李森蓉1,2,李建濤1,周強(qiáng)1,唐恩1,汪朋1

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　　釩鈦磁鐵礦是一種以釩、鈦、鐵元素為主，多種有價(jià)元素（鎳、鈷、鉻、銅等）共生的復(fù)合礦，綜合利用價(jià)值較高。我國釩鈦磁鐵礦資源主要分布在攀西、承德、遼寧、陜西等地區(qū)。本文針對國內(nèi)某礦區(qū)釩鈦磁鐵精礦高釩低鈦的資源特點(diǎn)，研究釩鈦磁鐵礦直接還原-熔分提釩工藝，通過煤基豎爐對釩鈦磁鐵礦進(jìn)行選擇性還原，促進(jìn)鐵氧化物還原并抑制釩氧化物還原，然后通過熔分使釩進(jìn)入釩渣，達(dá)到鐵釩分離的目的。釩鈦磁鐵礦是一種以釩、鈦、鐵元素為主，多種有價(jià)元素（鎳、鈷、鉻、銅等）共生的復(fù)合礦，綜合利用價(jià)值較高。

　　目前釩鈦磁鐵礦的主要處理方法有高爐-轉(zhuǎn)爐法、直接還原磨選法和直接還原-電爐法。高爐-轉(zhuǎn)爐法流程長，工藝復(fù)雜，依賴焦煤資源；直接還原磨選法需解決釩鈦磁鐵礦深度還原及鐵晶粒長大等技術(shù)難題；直接還原-電爐法通過對釩鈦磁鐵礦進(jìn)行選擇性還原，促進(jìn)鐵氧化物還原并抑制釩氧化物還原，然后通過熔分使釩進(jìn)入釩渣，尤其適合處理高釩低鈦釩鈦磁鐵礦，達(dá)到鐵釩分離的目的。

　　本文針對國內(nèi)某礦區(qū)釩鈦磁鐵精礦高釩低鈦的資源特點(diǎn)，研究釩鈦磁鐵礦選擇性還原-熔分鐵提釩工藝，對整個(gè)工藝的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行了深入研究。

　　1實(shí)驗(yàn)原料及研究方法

　　1.1 實(shí)驗(yàn)原料及樣品制備

　　實(shí)驗(yàn)用釩鈦磁鐵精礦成分如表1所示。

　　實(shí)驗(yàn)前，釩鈦磁鐵礦經(jīng)過風(fēng)干、按一定比例混入粘結(jié)劑并充分混勻、壓制成3~4cm橢球，壓好的球在干燥箱內(nèi)進(jìn)行干燥。

　　1.2研究方法及裝置

 
　　圖1 實(shí)驗(yàn)路線圖
    fig 1 Experiment flow chart

實(shí)驗(yàn)流程主要包括煤基還原和熔分兩個(gè)主要部分，實(shí)驗(yàn)路線圖如圖1所示，。煤基還原過程是將制好的干燥球團(tuán)與還原劑混合裝罐后放置于煤基還原爐內(nèi)，在給定的還原溫度和還原時(shí)間下還原，還原完成后經(jīng)篩分得到海綿鐵。熔分是將還原得到的海綿鐵壓制成型后，放入小型中頻爐內(nèi)進(jìn)行熔分，熔分完成后出爐冷卻，得到釩渣和鋼錠。實(shí)驗(yàn)主要是設(shè)備如圖2所示。

 

　　2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

　　2.1熱力學(xué)計(jì)算

　　釩鈦磁鐵精礦的物相主要為鈦磁鐵礦、鈦鐵礦、赤鐵礦和硅酸鹽鐵礦，對其在直接還原條件下可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行研究，根據(jù)各反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自能計(jì)算化學(xué)反應(yīng)開始溫度，結(jié)果如表2所示。

　　從表中可以看出，在還原氣氛條件下，F(xiàn)e2O3、Fe3O4、FeO的還原開始溫度分別為898℃、875℃和774℃，還原溫度要求均不高。而存在于鐵板鈦礦和鈦鐵礦中的鐵氧化物較難還原，溫度高于864℃時(shí)，才開始還原出金屬鐵。釩鈦磁鐵礦中的釩以釩尖晶石的形式存在，當(dāng)溫度高于1066℃時(shí)，釩尖晶石中的釩氧化物被還原為VO；當(dāng)溫度高于1073℃時(shí)，開始還原生成VC；溫度高于1395℃時(shí)，開始還原生成V。在有液態(tài)鐵存在時(shí)，由于V和Fe在固液相都無限互溶，這會大大改善V還原的熱力學(xué)條件，溫度高于1087℃時(shí)，就開始還原生成V。因此，在煤基豎爐還原過程中，為使鐵氧化物充分還原，而抑制釩氧化物還原，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，還原溫度應(yīng)控制在1066℃以下。

　　2.2煤基豎爐還原實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

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