含钒钛海滨砂矿利用途径.docx

自 1996 年钢铁产量突破 1 亿吨以来, 我国钢铁产量一直稳居世界第一位。我国钢铁工业的快速发展,导致国内铁矿石原料供应缺口较大, 对铁矿石进口的依存度已超过了 50% ,国内外铁矿石价格也因此暴涨。铁矿石原料供应已威胁到我国钢铁工业的健康发展[1] 。为缓解铁矿石原料供应紧张的矛盾,降低钢铁生产成本,促进钢铁工业的健康发展, 国内各钢铁生产企业近年来都在寻求新的廉价铁矿资源。含钒钛海滨砂矿是一种在海滨地带由河流、波浪、潮汐和海流作用而形成的次生富集砂铁矿, 其主要有用矿物组分为钛磁铁矿, 在亚太地区, 如日本、菲律宾、印度尼西亚、澳大利亚、新西兰分布较广, 其主要特点是储量大、易于采选。目前除新西兰北海岸的含钒钛海滨砂矿通过重选获得含钒钛的铁精矿后,采用回转窑预还原- 电炉法得到小规模利用外, 其他含钒钛海滨砂矿资源尚未利用。含钒钛海滨砂矿由于易于采选, 价格低廉, 引起了我国一些钢铁生产企业的注意, 开始探讨将其作为新的铁矿石资源的可行性。含钒钛海滨砂矿经选矿所获得的铁精矿含钒、钛等组分, 国内只有攀钢和承钢等少数企业具有此种类型矿石的高炉冶炼经验, 已有的研究及生产实践表明, 采用高炉法处理此类矿石, 仅能回收铁和钒, 矿石中的钛进入炉渣因品位低而无法回收, 而且高炉冶炼难度极大。因此, 选择合理的利用途径, 是含钒钛海滨砂矿能否成为我国钢铁工业新的铁矿石资源的关键。由于此类矿石分选所得铁精矿中除铁元素外, 钒和钛的价值也非常可观, 因此, 对钒钛磁铁精矿的合理利用应立足于铁、钒和钛的综合回收。本文将在分析已开发的钒钛磁铁矿综合利用流程的优点及存在问题的基础上, 针对含钒钛海滨砂矿的合理利用途径,提出一些建议和设想。 2 钒钛磁铁精矿综合利用流程研究现状有关钒钛磁铁精矿的综合利用,到目前为止,已经研究和报导的方法有十几种, 其中具有代表性的有高炉法, 回转窑- 电炉法, 钠化提钒- 回转窑- 电炉法, 还原- 磨选法等, 这些方法按各自特点大致可分为高炉法和非高炉法两大类。 高炉法高炉法[2-3] 是最早研究用于处理钒钛磁铁精矿的方法, 高炉法能够回收铁 90% 、钒 80% 、但钛的回收而为 0 。其工艺流程见图 1 所示。该方法是将钒钛磁铁精矿先经造块处理后送高炉冶炼,在高炉冶炼过程中钒大部分被选择性还原进入铁水。钛则进入炉渣。根据高炉渣中 TiO2 的含量,高炉渣可分为低钛型(TiO2<10%) 、中钛型(TiO210%~20%) 和高钛型(TiO2>20%) , 一般随渣中 TiO2 含量的提高, 高炉冶炼的难度加大, 当渣中 TiO2 含量大于 25% 后,高炉法将出现泡沫渣和铁损增加现象,冶炼过程将难以进行[2-3] 。钒钛磁铁精矿含钒铁水含钛炉渣半钢钒渣钢水钢渣图1 高炉法冶炼钒钛磁铁精矿流程高炉法冶炼钒钛磁铁精矿工艺成熟,在俄罗斯下塔吉尔工厂和邱索夫工厂以及我国攀枝花钢铁公司和承德钢铁公司获得工业应用, 能有效的地加收利用矿中的铁、钒,生产规模大,但存在以下问题与不足: (1) 由高炉、烧结、炼焦、热风炉、喷煤等组成的炼铁工艺是一个复杂而又庞大的生产系统, 工艺流程长, 能耗高、污染大。钢铁工业的能源消耗占了世界能耗的 60~70%( 其中烧结约占 10% , 炼焦约占 17%) , 一次性投资巨大。(2) 高炉炼铁必须使用焦碳, 要消耗大量稀缺而昂贵的焦煤资源。(3) 高炉渣中 w(TiO2) 低,目前尚无有效回收方法。(4) 在高炉冶炼条件下,焦炭即作为还原剂,又作为热量来源,导致钒钛磁铁精矿中的 TiO2 易于发生过还原现象,易使高炉渣铁变稠难流,冶炼难度极大。 非高炉法非高炉法按提取元素先后顺序的不同,可分为先铁后钒和先钒后铁流程及铁、钒、钛同时提取流程。 先铁后钒流程先铁后钒流程主要有预还原电炉流程与还原磨选流程 预还原电炉工艺预还原电炉工艺的原理是, 根据钒钛磁铁矿中氧化物还原温度不同, 在还反应器中进行选择性还原。预还原产品在后续的电炉冶炼过程中, 根据钒的走向可分为电炉熔分流程和电炉深还原流程两大类。电炉熔分流程是将钒钛磁铁精矿的还原产品在电炉内熔化分离, 钒和钛富集于渣相, 从渣相钠化提钒后得钛渣或渣深还原提钒。电炉深还原流程是将钒钛磁铁精矿的还原产品在电炉内进行深还原, 使钒进入铁水, 钛富集于渣相, 其原理实际上与高炉法类似, 只是冶炼难度相对降低了。研究表明[3] , 对于电炉熔分流程, 钒的走向控制较困难, 为保证钒进入渣相, 要求电炉熔分时, 必须正确配碳, 合理调整电炉供电功率, 控制加料速度, 准确掌握冶炼终点和及时出渣、出铁, 操作不当, 易产生泡沫渣现象, 操作难度极大。对于电炉深还原流程, 当炉渣中 TiO2 含量大于