程功金，薛向欣，姜濤，段培寧

　　東北大學(xué)材料與冶金學(xué)院

　　1 引言

　　含鉻型釩鈦磁鐵礦是一種富含鐵、釩、鈦、鉻等多種有益元素的多金屬共生礦，在我國(guó)主要分布在攀西-紅格地區(qū)，儲(chǔ)量超過(guò)35億噸，極具開(kāi)發(fā)價(jià)值[1-2]。釩、鈦、鉻是世界公認(rèn)的重要戰(zhàn)略資源，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國(guó)家安全的重要物質(zhì)保障，廣泛應(yīng)用于冶金化工、航空航天、國(guó)防軍事等領(lǐng)域[3-4]。近百年來(lái)，對(duì)釩鈦磁鐵礦的研究有過(guò)大量報(bào)道，但是對(duì)含鉻型釩鈦磁鐵礦的研究成果較少，而且主要集中在造塊及高爐冶煉方面的綜合利用[5-6]，因此對(duì)含鉻型釩鈦磁鐵礦非高爐直接還原方面的綜合利用亟需系統(tǒng)性完善。

　　當(dāng)前，采用非高爐直接還原技術(shù)處理釩鈦磁鐵礦已成為研究熱點(diǎn)[7-8]。非高爐技術(shù)中煤基還原工藝采用非焦煤代替緊缺的焦煤資源，不僅可降低釩鈦磁鐵礦還原工藝條件要求，而且對(duì)節(jié)能減排也有重要意義。實(shí)踐證明，直接還原工藝是開(kāi)發(fā)利用復(fù)合礦和難選礦的有效方法。

　　本文通過(guò)對(duì)含鉻型釩鈦磁鐵礦煤基直接還原進(jìn)行了研究初探，考察了還原溫度、還原時(shí)間、碳氧比和冷卻方式對(duì)含鉻型釩鈦磁鐵礦球團(tuán)金屬化率的影響，采用X射線衍射研究了還原產(chǎn)物的礦相組成。

　　2 實(shí)驗(yàn)原料及方法

　　2.1 實(shí)驗(yàn)原料

　　實(shí)驗(yàn)所用原料為含鉻型釩鈦磁鐵礦和煤粉，外配適量的膨潤(rùn)土作為粘結(jié)劑。其中，含鉻型釩鈦磁鐵礦來(lái)自遼寧，化學(xué)成分見(jiàn)表1，粒度組成見(jiàn)表2，粒度較粗，-200目?jī)H占66.99%。圖1為含鉻型釩鈦磁鐵礦XRD圖譜，主要物相為FeTiO3、Fe3O4、Fe2VO4、MgCr0.2Fe1.8O4。煤粉物性分析結(jié)果見(jiàn)表3，揮發(fā)份含量較高，灰分含量較低。實(shí)驗(yàn)所用煤粉破碎磨后粒徑均小于200目。

 表1 含鉻型釩鈦磁鐵礦化學(xué)成分

組分	TFe	FeO	V	TiO2	Cr2O3	CaO	SiO2	MgO	Al2O3
含量/%	43.75	18.4	0.91	21.54	0.13	3.52	7.00	0.70	1.83

表2 含鉻型釩鈦磁鐵礦粒度組成

粒徑/mm	百分比/%
<0.045	42.27
<0.074	66.99
<0.150	95.41
<0.180	99.64
<0.150	99.72

圖1 含鉻型釩鈦磁鐵礦XRD圖譜

表3煤工業(yè)分析

組分	固定碳	揮發(fā)份	灰分	硫份
含量/%	64.23	22.85	7.06	0.41

　　2.1 實(shí)驗(yàn)方法

　　稱取一定質(zhì)量的含鉻型釩鈦磁鐵礦，按設(shè)定的碳氧比經(jīng)過(guò)理論計(jì)算配入適量的還原煤粉，外配適量的膨潤(rùn)土。將配好的原料放在球磨機(jī)上混合均勻后做成適當(dāng)粒徑的球團(tuán)，放入烘箱中烘干12小時(shí)以上，然后裝入事先鋪入適量煤粉的石墨坩堝中，以保證有充足的還原性氣氛，防止還原出來(lái)的金屬鐵再氧化，蓋好后放入爐腔內(nèi)，升溫到設(shè)定的溫度后進(jìn)行恒溫，恒溫結(jié)束后取出石墨坩堝進(jìn)行水冷和空冷，將冷卻后的產(chǎn)物進(jìn)行化驗(yàn)及后續(xù)分析研究等。通過(guò)化學(xué)分析檢測(cè)還原產(chǎn)物的鐵品位(TFe)和金屬鐵含量(MFe)以計(jì)算還原產(chǎn)物的金屬化率，采用X射線衍射研究還原產(chǎn)物的礦相組成。通過(guò)對(duì)還原產(chǎn)物磨細(xì)至200目以下進(jìn)行磁選分離得到磁性物和非磁性物，檢測(cè)磁性物和非磁性物中各元素含量并研究有價(jià)組元收得率和走向(后續(xù)研究)。

……