钒钛磁铁矿铁钒高效分离研究

2019-01-02   作者：佚名   网友评论 0 条

 　　李森蓉1,2,李建涛1,周强1,唐恩1,汪朋1

　　1 武汉科思瑞迪科技有限公司2武汉桂坤科技有限公司

　　钒钛磁铁矿是一种以钒、钛、铁元素为主，多种有价元素（镍、钴、铬、铜等）共生的复合矿，综合利用价值较高。我国钒钛磁铁矿资源主要分布在攀西、承德、辽宁、陕西等地区。本文针对国内某矿区钒钛磁铁精矿高钒低钛的资源特点，研究钒钛磁铁矿直接还原-熔分提钒工艺，通过煤基竖炉对钒钛磁铁矿进行选择性还原，促进铁氧化物还原并抑制钒氧化物还原，然后通过熔分使钒进入钒渣，达到铁钒分离的目的。钒钛磁铁矿是一种以钒、钛、铁元素为主，多种有价元素（镍、钴、铬、铜等）共生的复合矿，综合利用价值较高。

　　目前钒钛磁铁矿的主要处理方法有高炉-转炉法、直接还原磨选法和直接还原-电炉法。高炉-转炉法流程长，工艺复杂，依赖焦煤资源；直接还原磨选法需解决钒钛磁铁矿深度还原及铁晶粒长大等技术难题；直接还原-电炉法通过对钒钛磁铁矿进行选择性还原，促进铁氧化物还原并抑制钒氧化物还原，然后通过熔分使钒进入钒渣，尤其适合处理高钒低钛钒钛磁铁矿，达到铁钒分离的目的。

　　本文针对国内某矿区钒钛磁铁精矿高钒低钛的资源特点，研究钒钛磁铁矿选择性还原-熔分铁提钒工艺，对整个工艺的关键参数进行了深入研究。

　　1实验原料及研究方法

　　1.1 实验原料及样品制备

　　实验用钒钛磁铁精矿成分如表1所示。

　　实验前，钒钛磁铁矿经过风干、按一定比例混入粘结剂并充分混匀、压制成3~4cm椭球，压好的球在干燥箱内进行干燥。

　　1.2研究方法及装置

 
　　图1 实验路线图
    fig 1 Experiment flow chart

实验流程主要包括煤基还原和熔分两个主要部分，实验路线图如图1所示，。煤基还原过程是将制好的干燥球团与还原剂混合装罐后放置于煤基还原炉内，在给定的还原温度和还原时间下还原，还原完成后经筛分得到海绵铁。熔分是将还原得到的海绵铁压制成型后，放入小型中频炉内进行熔分，熔分完成后出炉冷却，得到钒渣和钢锭。实验主要是设备如图2所示。

 

　　2实验结果与讨论

　　2.1热力学计算

　　钒钛磁铁精矿的物相主要为钛磁铁矿、钛铁矿、赤铁矿和硅酸盐铁矿，对其在直接还原条件下可能发生的化学反应进行研究，根据各反应的标准吉布斯自能计算化学反应开始温度，结果如表2所示。

　　从表中可以看出，在还原气氛条件下，Fe2O3、Fe3O4、FeO的还原开始温度分别为898℃、875℃和774℃，还原温度要求均不高。而存在于铁板钛矿和钛铁矿中的铁氧化物较难还原，温度高于864℃时，才开始还原出金属铁。钒钛磁铁矿中的钒以钒尖晶石的形式存在，当温度高于1066℃时，钒尖晶石中的钒氧化物被还原为VO；当温度高于1073℃时，开始还原生成VC；温度高于1395℃时，开始还原生成V。在有液态铁存在时，由于V和Fe在固液相都无限互溶，这会大大改善V还原的热力学条件，温度高于1087℃时，就开始还原生成V。因此，在煤基竖炉还原过程中，为使铁氧化物充分还原，而抑制钒氧化物还原，在标准状态下，还原温度应控制在1066℃以下。

　　2.2煤基竖炉还原实验结果与分析

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