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(tuán)股份有限責(zé)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(jià)值[1]。利用現(xiàn)有的礦物加工方法和傳統(tǒng)的“燒結(jié)-高爐煉鐵-轉(zhuǎn)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(shí)現(xiàn)鐵、釩、鈦等有價(jià)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(dǎo)致大量資源浪費(fèi)和環(huán)境嚴(yán)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(diǎn)在冶金資源綜合利用方面具有一定的技術(shù)優(yōu)越性，現(xiàn)有含釩鈦的鐵精礦(以下稱(chēng)釩鈦鐵精礦) 的直接還原技術(shù)主要有轉(zhuǎn)底爐法和回轉(zhuǎn)窯法。必須實(shí)施還原煤工藝，勢(shì)必將煤中的一部分灰分帶入電爐，最終進(jìn)入爐渣，導(dǎo)致渣量增加，使得鈦渣TiO2品位低[2]，冶煉電耗升高等問(wèn)題。

　　氣基豎爐直接還原應(yīng)用于釩鈦磁鐵礦綜合利用，可避免還原劑灰分和添加劑對(duì)還原產(chǎn)品的污染，減少產(chǎn)品熔化分離時(shí)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(jià)組元的回收率。釩鈦鐵精礦氧化球團(tuán)氣基豎爐直接還原模擬試驗(yàn)研究結(jié)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(tuán)，為電爐熔分分離鐵釩鈦提供原料。

　　2 氣基直接還原反應(yīng)原理

　　氧化球團(tuán)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(yīng)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(tuán)特點(diǎn)及實(shí)驗(yàn)設(shè)備

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

 　　表1 鐵精礦化學(xué)成分/%
 

 
1-鐵板鈦礦;2-赤鐵礦;3-固態(tài)脈石
圖1 球團(tuán)礦顯微照片(反光)

黑色-孔洞
圖2 球團(tuán)礦顯微照片(反光)