含鉻型釩鈦磁鐵礦直接還原-電爐熔分工藝基礎(chǔ)研究.pdf

1、釩鈦磁鐵礦是一種鐵、釩、鈦、鉻等多種有價(jià)元素共生的復(fù)合礦，在我國儲(chǔ)量極其豐富，主要分布在攀枝花-西昌地區(qū)，包括表外礦的儲(chǔ)量達(dá)96.6億噸。其中紅格礦區(qū)儲(chǔ)量約36億噸，其鉻含量高，以精礦中Cr2O3計(jì)，最高達(dá)1.8％，有很高的開發(fā)價(jià)值。然而對(duì)于這種含鉻型釩鈦磁鐵礦的冶煉及利用研究，國內(nèi)外總體研究較少且系統(tǒng)性不夠，缺乏具體可供實(shí)施的工藝路線。因此，探索一種全新的工藝來綜合利用含鉻型釩鈦磁鐵礦勢(shì)在必行。近年來，直接還原-電爐熔分工藝逐漸成為處

2、理含鉻型釩鈦磁鐵礦的可選工藝。該工藝流程是內(nèi)配碳工藝，具有以煤代焦，還原溫度高、冶煉時(shí)間短、能耗低、環(huán)境污染小、投資省等優(yōu)點(diǎn)。本文圍繞含鉻型釩鈦磁鐵礦鐵品位低，卻含具有利用價(jià)值的鈦、釩、鉻的特點(diǎn)，對(duì)直接還原-電爐熔分工藝處理含鉻型釩鈦磁鐵礦進(jìn)行了基礎(chǔ)研究。
　　在直接還原階段，本文通過Factsage理論計(jì)算了Fe，V，Cr的還原度，用nC/nO表示外配碳的物質(zhì)的量與礦中金屬氧化物中的氧的物質(zhì)的量的比值。計(jì)算結(jié)果表明：（1）Fe的

3、還原度隨著nC/nO的增加而升高。在nC/nO>1的情況下Fe的還原度理論上可以接近100%。（2）當(dāng)溫度為1020℃～1100℃時(shí)，V的還原度隨著溫度的升高而增大。當(dāng)溫度為1100℃～1350℃時(shí)，V的還原度隨著nC/nO的升高而增大。（3）Cr是在一定溫度(1050℃)之后才開始大量被還原。其還原度隨著溫度和nC/nO的升高而升高。（4）要同時(shí)滿足Fe的還原度為90%，V的還原度為80%，Cr的還原度為55%，可以通過操作線得到操作

4、條件：① nC/nO>1.07；②溫度T>1200℃。最后對(duì)nC/nO為1.2和0.8的樣品進(jìn)行了直接還原實(shí)驗(yàn)并檢測(cè)了化學(xué)成分，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：兩者都基本將Fe還原出來，后者的殘?zhí)己繛?.95%，說明含碳量很少，基本反應(yīng)完全。
　　熔分過程是一個(gè)元素在渣鐵間的分配行為，可以通過對(duì)熔分過程的元素的分配規(guī)律研究實(shí)現(xiàn)元素的走向控制，本文主要對(duì)熔分過程各元素可能走向進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算。還原樣品的熔化特性的計(jì)算結(jié)果顯示要使金屬相和渣相都能夠在

5、較低溫度下熔化，選擇的操作條件為 T=1405℃，nC/nO=1.16。通過比較金屬液相中金屬含量的變化規(guī)律可知，升高nC/nO時(shí)，被還原且進(jìn)入金屬液相的難易順序?yàn)镕e，V，Cr，Si。隨著nC/nO升高，渣相中TiO2含量增加。同時(shí)在高nC/nO條件下，提高溫度能夠增加渣相中TiO2含量。為了富集渣相中的TiO2需要提高 nC/nO和溫度。熔分后Fe、V、Cr的回收率都隨nC/nO和溫度的升高而升高。當(dāng)nC/nO>1.15，三者的回收

6、率都達(dá)到了90%以上。
　　熔分過程中爐渣的粘度和熔化特性對(duì)分離周期和效率有很大影響。研究發(fā)現(xiàn)，TiO2含量低于50%時(shí)，粘度隨著 TiO2含量的升高而降低。在TiO2含量高于等于50%時(shí)，粘度隨著TiO2含量的升高而升高。增加MgO和FeO的含量都能夠降低粘度。而增加Cr2O3含量能夠增加爐渣粘度。對(duì)爐渣熔化特性的研究主要運(yùn)用了半球點(diǎn)法，結(jié)果顯示軟化溫度和半球點(diǎn)溫度相差不大，而試樣從半球點(diǎn)到流動(dòng)狀態(tài)需經(jīng)歷相對(duì)較長的時(shí)間。試樣半球