[發明專利]一種預還原-電爐深還原-硫酸法綜合利用釩鈦磁鐵礦的工藝

有效

• 申請號: 201910859496.0
• 申請日: 2019-09-11
• 公開（公告）號: CN110484673B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 王帥;陳鳳;楊凌志;鄭富強;郭宇峰;姜濤;邱冠周
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21B13/14
• 分類號: C21B13/14;C01G23/047
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 何方

本發明公開了一種預還原?電爐深還原?硫酸法綜合利用釩鈦磁鐵礦的工藝。本發明先將低硅釩鈦磁鐵礦氧化球團進行預還原，所得預還原球團送入電爐中進行深還原得到含釩生鐵和含鈦爐渣，電爐冶煉過程添加含鈣鎂熔劑調渣使爐渣主要含鈦物相為偏鈦酸鎂相，含鈦爐渣采用硫酸法制取鈦白粉以回收鈦，含釩鐵水采用轉爐提釩，可實現釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的綜合利用。與高爐法相比，本發明提出的工藝可實現全釩鈦礦冶煉，生產的鈦渣品位高，鈦資源可實現回收利用，同時減少了燒結、煉焦、高爐等污染嚴重工序，具有較大環保優勢，可降低投資和生產成本，具有較大的經濟優勢。

技術領域

本發明屬于釩鈦礦綜合利用領域，涉及一種預還原-電爐深還原-硫酸法綜合利用釩鈦磁鐵礦的工藝。

背景技術

我國的釩鈦磁鐵礦資源儲量巨大，但總體開發利用程度還很低，以攀西地區釩鈦磁鐵礦資源為例，在以鋼鐵為主導的生產工藝中，目前鈦和釩的回收利用率不高，資源浪費嚴重，因此，提高我國釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用水平，對我國鋼鐵及釩鈦產業發展具有重要的意義。

目前針對釩鈦磁鐵精礦的處理方法中，非高爐法均可實現全釩鈦礦冶煉，鐵、釩、鈦回收率高，而高爐冶煉中，焦炭既作為還原劑又作為燃料提供冶煉所需溫度，造成高爐內還原勢較強。在冶煉釩鈦磁鐵礦時，焦炭區域一直處于碳過剩狀態，易造成渣中鈦氧化物過還原生成碳氮化鈦等高熔點物質，使爐渣變黏稠，流動性差，渣難出，渣中帶鐵多，鐵損高。為了抑制此區域鈦氧化物的還原，高爐法采用了配加普通礦降低渣中的TiO₂含量，進而降低TiO₂的活度，以達到抑制鈦氧化物過還原，減少碳氮化鈦生成，保證渣鐵分離及冶煉順行的目的，但配加普通鐵礦降低了高爐渣中TiO₂含量，生產的高爐含鈦爐渣中TiO₂含量低(TiO₂的質量分數在20％-25％左右)無法經濟回收利用，僅能回收鐵和釩。與高爐法相比，預還原-電爐法在鐵釩鈦回收、生產規模、環境保護等方面具有較大優勢。

預還原-電爐法具體過程為：先將釩鈦磁鐵精礦進行預還原，預還原產品在電爐內進行冶煉，可在電爐內完成鐵、釩、鈦的分離。從冶煉過程上看，預還原-電爐法冶煉時，加熱過程是由電能轉化提供，配入的焦炭只作還原劑，還原勢可控，這就降低了冶煉過程的控制難度，這是其可實現全釩鈦礦冶煉的主要原因，同時爐渣鈦品位高，為鈦的回收利用創造了有利條件。

電爐冶煉釩鈦磁鐵礦過程根據冶煉中釩的走向，可分為電爐熔分流程和電爐深還原流程兩大類。電爐熔分流程是將預還原的釩鈦磁鐵精礦在電爐內熔化分離，釩和鈦富集于渣相，從渣相提取釩鈦。電爐深還原流程是將預還原的釩鈦磁鐵精礦產品在電爐內進行深還原，使釩進入鐵水，鈦富集于渣相。對于電爐熔分流程存在的主要問題是所要求的原料金屬化率比較高，后續提釩、鈦困難，且釩含鈦爐渣處理流程長，生產能耗高。對于電爐深還原流程來說，其優點是有利于回收釩，同時深還原后處理流程較電爐熔分流程短，生產能耗低，環境污染相對小，國外南非及新西蘭都采用電爐深還原冶煉釩鈦磁鐵礦。另一方面，采用電爐熔分得到的釩含鈦爐渣量遠大于電爐深還原過程得到的釩渣量，對釩渣的處理量也會更多，由于提釩過程環境污染嚴重，而電爐深還原流程后續提釩技術成熟，并且提釩過程物料處理量相對低，環境污染負荷相對較小，有利于環境污染的控制，但電爐深還原流程鐵釩鈦走向控制較為困難，如能解決釩鈦走向問題，電爐深還原流程作為電爐冶煉工序較為理想。

抑制釩鈦磁鐵礦冶煉過程鈦氧化物的過還原是實現冶煉過程渣鐵順利分離，釩進鐵水和鈦進渣的關鍵。我國攀鋼高爐冶煉釩鈦磁鐵礦和國外南非和新西蘭等企業采用電爐冶煉釩鈦磁鐵礦時均采用鈣鈦礦作為造渣主物相。鈣鈦礦相酸解性差，不利于后續采用硫酸法回收鈦。且攀鋼高爐冶煉加入普通礦，所得含鈦高爐渣TiO₂品位低于25％，南非新西蘭電爐冶煉加入石英，所得含鈦爐渣的TiO₂品位低于35％，其中的鈦資源均無法得到有效回收利用，造成了寶貴的鈦資源浪費。因此開發既可實現釩鈦磁鐵礦電爐冶煉過程釩鈦走向控制，又能實現鈦資源回收的電爐冶煉技術具有重要的作用，可促進我國預還原-電爐法綜合利用釩鈦磁鐵礦的工業化應用。