摘  要：以某含釩鈦海砂礦為研究對(duì)象，采用“造球—氧化焙燒—氣基還原”工藝流程，研究了氧化球團(tuán)制備工藝，模擬氣基豎爐直接還原條件，研究了還原溫度、有效還原氣含量、H2/CO比對(duì)氣基還原的影響。試驗(yàn)表明，造球配加1.0%膨潤土，在1280℃下焙燒15min，可獲得性能良好，具有較高抗壓強(qiáng)度的氧化球團(tuán)；提高還原溫度、有效氣含量、H2/CO比，球團(tuán)的金屬化率都將增加。

關(guān)鍵詞：海砂；釩鈦磁鐵礦；氧化球團(tuán)；氣基還原

1前言

       海砂是一種主要產(chǎn)自東南亞、南亞的近海灘的釩鈦鐵礦砂，是由沖擊作用形成的局部風(fēng)化的天然釩鈦磁鐵礦[1]。海砂富含鐵、釩、鈦等多種有用元素，具有儲(chǔ)量大、易于采選等特點(diǎn)，具有極高的綜合利用價(jià)值[2]。我國釩鈦礦儲(chǔ)量比較豐富，僅攀西地區(qū)儲(chǔ)量高達(dá)100多億噸，其中的鐵、釩、鈦分別占全國總儲(chǔ)量的20%、63%、93%以上[3-4]。我國已經(jīng)把釩鈦磁鐵礦資源的高效綜合利用，列入國家中長期科技發(fā)展規(guī)劃。

       目前，我國釩鈦磁鐵礦的冶煉工藝主要是高爐-轉(zhuǎn)爐流程，即釩鈦磁鐵礦在高爐冶煉，得到的含釩鐵水在轉(zhuǎn)爐吹氧提釩，實(shí)現(xiàn)釩鐵的分離，但由于含鈦的高爐渣品位低難以利用，造成鈦資源的浪費(fèi)，鐵、釩、鈦的回收率分別為90%、70~75%、0% [5]。此外，隨著高爐用的優(yōu)質(zhì)煉焦煤日趨緊張，該流程的不足日益顯現(xiàn)出來。

       鑒于高爐冶煉釩鈦磁鐵礦的不足，直接還原煉鐵技術(shù)被應(yīng)用于綜合處理釩鈦磁鐵礦，并對(duì)金屬化球團(tuán)進(jìn)行熔分，以高效回收利用其中的Fe、V、Ti等。直接還原煉鐵技術(shù)分為氣基法和煤基法，其中約76%是由氣基法生產(chǎn)的。氣基還原煉鐵技術(shù)，具有還原速度快、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、單機(jī)產(chǎn)能大等優(yōu)點(diǎn)，是世界直接還原的主流工藝[6]。

       本文對(duì)某地含釩鈦海砂鐵精礦進(jìn)行氣基還原試驗(yàn)研究，考察了膨潤土添加量對(duì)氧化球團(tuán)抗壓強(qiáng)度的影響，以及還原溫度、還原氣氛對(duì)球團(tuán)還原效果的影響。

2 試驗(yàn)內(nèi)容

2.1 試驗(yàn)工藝流程

本文采用的工藝流程如圖1所示，試驗(yàn)內(nèi)容主要包括：
      （1）氧化球團(tuán)制備階段，包括原料處理、配加粘結(jié)劑造球、生球氧化焙燒等步驟。
      （2）氣基豎爐還原階段：氧化球團(tuán)的氣基還原。

圖1  試驗(yàn)工藝流程圖
Fig.1   Flow chart of experiment

表1  海砂的化學(xué)成分/%
Table 1   Chemical composition of sea sand iron ore /%


圖2  海砂XRD圖譜
Fig. 2  XRD pattern of sea sand

表2  膨潤土化學(xué)成分分析/%
Table 2   Chemical composition of bentonite /%

表3  生球與氧化球團(tuán)性能檢測結(jié)果
Table 3   Test results of properties of Raw pellets and Oxidized pellets

 
圖3  還原試驗(yàn)裝置圖
Fig.3  Reduction experimental equipment

 
圖4  還原溫度對(duì)球團(tuán)金屬化率的影響
Fig.4  Effect of reducing temperature on metallization of pellet samples

圖5  還原時(shí)間對(duì)球團(tuán)還原率的影響
Fig.5   Effect of reducting time on reduction ratio of pellet samples
 

 
 

 
圖7  H2/CO比對(duì)球團(tuán)金屬化率的影響
Fig.7   Effects of H2/CO ratio on metallization of pellet samples