攀枝花钒钛磁铁矿钠化球团磁化焙烧时脱硫反应的研究——钒钛磁铁矿铁、钒、钛分离物理化学之四

攀枝花钒钛磁铁矿在用竖炉或回转窑直接还原流程处理时,为了分离和综合提取其中的铁、钒、钛、铬等有益组分,需要加入芒硝(Na_2SO_4)作为添加剂。实验室研究结果表明,一般按铁精矿:芒硝=100:4.5～6(重量比)配比,即可以满足分离铁与提取钒的要求。但在向铁精矿配入如上数量的芒硝后,引起了两个严重问题,即(1)钠盐在氧化球团的     

钒钛磁铁矿直接还原新流程试验

直接还原技术属非高炉制铁领域。是一种以铁精矿复合粘结剂球团为原料，经一步高温过程生产直接还原铁的工艺。由于没有传统钢铁生产流程矿石熔化为铁水、渗碳、然后再脱碳炼钢这个过程，碳耗低、CO2排放少，是一种短流程、低污染、节能降耗的冶金新工艺。我国自上世纪就着手进行非高炉冶炼技术研究，取得了较好的成果。攀枝花钒钛磁铁共生矿富含铁、钒、钛、铬等有价金属，能否用直接还原技术将铁、钒、钛等资源同时回收是钒钛磁铁矿资源高值利用的重大技术问题。上世纪七十年代末，方毅副总理组织科技人员进行了艰苦攻关并取得了大量成果。2000年以来，攀枝花市在非高炉冶炼钒钛磁铁矿研究过程中取得了重大突破，铁、钒、钛等有价元素回收产业化前景良好，资源综合利用取得了长足的发展。今天，将攀枝花市非高炉直接还原技术阶段性工作概括地总结出来，希望各界给予更多的关注和重视。[编者按]     

钒钛磁铁矿直接还原新流程试验(一)

直接还原技术属非高炉制铁领域。是一种以铁精矿复合粘结剂球团为原料,经一步高温过程生产直接还原铁的工艺。由于没有传统钢铁生产流程矿石熔化为铁水、渗碳、然后再脱碳炼钢这个过程,碳耗低、CO2排放少,是一种短流程、低污染、节能降耗的冶金新工艺。我国自上世纪就着手进行非高炉冶炼技术研究,取得了较好的成果。攀枝花钒钛磁铁共生矿富含铁、钒、钛、铬等有价金属,能否用直接还原技术将铁、钒、钛等资源同时回收是钒钛磁铁矿资源高值利用的重大技术问题。上世纪七十年代末,方毅副总理组织科技人员进行了艰苦攻关并取得了大量成果。2000年以来,攀枝花市在非高炉冶炼钒钛磁铁矿研究过程中取得了重大突破,铁、钒、钛等有价元素回收产业化前景良好,资源综合利用取得了长足的发展。今天,将攀枝花市非高炉直接还原技术阶段性工作概括地总结出来,希望各界给予更多的关注和重视。     

攀枝花钒钛磁铁矿球团的“灾难性膨胀”及其消除办法的研究——钒铁磁铁矿钛、钒、钛分离的物理化学之三

铁精矿氧化球团在用气体还原过程的一定阶段都多少要发生一些体积膨胀,其中有些种类的球团产生所谓“灾难性膨胀”。关于某些高品位的铁精矿球团的“灾难性膨胀”问题,国外虽早已有报导,但是以钒钛磁铁矿精矿为原料的球团的还原膨胀问题,还没有研究过。     

高钛型高炉渣中钛、钒资源潜在价值分析

高钛型高炉渣(以下称高炉渣)是高炉冶炼钒钛磁铁矿的产物,与一般高炉渣不同,它是钛、钒资源,不是废渣。一、高炉渣中钛、钒资源概况攀枝花高炉渣中钛、钒资源,来源于钒钛磁铁矿采、选、冶过程。钒钛磁铁矿中约53%的Ti O2和20%的V2O5,经过选矿后以钛磁铁矿物为主转入铁精矿;再经烧结、高炉冶炼富集于高炉渣中。二、高炉渣中Ti O2、V2O5品位高炉渣成分表成分Ti O2V2O5Si O2Al2O3CaO MgO MnO2!~230.23~0.3917.1~19.414.2~15.820~308.0~8.90.3~0.5成分FeO Fe2O3MFe C SC Cr2O3Ca2O3%2.4~2.62.7~2.61~30.4~5.20.00380.0150.00151…     

攀枝花钒钛磁铁矿由以铁、钒利用为主向以钛利用为主转移的理由与途径

攀枝花钒钛磁铁矿是一种含有铁、钒、钛、铬、钴、钪等多种有益元素的共生矿。41年来,其以铁、钒利用为主,取得了较大进展;如今要转向以钛利用为主的理由如下。1、钛的利用远落后于铁、钒利用攀枝花年产钢能力达600万吨,钒制品年生产能力(V2O5)2万吨,铁、钒产品年销售收入200多     

低温氯化法回收钒钛磁铁矿中的钒和钛

本文用热力学分析和实验室试验,对钒—钛渣的氯化过程进行了研究。试验表明,低温氯化是一种有效而又经济的方法,钒和钛的氯化率分别达95%和85%,同时渣的预还原可大大地提高氯化率。     

红格钒钛磁铁矿氧化物相转变及非等温氧化动力学

在对红格钒钛磁铁矿基础特性研究基础上,探讨了其球团氧化过程物相的存在形式和转变过程,并通过热分析法研究了红格矿非等温氧化动力学.结果表明:红格钒钛磁铁矿属于高铬型钒钛磁铁矿,Cr_2O_3的质量分数为1.48%,连晶强度为625 N;主要物相组成为磁铁矿、钛磁铁矿、钒磁铁矿、铬铁矿;温度低于300℃时其氧化速率缓慢;球团氧化过程有价组元物相迁移变化历程为:Fe_3O_4→Fe_2O_3;Fe_2VO_4→(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3;Fe_(2.75)Ti_(0.25)O_4→FeTiO_3→Fe_9TiO_(15);FeCr_2O_4→(Fe_(0.6)Cr_(0.4))_2O_4,Fe_(0.7)Cr_(1.3)O_3,(Cr_(0.15)V_(0.85))_2O_3.红格矿非等温氧化动力学研究表明:当升温速率为10℃/min时,温度在220~380℃,380~500℃和500~800℃时,反应活化能分别为47.02,14.95和30.36 kJ·mol~(-1).     

钒钛磁铁矿提钒新工艺研究

中国对钒钛磁铁矿中钒的利用仍然存在着诸多难题,特别是对于低品位的矿石,传统的高炉-转炉工艺更加难以实现对钒的高效提取利用。针对其钒钛磁铁矿的利用问题,开展了新工艺的探索,通过竖炉煤基还原-电炉熔分工艺进行铁钒分离,从而实现钒资源的综合高效利用。实验结果表明,最佳工艺参数为1 050℃条件下竖炉煤基还原11.5h,海绵铁的金属化率为93%,钒的还原率能够控制在3.5%以下;还原过程中加入3%的硼砂添加剂可以明显改善海绵铁的金属化率,使其提高到98.16%;样品中心部位铁的还原程度要优于边缘部位。     

钒钛磁铁矿球团还原过程的物理化学特点与0.2米~3竖炉试验——铁、钒、钛分离的物理化学之二

根据实验室试验结果,1975年在某厂0.2米~3竖炉上进行了用转化天然气还原钒钛磁铁矿球团的扩大试验。国外用天然气转化的还原气在竖炉中还原金属化球团,虽已在七十年代初期有了工业性生产,但他们都对所用球团的成份有极苛刻的要求,如表1所示。0.2米~3竖炉所用的钒钛磁铁矿球团成份如表2所示。     

钒钛磁铁矿球团氧化焙烧行为和固结特性

研究原料粒度、预热条件和焙烧条件对钒钛磁铁精矿球团预热、焙烧特性的影响。研究结果表明:钒钛磁铁精矿球团难氧化,其预热所需时间长且焙烧温度高;预热时间比普通磁铁精矿球团长10 min、焙烧温度高30℃。在920℃下需预热20 min并在1 250℃下焙烧,预热球和焙烧球强度分别达到400 N/个和2 500 N/个以上。钒钛磁铁精矿中的磁铁矿与钛、镁固熔,导致其氧化速率慢、预热球氧化程度低,不利于球团固结过程的Fe_2O_3结晶长大,使得焙烧球中Fe_2O_3主要以粒状为主、固结强度差。     

钒钛磁铁矿金属化还原-选分-电热熔分新工艺

针对攀枝花钒钛磁铁矿进行了金属化还原-选分-电热炉熔分实验,考察了磁场强度、还原温度、还原时间、配碳比、还原煤粒度对金属化还原及磁选分离效果的影响.实验结果表明,当磁场强度50mT、还原温度1350℃、还原时间60min、配碳比10、还原煤粒度为-75μm时,金属化还原后产物及磁选分离磁性物质、非磁性物质的各项指标最佳,进一步进行电热炉熔分可实现铁钒分离.新工艺达到铁钒钛资源高效分离要求,铁钒钛收得率分别为9507%,7160%和8008%.     

MHA黏结剂在钒钛磁铁矿氧化球团制备中的应用

应用已发明的MHA黏结剂替代膨润土制备钒钛磁铁矿氧化球团,获得质量优良的高炉冶炼原料。研究表明:当MHA用量为0.25%,在预热温度950℃,预热时间10 min,焙烧温度1 250℃,焙烧时间10 min的条件下,获得的预热球团抗压强度为522 N/个,焙烧球团抗压强度为3 702 N/个。与2.0%膨润土球团矿比较,MHA成品球团的抗压强度略低,而TFe品位明显提高1.11%。2种黏结剂球团矿的还原性能指标接近。MHA球团黏结剂在氧化球团矿生产中具有良好的应用前景。     

钒钛磁铁精矿冷固球团催化还原机理

对添加剂催化钒钛磁铁精矿冷固球团直接还原行为进行了详细的研究 ,包括添加剂种类和用量及催化剂催化还原机理 .研究结果表明 :在 1 0 50～ 1 1 0 0℃ ,m(C)∶m(Fe)为 0 .5～ 0 .6 ,还原时间 3h的条件下 ,添加DA 2催化剂与常规的Na2 SO4或Na2 CO3相比 ,钒钛磁铁精矿冷固球团煤基直接还原所得产品的金属化率提高 3 .1 %～ 4 .6 % ;该金属化球团经磨矿磁选进行铁和钒钛分离时 ,所得磁性产品 (直接还原铁粉 )中铁的品位提高 5 .30 %～ 5 .43 % ,非磁性物中TiO2 ,V2 O5 的品位分别提高 2 .76 %～ 3 .87%和 0 .2 7%～ 0 .45 % ,TiO2 ,V2 O5 的回收率分别提高 1 4 .68%～1 3 .0 8%和 4.1 3 %～ 6 .97% .SEM及XPS等微观测试结果表明 :添加剂DA 2的作用机理为加速铁氧化物还原 ,促进铁晶粒的长大 ,降低还原球团中MFe与TiO2 晶粒嵌布的紧密程度 ,从而强化了铁与钒钛的磁选分离     

钒钛磁铁矿直接还原试验研究

在热力学分析的基础上研究了实验室条件下钒钛磁铁矿配煤直接还原的特点,考察了还原机理及还原温度、反应时间和配碳量对金属化率的影响.结果表明:采用直接还原可使钒钛磁铁矿中铁的氧化物优先还原为金属铁,钛仍以氧化物的形态存在;随着温度升高,球团金属化率呈上升趋势,且上升趋势随之减缓;在xC/xO=0.9∶1时,延长反应时间金属化率增加,但反应时间过长金属铁会被再氧化,反应时间控制在20 min为宜;在xC/xO=1.1∶1时,40 min内未出现再氧化现象;低配碳(xC/xO=0.8∶1)时,球团的金属化率随还原时间、还原温度的增加而增加,1 300℃下还原10 min后金属化率即达到了90%以上.     

钒钛磁铁矿直接还原技术探讨

钒钛磁铁矿是一种含铁、钛、钒为主并伴生有少量铬、镍、钴、铂族、钪等多种可综合利用组分的矿物。对钒钛磁铁矿进行开发利用研究的主要国家是南非、俄罗斯、新西兰和中国。南非采用的是回转窑一电炉流程，主要回收铁和钒(震动罐提取钒渣)，电炉钛渣含30％左右二氧化钛，作为铺路或其他原料。新西兰采用的也是回转窑—电炉流程，含二氧化钛28％—32％的钛渣没有利用，只回收了铁和钒(铁水包提钒)。     

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿

碳酸钠辅助碳热还原钒钛磁铁矿工艺具有一步熔炼,高效分离提取钒、钛的优势。然而,碳酸钠在反应中的作用以及反应机理尚未系统研究。 本文在1073–1473 K的反应温度和氩气气氛下,研究了在碳酸钠辅助下钒钛磁铁精矿的碳热还原过程,并通过X射线衍射和扫描电子显微镜研究了反应过程的相转变。研究结果表明,钒钛磁铁矿、石墨和碳酸钠的质量比为100:25:60,温度为1473 K为较好的反应条件。通过研究碳酸钠和钒钛磁铁矿的焙烧过程,发现熔融碳酸钠和酸性氧化物（如Fe₂O₃, TiO₂, Al₂O₃和SiO₂）结合,破坏钒钛磁铁矿的结构,形成富含钠的熔体,同时释放出FeO和MgO。因此,碳酸钠加快了铁氧化物的还原速率。此外,碳酸钠的加入降低了熔渣的黏度,有利于还原铁颗粒的团聚和渣-铁分离。因此,碳酸钠辅助碳热还原是一种具备良好前景的低温处理钒钛磁铁矿的方法。     

含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化

在实验室模拟高炉条件下研究了含钒钛铁矿球团的还原过程,采用X射线衍射仪测定含钒钛铁矿球团在不同还原温度下的物相组成,通过光学显微镜和扫描电镜观察含钒钛铁矿球团还原过程中微观结构变化,并结合能谱分析仪研究氧化物中不同元素的分布状况.含钒钛铁矿球团在还原过程中出现的铁钛分离现象会影响含钒钛铁矿球团的还原性,形成的高钛含量钛铁晶石会增加铁氧化物还原难度.高温时形成的密实金属铁球壳会阻碍内部氧化物的还原,导致还原停滞,从而造成含钒钛铁矿球团高温还原性较差.当内部熔融物滴下时,会提高高炉下部氧势,有利于减少Ti(C,N)的生成.     

高炉冶炼钒钛磁铁矿的理论与实践

高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要困难是由钛渣的特殊性质引起的,它们具有脱硫能力低、熔化性温度高以及高温还原变稠等特点,采用质量良好的原料,严格控制生铁含硅,选择适宜的炉渣碱度是解决高炉冶炼高钛型钒钛磁铁矿的主要措施。     

提钒尾渣碳热还原过程实验

在碳热还原反应热力学分析的基础上,通过球团还原焙烧实验,并结合物相分析和成分分析,对含铬提钒尾渣中金属氧化物的碳热还原过程进行了系统研究。实验结果表明,在不同的还原温度下,铁、铬、钒、锰、钛等有价金属氧化物展现出不同的还原反应特征和富集迁移规律。