[發明專利]一種高鉻型釩鈦磁鐵礦氣基豎爐直接還原冶煉方法

有效

• 申請號: 201310666591.1
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103667572A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 儲滿生;唐玨;柳政根;陳雙印
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21B13/02
• 分類號: C21B13/02;C22B1/243;C22B1/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 安宇宏;張云珠

技術領域

本發明屬于冶金資源綜合利用技術領域，具體涉及一種高鉻型釩鈦磁鐵礦氣基豎爐直接還原冶煉方法。

背景技術

我國的釩鈦磁鐵礦資源較為豐富，主要分布在四川攀西、河北承德等地區。按照Cr2O3含量的高低，釩鈦磁鐵礦又分為普通型釩鈦磁鐵礦和高鉻型釩鈦磁鐵礦。高鉻型釩鈦磁鐵礦作為一種特殊的釩鈦磁鐵礦資源，除含有鐵、釩、鈦之外還伴生有珍貴的鉻資源，以攀西紅格地區高鉻型釩鈦磁鐵礦為例，其鉻儲量多達900萬噸。

釩鈦磁鐵礦具有“貧”、“細”、“散”、“雜”的特點，另外，有價礦物種類繁多，且相互間緊密共生。與普通釩鈦磁鐵礦相比，高鉻型釩鈦磁鐵礦的礦物組成更為復雜，使造塊、高爐冶煉以及釩、鈦、鉻資源的綜合利用更加困難，且國內外相關研究相當匱乏，系統集成技術尚未形成，工業化生產基本屬于空白，導致目前攀西紅格地區高鉻型釩鈦磁鐵礦的開采規模很小，而且不夠規范。因此合理利用高鉻型釩鈦磁鐵礦，提高多金屬伴生礦資源高效利用水平，是當前我國礦產資源開發利用方面面臨的重大課題。

目前，高鉻釩鈦磁鐵礦主要進行造塊-高爐冶煉。黑龍江建龍鋼鐵有限公司提出的高鉻高釩釩鈦礦的高爐冶煉方法（CN102433404），將質量配比在10%～20%之間高鉻高釩型釩鈦礦粉與非釩鈦鐵精粉及輔料配料后制成燒結礦，燒結礦堿度控制在2.2～2.45；將質量配比在40%～60%之間的高鉻高釩型釩鈦礦粉與非釩鈦鐵精粉及粘結劑配料后制成球團礦。按體積百分比將55%～60%的燒結礦與40%～45%球團礦配入高爐進行高爐冶煉。使用該工藝首先并未實現全高鉻型釩鈦磁鐵礦的冶煉；其次，高鉻型釩鈦燒結礦和球團礦在高爐冶煉過程中，由于受到固體還原劑的污染，還原產物不潔凈，品位低，未能實現高效清潔利用；另外，高爐冶煉流程長，不便靈活控制還原溫度和還原氣氛，較難控制有價組元的遷移走向，綜合利用率低，不利于有效利用高鉻型釩鈦礦中的釩、鈦和鉻等有價組分。

兼顧高鉻型釩鈦磁鐵礦的基礎特性，如何解決高鉻型釩鈦磁鐵礦高爐冶煉流程綜合利用率低的問題已成為一個重要的課題。而氣基豎爐直接還原具有還原速度快、產品質量穩定、自動化程度高、單機產能大、工序能耗低等技術優勢，且氣基豎爐直接還原工藝已廣泛成功應用于各種復雜冶金資源及二次資源的綜合利用。因此，開發一種新的高鉻型釩鈦磁鐵礦氣基豎爐冶煉工藝對于該礦的高效綜合利用具有重要的意義。

發明內容

本針對以上問題，本發明提供了一種高鉻型釩鈦磁鐵礦氣基豎爐直接還原-感應爐熔分冶煉工藝。

為了實現上述發明目的，本發明所實現的方法具體包括以下步驟：

（1）采用球磨機對高鉻型釩鈦磁鐵礦進行濕磨處理。將高鉻型釩鈦磁鐵礦放入球磨機中，加水后進行濕磨。濕磨過程中維持礦粉質量濃度為60-70%，細磨時間不少于15min，礦粉粒度不大于0.074mm，制得細磨釩鈦磁鐵精礦粉，以此為原料用于球團制備；所用高鉻型釩鈦磁鐵礦的TFe含量不低于50%，Cr₂O₃含量不低于0.3%，V₂O₅含量不低于0.5%，TiO₂不低于5%。

（2）制備生球。將100%的細磨釩鈦磁鐵精礦粉、膨潤土粘結劑和水按適宜比例均混后，經過燜料，制備成粒度為10～12.5mm的生球，其中，膨潤土粘結劑外配比例不高于1.0%，燜料時間不少于40min，制備的生球落下強度不低于4次，生球抗壓強度不小于10N。

（3）制備氧化球團。在溫度為300℃的爐溫下將干燥后的高鉻型釩鈦磁鐵礦球團放入高溫爐內，并通空氣。以10℃/min升至900℃，而后以5℃/min升至焙燒溫度1250～1300℃，在該溫度下保持20～25min后，將球團排出并冷卻，所獲得的氧化球團抗壓強度不低于2500N，還原膨脹率不高于20%。

（4）將高鉻型釩鈦磁鐵礦氧化球團從豎爐爐頂加入后進行氣基還原。還原溫度控制1000～1100℃，還原氣體流量為3～5m3/m2·min，還原氣中H₂+CO的體積比不低于95%，H₂和CO的摩爾比1.0～3.0，還原時間不小于60min，經氣基直接還原所獲得的金屬化球團的金屬化率大于90%。