釩鈦氧化球團氣基直接還原實驗研究

2016-02-14 作者：佚名網(wǎng)友評論 0 條

　　以南非釩鈦氧化球團為原料，瓶裝氣配制還原氣，摸索了不同還原時間、溫度、還原氣有效氣含量、H2/CO比、流量對球團還原率及金屬化率的影響。

　　鄧君,吳道洪,薛遜,曹志成,閆方興,唐敬坤

　　(北京神霧環(huán)境能源科技集團股份有限責任公司)

　　1 前言

　　釩鈦磁鐵礦是一種含鐵、鈦、釩為主并伴生有少量鉻、鎳、鈷、鉑族、鈧等多種可綜合利用組分的礦物，具有極高的綜合利用價值[1]。利用現(xiàn)有的礦物加工方法和傳統(tǒng)的“燒結-高爐煉鐵-轉爐提釩-半鋼煉鋼”冶煉工藝流程所獲得的鈦渣品位低，很難實現(xiàn)鐵、釩、鈦等有價組元的高效化回收。這種現(xiàn)狀將制約釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用，導致大量資源浪費和環(huán)境嚴重污染。

　　直接還原工藝因其流程短、資源利用率高、污染小、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點在冶金資源綜合利用方面具有一定的技術優(yōu)越性，現(xiàn)有含釩鈦的鐵精礦(以下稱釩鈦鐵精礦) 的直接還原技術主要有轉底爐法和回轉窯法。必須實施還原煤工藝，勢必將煤中的一部分灰分帶入電爐，最終進入爐渣，導致渣量增加，使得鈦渣TiO2品位低[2]，冶煉電耗升高等問題。

　　氣基豎爐直接還原應用于釩鈦磁鐵礦綜合利用，可避免還原劑灰分和添加劑對還原產(chǎn)品的污染，減少產(chǎn)品熔化分離時的渣量，大幅提高產(chǎn)品熔化分離后 TiO2的品位和活性以及有價組元的回收率。釩鈦鐵精礦氧化球團氣基豎爐直接還原模擬試驗研究結果表明:在適宜工藝工藝條件下，可以得到90%以上釩鈦金屬化球團，為電爐熔分分離鐵釩鈦提供原料。

　　2 氣基直接還原反應原理

　　氧化球團中鐵氧化物主要以赤鐵礦和鐵板鈦礦兩種礦物形式存在，還原途徑如下：

　　Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe 和Fe2TiO5→Fe2TiO4→FeTiO3

　　赤鐵礦和鐵板鈦礦的還原反應為：

　　2Fe2O3+CO(H2)=Fe3O4+CO2(H2O) (1)

　　Fe3O4+CO(H2)=3FeO+ CO2(H2O) (2)

　　FeO+ CO (H2)= Fe+ CO2 (H2O) (3)

　　Fe2O3.TiO2+ CO(H2)= 2FeO.TiO2+ CO2(H2O) (4)

　　2FeO.TiO2+ CO(H2)= FeO.TiO2+ Fe+CO2(H2O) (5)

　　2(FeO.TiO2)+ CO(H2)= FeO.2TiO2+ Fe+CO2(H2O) (6)

　　2.1 原料球團特點及實驗設備

　　鐵精礦主要成分及含量見表1，滿足豎爐直接還原要求的氧化球團主要成分及含量見表2。

　　表1 鐵精礦化學成分/%

TFe	FeO	V₂O₅	TiO₂	SiO₂	CaO	MgO	Al₂O₃	S	P	MnO	Cr₂O₃
54.16	9.91	0.815	16.16	1.69	0.36	0.86	3.25	0.01	0.01	0.26	0.24

表2 氧化球團主要成分及含量/%

TFe	FeO	SiO₂	Al₂O₃	CaO	MgO	V₂O₅	TiO₂	P	S	MnO	Cr₂O₃
53.00	0.29	2.69	3.25	0.37	0.86	0.793	15.73	0.004	0.008	0.259	0.233

　　氧化球團礦主要礦物為赤鐵礦、鐵板鈦礦及脈石，在鐵板鈦礦晶粒中存在較多的鐵板鈦礦微晶片。有少數(shù)的固體脈石存在，在固態(tài)脈石周圍或少數(shù)鐵板鈦礦晶粒之間存在少量的液相。赤鐵礦礦物晶粒連晶較少，孔隙率較高，較多的孔隙相互貫通，形成網(wǎng)狀。含鐵板鈦礦的礦物晶粒上含有較多的微孔，可提高礦石直接還原性。見圖1、圖2。