粘结剂。所述造粒筛分工序6中，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的10％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的1％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料，其中压力为0.3MPa，固化温度为100℃，筛分平均粒径为50μm。所述流态化氯化工序7中，氯化温度为350℃，平均停留时间为240min，催化剂为一氧化碳，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的0.01％，二氧化钛氯化率90％。所述氧化处理工序9中，操作温度为300℃，氧化时间180min。所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指75硅铁和铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的5％，75硅铁添加量为除钒干渣质量的15％，铝添加量为除钒干渣质量的15％，冶炼温度为1500℃，得到的钒铁合金含钒质量分数为80％。
实施例3
本实施例采用实施例1所述钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，所述流化床预还原工序2中，操作温度为960℃，还原气体为甲烷重整气，金属化率60％。所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为石油焦，操作温度为1800℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的40％，钛渣中钒浓度是铁水中钒浓度的5倍。所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后的平均粒径为50μm。所述造粒筛分工序6中，采用平均粒径50μm的煤粉作为碳粉，聚乙烯醇作为粘结剂。所述造粒筛分工序6中，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的50％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的10％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料，其中压力为20MPa，固化温度为900℃，筛分平均粒径为300μm。所述流态化氯化工序7中，氯化温度为700℃，平均停留时间为30min，催化剂为一氧化碳，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的3％，二氧化钛氯化率98％。所述氧化处理工序9中，操作温度为800℃，氧化时间30min。所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指金属铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的30％，铝添加量为除钒干渣质量的30％，冶炼温度为1700℃，得到的钒铁合金含钒质量分数为40％。
实施例4
本实施例采用实施例1所述钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，所述流化床预还原工序2中，操作温度为660℃，还原气体为焦炉煤气，金属化率30％。所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为冶金焦和活性炭混合物，操作温度为1600℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的20％，钛渣中钒浓度是铁水中钒浓度的4倍。所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后的平均粒径为20μm。所述造粒筛分工序6中，采用平均粒径20μm的冶金焦作为碳粉，蔗糖作为粘结剂。所述造粒筛分工序6中，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的20％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的3％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料，其中压力为7MPa，固化温度为400℃，筛分平均粒径为100μm。所述流态化氯化工序7中，氯化温度为500℃，平均停留时间为60min，催化剂为甲烷，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的0.01％，二氧化钛氯化率95％。所述氧化处理工序9中，操作温度为500℃，平均停留时间为60min。所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指75硅铁和铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的10％，75硅铁添加量为除钒干渣质量的20％，铝添加量为除钒干渣质量的20％，冶炼温度为1600℃，得到的钒铁合金含钒质量分数为60％。
实施例5
本实施例采用实施例1所述钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，所述流化床预还原工序2中，操作温度为660℃，还原气体为电炉煤气，金属化率25％。所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为活性炭混合物，操作温度为1500℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的25％，钛渣中钒浓度是铁水中钒浓度的3倍。所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后的平均粒径为20μm。所述造粒筛分工序6中，采用平均粒径20μm的石油焦作为碳粉，沥青作为粘结剂。所述造粒筛分工序6中，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的20％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的3％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料，其中压力为7MPa，固化温度为400℃，筛分平均粒径为100μm。所述流态化氯化工序7中，氯化温度为500℃，平均停留时间为70min，催化剂为甲烷，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的3％，二氧化钛氯化率93％。所述氧化处理工序9中，操作温度为500℃，平均停留时间为70min。所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指75硅铁和铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的11％，75硅铁添加量为除钒干渣质量的21％，铝添加量为除钒干渣质量的21％，冶炼温度为1650℃，得到的钒铁合金含钒质量分数为55％。
实施例6
本实施例采用实施例1所述钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，所述流化床预还原工序2中，操作温度为660℃，还原气体为煤制气，金属化率20％。所述电炉熔分工序3中的固体还原剂为活性炭混合物，操作温度为1450℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的28％，钛渣中钒浓度是铁水中钒浓度的2倍。所述吹钒工序4得到的钒渣重新返回电炉熔分工序3。所述冷却破碎工序5中，含钒钛渣破碎后的平均粒径为20μm。所述造粒筛分工序6中，采用平均粒径20μm的石油焦作为碳粉，淀粉作为粘结剂。所述造粒筛分工序6中，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的20％，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的3％，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料，其中压力为7MPa，固化温度为400℃，筛分平均粒径为100μm。所述流态化氯化工序7中，氯化温度为500℃，平均停留时间为60min，催化剂为一氧化碳，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的0.1％，二氧化钛氯化率96％。所述氧化处理工序9中，操作温度为500℃，平均停留时间为60min。所述冶炼钒铁工序10中，还原剂是指75硅铁和铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的11％，75硅铁添加量为除钒干渣质量的21％，铝添加量为除钒干渣质量的21％，冶炼温度为1650℃，得到的钒铁合金含钒质量分数为55％。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，包括旋风预热工序（1）、流化床预还原工序（2）、电炉熔分工序（3）、吹钒工序（4）、冷却破碎工序（5）、造粒筛分工序（6）、流态化氯化工序（7）、精制除钒工序（8）、氧化处理工序（9）和冶炼钒铁工序（10），所述方法按以下步骤进行：
1）钒钛磁铁矿送入旋风预热工序（1），与来自流化床预还原工序（2）的高温流化床烟气换热，换热后的钒钛磁铁矿送流化床预还原工序（2），旋风预热工序的尾气送环保处理；
2）在流化床预还原工序（2），还原剂来自于电炉熔分工序（3）的电炉煤气以及补充的还原气体，钒钛磁铁矿经预还原后送入电炉熔分工序（3）；
3）在电炉熔分工序（3），预还原钒钛磁铁矿在固体还原剂的作用下，反应得到含钒铁水和含钒钛渣；含钒铁水送吹钒工序（4）进行吹钒作业，得到半钢和钒渣，钒渣返回电炉熔分工序（3）；
4）电炉熔分工序（3）得到的含钒钛渣送冷却破碎工序（5）中，破碎得到的含钒钛渣细粉送造粒筛分工序（6）；
5）在造粒筛分工序（6）中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，混合均匀后压制成型，热处理固化，破碎筛分后得到流态化氯化工序（7）的原料；
6）在流态化氯化工序（7）中，在催化剂的作用下，含钒钛渣粉料和氯气发生反应，得到含钒四氯化钛和氯化尾渣，氯化尾渣送环保处理；氯化温度为350℃~700℃，平均停留时间30min~240min；所述催化剂为一氧化碳或甲烷，催化剂添加量为含钒钛渣细粉质量的0.01%~3%；
7）在精制除钒工序（8）中，含钒四氯化钛经过提纯除钒得到四氯化钛产品和除钒渣；
8）在氧化处理工序（9）中，除钒渣在空气和水的作用下，氧化得到除钒干渣；
9）在冶炼钒铁工序（10）中，除钒干渣配加钢屑、还原剂冶炼得到钒铁合金。
2.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述流化床预还原工序（2）的操作温度为600℃~960℃，还原气体为高炉煤气、焦炉煤气、电炉煤气、煤制气或甲烷重整气中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述电炉熔分工序（3）中的固体还原剂为煤粉、冶金焦、活性炭或石油焦中的一种或几种；电炉熔分过程中，操作温度为1400℃~1800℃，固体还原剂添加量为钒钛磁铁矿质量的10%~40%。
4.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述冷却破碎工序（5）中，含钒钛渣破碎后得到含钒钛渣细粉的平均粒径小于80μm。
5.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述造粒筛分工序（6）中，碳粉是指活性炭、冶金焦、石油焦、煤粉中的一种或几种，碳粉平均粒径小于50μm；所述粘结剂是指酚醛树脂、蔗糖、淀粉、沥青、聚乙烯醇中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述造粒筛分工序（6）中，含钒钛渣细粉配加碳粉和粘结剂，碳粉添加质量为含钒钛渣细粉质量的10%~50%，粘结剂添加质量为含钒钛渣细粉质量的1%~10%，混合均匀后通过压制成形，高温固化，破碎筛分得到流态化氯化的原料；造粒筛分工序（6）中压力为0.3MPa-20MPa，固化温度为100℃~900℃，筛分平均粒径为50μm~300μm。
7.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述氧化处理工序（9）中，操作温度为300℃~800℃，氧化时间30min~180min。
8.根据权利要求1所述的钒钛磁铁矿钒钛资源综合利用的方法，其特征是，所述冶炼钒铁工序（10）中，还原剂是指硅铁和/或铝，钢屑添加量为除钒干渣质量的5%~30%，还原剂添加量为除钒干渣质量的15%~30%，冶炼温度为1500℃~1700℃。
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