1中冶長天國際工程有限責(zé)任公司2.國家燒結(jié)球團(tuán)裝備系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心3.中南大學(xué) 資源加工與生物工程學(xué)院

　　1引 言

　　釩鈦磁鐵礦是一種以鐵、鈦、釩元素為主，并與多種有價元素共生的復(fù)合鐵礦，作為稀有金屬，釩鈦用途十分廣泛，因此釩鈦磁鐵礦具有非常高的綜合利用價值[1]。世界釩鈦磁鐵礦豐富，其儲量接近全球鐵礦石原礦儲量的1/4，主要集中分布在南非、俄羅斯、中國、等少數(shù)幾個國家和地區(qū)，探明儲量超過400億t[2]。我國釩鈦磁鐵礦資源主要分布在四川攀枝花-西昌地區(qū)、河北承德地區(qū)、陜西漢中地區(qū)、湖北鄖陽等地區(qū)，已探明儲量98.3億t，遠(yuǎn)景儲量達(dá)300億t以上，儲量和開采量居全國鐵礦的第三位。其中，攀西地區(qū)探明的保有儲量為93.9億ｔ，預(yù)測儲量為117.75億ｔ，約占全國各類鐵礦總儲量的1/5，占世界釩鈦磁鐵礦儲量的1/4，釩、鈦儲量分別占全國已探明儲量的87%和94.3%，分別居世界第三位和第一位[3]。釩鈦磁鐵海砂礦屬于釩鈦磁鐵礦中的一種，儲量豐富，有數(shù)百億噸，主要分布在日本、新西蘭、印度尼西亞、菲律賓、馬來西亞、澳大利亞等國家。

　　為了使釩、鈦資源得以利用，從20世紀(jì)20年代開始，前蘇聯(lián)、挪威、南非等國拉開了釩鈦磁鐵礦綜合利用的序幕，對釩鈦磁鐵礦的分選和冶煉問題進(jìn)行了研究，我國在這方面的研究工作始于1958年攀西釩鈦磁鐵礦資源的開發(fā)[1,4,5]。目前，國內(nèi)外針對釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用包括兩個步驟，對礦石的分選以及對分選產(chǎn)品的冶煉，其中，釩鈦磁鐵礦的選礦技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，而對于如何通過后續(xù)的冶煉使鐵、釩、鈦資源均得到高效的利用還難以實現(xiàn)，因此，釩鈦磁鐵礦開發(fā)利用的難點(diǎn)和主要工作在于先進(jìn)冶煉工藝的研發(fā)以及工業(yè)化的應(yīng)用。從上世紀(jì)50年代到現(xiàn)在，中國在釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用方面取得了顯著成績，但總體開發(fā)利用程度還很低，資源浪費(fèi)嚴(yán)重，且部分鈦資源尚需進(jìn)口，攀西地區(qū)釩鈦磁鐵礦資源在以鋼鐵為主導(dǎo)的生產(chǎn)工藝中，目前鈦和釩的回收利用率不高，鐵、釩、鈦的回收利用率分別為70％、47％和15％-20％[6]。研究和報導(dǎo)表明，國內(nèi)外對釩鈦磁鐵礦利用的方法有十幾種，其中具有代表性的流程有高爐-轉(zhuǎn)爐流程，還原-熔分流程，鈉化提釩-還原-熔分流程，還原-磨選流程等，這些流程按各自特點(diǎn)大致可分為高爐法和非高爐法兩大類，本文將介紹相關(guān)流程，通過對比和分析各流程的特點(diǎn)為今后提高中國釩鈦磁鐵礦資源的綜合利用水平，盡快實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化提供參考。

　　2現(xiàn)有處理工藝現(xiàn)狀及存在的問題

　　2.1高爐法

　　高爐法是最早用于處理釩鈦磁鐵精礦的工業(yè)化方法，工藝流程如圖1所示。該方法是將釩鈦磁鐵精礦造球團(tuán)或燒結(jié)后送入高爐中進(jìn)行冶煉，在冶煉過程中大部分釩被還原進(jìn)入含釩鐵水，而鈦幾乎全部進(jìn)入高爐渣。含釩鐵水再經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉，使大部分釩被選擇性氧化進(jìn)入渣相，得到半鋼和含釩鋼渣。半鋼在轉(zhuǎn)爐中進(jìn)一步脫碳而成鋼水，用于生產(chǎn)合金鋼等，而含釩鋼渣用于制取釩系產(chǎn)品。

　　普遍認(rèn)為爐渣中TiO2含量小于16%時，高爐冶煉才有可能。超過此含量時，高爐爐缸堆積、渣鐵分離不好、焦比高、生產(chǎn)效率低。到目前為止，世界上只有俄羅斯、中國攀鋼及承德鋼鐵掌握了大規(guī)模冶煉釩鈦磁鐵礦的技術(shù)。其中，攀鋼為高鈦渣冶煉、承德為中鈦渣冶煉、俄羅斯為低鈦渣冶煉，冶煉難度攀鋼最大。

　　高爐法冶煉釩鈦海砂礦配入量較低，一般為10%以下。燒結(jié)中配入過多的釩鈦海砂礦將導(dǎo)致燒結(jié)礦冷態(tài)強(qiáng)度和低溫還原粉化性能變差，無法滿足高爐正常冶煉要求；高爐冶煉條件下，由于冶煉溫度過高，導(dǎo)致釩鈦海砂礦中的TiO2發(fā)生過還原現(xiàn)象，使?fàn)t渣、鐵液變稠，流動性差，冶煉難度加大；且高爐渣中鈦含量僅為20%左右，目前尚無有效的回收利用方法，導(dǎo)致大量爐渣丟棄或填埋，造成鈦資源浪費(fèi)，并對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

　　2.2非高爐法

　　(1)還原-熔分流程

　　根據(jù)冶煉過程釩的走向，可分為電爐-熔分流程和電爐-深還原流程兩大類。電爐-熔分流程如圖2所示，該流程是將釩鈦磁鐵精礦的還原產(chǎn)品在電爐內(nèi)熔化分離，釩和鈦富集于渣相，從渣相鈉化提釩后得鈦渣或渣深還原提釩。電爐-深還原流程是將釩鈦磁鐵精礦的還原產(chǎn)品在電爐內(nèi)進(jìn)行深還原，使釩進(jìn)入鐵水，鈦富集于渣相，其原理實際上與高爐法類似，只是冶煉難度相對降低了。無論是電爐-熔分流程還是電爐-深還原流程，釩鈦磁鐵礦還原產(chǎn)品的金屬化率一般都在60％~80％之間。

　　我國在攀西釩鈦磁鐵礦綜合利用中對電爐-熔分流程和電爐-深還原流程都進(jìn)行過深入研究。從試驗研究結(jié)果來看，上述流程均可獲得鐵回收率大于90％，釩回收率大于70％，鈦渣TiO2品位在50%~60%的結(jié)果。與高爐法相比，含鈦爐渣TiO2品位有所富集，但這種品位的鈦渣對于生產(chǎn)鈦制品而言，并不是優(yōu)質(zhì)原料。此外，對于電爐-熔分流程，釩的走向控制較困難，為保證釩進(jìn)入渣相，要求電爐熔分時，必須正確配碳，合理調(diào)整電爐供電功率，控制加料速度，準(zhǔn)確掌握冶煉終點(diǎn)和及時出渣、出鐵，操作不當(dāng)，易產(chǎn)生泡沫渣現(xiàn)象，操作難度極大。對于電爐-深還原流程，當(dāng)爐渣中TiO2含量大于30%后，爐渣將變得粘滯，冶煉過程無法進(jìn)行。由于我國高爐法應(yīng)用得較好，回轉(zhuǎn)窯-電爐法與高爐法相比沒有明顯的優(yōu)勢，因而在我國未獲應(yīng)用。

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