钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原—电炉熔分新工艺的实验研究

论文摘要

钒、钛是我国重要的战略资源,钒钛磁铁矿资源的高效利用已列入国家中长期科技发展规划。由于钒钛磁铁矿具有“贫”、“细”、“散”、“杂”的结构特点,利用现有的矿物加工方法和传统的“烧结—高炉炼铁—转炉提钒—半钢炼钢”冶炼工艺流程获得的钛渣的活性和钒渣的品位较低,很难实现铁、钒、钛等有价组元的高效化回收。这种现状制约了我国钒钛磁铁矿资源的综合利用以及当地经济的发展,导致了大量资源的浪费和环境的严重污染。针对当前钒钛矿冶金流程资源利用率低、环境负荷高等核心问题,本文提出了钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺。首先,在确定合理球团生产工艺的基础下,以钒钛磁铁矿为原料制备了氧化球团,并检测了其相关性能；其次,模拟气基竖炉还原工艺条件,进行了氧化球团直接还原实验研究,考察了不同还原温度和气氛下球团的还原行为和还原膨胀性能；最后,将还原后球团在高温碳管炉内熔分,并与“高炉法”相比较,考察了新工艺的技术可行性。通过本研究,可以得出以下结论：（1）以钒钛磁铁精矿为原料,配加1%膨润土,在1250℃下焙烧20min后所制备氧化球团冶金性能良好,具有较高的还原后强度和优良的还原膨胀性能,可满足气基竖炉直接还原工艺要求；（2）随还原温度的升高和还原气氛中H2含量的增加,氧化球团的还原速率逐渐增大,还原温度和还原气氛中CO含量越高,球团的还原膨胀率越大；（3）将还原后球团置于石墨坩埚中,在1600℃碳管炉内熔分后,可实现钛渣和含钒生铁的高效分离；（4）熔分后产物钛渣中Ti02含量为39.52%,且活性较好；含钒生铁中钒含量为0.482%,收得率高达84.256%,明显高于高炉法,气基竖炉直接还原-电炉熔分新工艺是钒钛磁铁矿高效清洁化利用的有效途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究课题的提出
• 1.3 研究目的及意义
• 1.4 研究内容
• 第2章 文献综述
• 2.1 钒钛磁铁矿资源特点
• 2.2 钒钛磁铁矿综合利用技术现状
• 2.2.1 钒钛磁铁矿选矿技术
• 2.2.2 钒钛磁铁矿高炉法综合利用
• 2.2.3 钒钛磁铁矿非高炉综合利用
• 2.3 世界和我国直接还原概况及发展趋势
• 2.3.1 世界直接还原概况
• 2.3.2 我国直接还原概况
• 2.4 气基竖炉直接还原流程介绍
• 第3章 钒钛磁铁矿氧化球团的制备
• 3.1 钒钛磁铁矿造球工艺
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 球团矿生球的制备
• 3.1.3 生球的干燥
• 3.1.4 生球性能检测
• 3.2 钒钛磁铁精矿球团矿的焙烧
• 3.2.1 球团的焙烧
• 3.2.2 焙烧温度和焙烧时间对球团抗压强度的影响
• 3.2.3 钒钛磁铁氧化球团焙烧机理研究
• 3.3 膨润土配量对钒钛磁铁氧化球团性能的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 钒钛磁铁矿球团气基竖炉直接还原实验研究
• 4.1 气基竖炉直接还原过程
• 4.2 实验设备
• 4.3 还原条件的确定
• 4.3.1 还原温度的选择
• 4.3.2 还原气氛的选择
• 4.3.3 实验方法及步骤
• 4.3.4 实验结果及讨论
• 4.4 本章小结
• 第5章 电炉熔分及新工艺可行性分析
• 5.1 电炉熔分
• 5.1.1 实验设备
• 5.1.2 实验方法及步骤
• 5.1.3 实验结果及分析
• 5.2 钒钛磁铁矿直接还原-电炉熔分新工艺可行性分析
• 5.2.1 新工艺的优点
• 5.2.2 新工艺技术可行性分析
• 5.2.3 新工艺经济效益和环境效益分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 论文统计