攀钢钒钛磁铁矿资源综合利用现状与发展

Mn < 0101
TFe < 01055
K2 O < 012
N a2O < 110
S < 0105
第 2期 邓 君等 : 攀钢钒钛磁铁矿资源综合利用现状与发展
85
图 2 钒钛磁铁矿入炉比例与渣中 TiO 2 含量之间的关系 F ig12 R e la tio n sh ip be tw e e n p ropo rtio n o f va na d ium - be a ring tita nom a gne tite in bu rde n a nd TiO 2 co n te n t in s la g
钒钛磁铁矿是一种铁 、钒 、钛等多种有价元素 共生的复合矿 ,主要分布在我国的攀西 、承德和马 鞍山地区 ,其中攀西地区的保有储量达 100 亿 t 以上 [ 1 ] ,是我国最大的钒钛磁铁矿矿床 ,具有很 高的综合利用价值.
从世界范围看 ,目前已开采并经选别的钒钛 磁铁精矿 ,依据其矿种特性的不同 ,主要有三种用 途 ,一是用作高炉炼铁的原料 ,回收铁和钒 ,如中 国攀钢和承钢 、前苏联下塔吉尔钢厂等. 二是用作 回转窑直接还原的原料 ,后步经电炉熔化还原回 收铁和钒 ,如南非 H ighveld和新西兰钢铁公司等 ; 三是精矿中 TiO2 含量很高 ,用作电炉冶炼高钛渣 的原料 ,主要目的是回收钛 ,铁作为副产品回收 , 如加拿大 Q IT等 [ 2 ]. 无论是哪种用途 ,都没有实 现钒钛磁铁矿中铁 、钒 、钛的同时回收利用 ,从而 造成资源浪费. 因此 ,研究钒钛磁铁矿的铁 、钒 、钛 同时回收利用技术 ,实现资源的深度开发与充分
24138
100
112 选铁尾矿中钛的回收 钒钛磁铁原矿中有 46%左右的 TiO2 进入选
铁尾矿 ,攀钢通过在尾矿抛尾前增加二次选矿流 程 ,回收了其中约 28%的钛 ,钛精矿产量达到 280 ～300 kt/ a,成为世界上唯一的一家从选铁尾矿中 回收钛的企业. 尾矿选钛产出的钛精矿主要成分 见表 7.
利用 ,具有重要意义.
1 钒钛磁铁矿利用现状
攀钢目前对钒钛磁铁矿的利用主要是采用高 炉流程冶炼 [ 3 ] ,回收了铁和钒 ,钛以 TiO2 形式进 入高炉渣且含量低 ( TiO2 的质量分数在 22%左 右 ) ,没有回收利用. 选矿尾矿经二次选别 ,回收 了其中部分的钛 ,选出的钛精矿作为钛白生产原 料. 现流程下 ,铁 、钒 、钛的走向及回收利用情况见 图 1.
第 6卷第 2期 2007年 6月
材 料 与 冶 金 学 报 Journal of M aterials and M etallurgy
Vol16 No12 June 2007
攀钢钒钛磁铁矿资源综合利用现状与发展
邓 君 , 薛 逊 , 刘功国
(攀钢集团 攀枝花钢铁研究院 , 四川 攀枝花 , 617000)
摘 要 : 阐述了攀钢钒钛磁铁矿的利用现状 , 指出了高炉流程冶炼钒钛磁铁矿的不足. 在此基础 上 , 针对钒钛磁铁矿特点和提高元素回收率的目标 , 提出了今后实现铁 、钒 、钛全面回收利用的钒 钛磁铁矿资源综合利用发展方向. 关键词 : 钒钛磁铁矿 ; 综合利用 ; 回收率 中图分类号 : TF 521 文献标识码 : A 文章编号 : 167126620 (2007) 0220083204
钛回收率
质量分数
93
表 2 高钛型高炉渣主要成分 Ta b le 2 M a in com po ne n ts o f h igh tita n ium - be a ring B F s la g
TFe 2178
M Fe 2112
CaO 28128
SiO2 25108
M gO 7175
A l2O3 11197
( Panzhihua Iron & Steel Research Institute, Pangang Group, Panzhihua 617000, China)
Abstract: The current utilization situation of vanadium - bearing titanomagnetite at PANGANG is rep resented in this paper. The disadvantage of blast furnace flow for vanadium - bearing titanomagnetite is pointed out. On the basis of the above, aim ing at its characteristics and imp roving recovery rates of elements, the develop ing direction of comp rehensive utilization of vanadium - bearing titanomagnetite is put forward to realizing the recoveries of iron, vanadium , and titanium all together. Key words: vanadium - bearing titanomagnetite; comp rehensive utilization; recovery rate
Curren t situa tion and developm en t of com prehen sive utiliza tion of vanad ium - bear ing titanomagnetite a t PANGANG
DENG Jun, XUE Xun, L IU Gong2guo
含钒铁水经转炉提钒处理 ,获得钒渣和半钢. 半钢直接送炼钢转炉进行炼钢 ,钒渣经水法提钒 进一步处理 , 制得片状 V2 O5 , 半钢 、钒渣和片状 V2 O5 的主要 成分 及回 收率 分别 见表 3、表 4 和 表 5.
由于钒钛磁铁矿品位低 , TFe含量仅 53%左 右 ,考虑到高炉利用系数 、焦比以及炉渣性能等因 素的影响 ,采用全钒钛磁铁矿冶炼在经济上是不 适宜的 ,而且也不会显著提高炉渣中 TiO2 含量. 不同的钒钛磁铁矿入炉比例与炉渣 TiO2 含量的 关系见图 2.
从图 1可见 ,现流程下 ,从钒钛磁铁原矿到钢 坯 、片状 V2 O5 和钛白产品 ,铁 、钒 、钛元素的回收 率分别为 60% , 39%和 10%. 高炉流程中 ,钛完全 没有回收 ,比较而言 ,钛回收率明显偏低. 111 高炉冶炼钒钛磁铁矿的元素回收率
上个世纪 60～70年代 ,我国成功攻克普通高
目前 ,从高炉渣中提取回收钛的技术大致可 分为三种 ,一是传统的酸浸流程 [ 4 ] ,为了降低处 理成本 ,使用废酸或低浓度酸解技术 ,废酸液可循 环使用 ,也可以作为钢铁厂内部循环水的处理剂 使用. 采用该工艺 ,一方面可以显著降低处理成 本 ,另一方面充分利用了生产过程产生的废酸 ,同 时节约了废酸和废水的处理费用. 二是“高温炭 化 ,低温氯化 ”处理工艺 [ 5 ] ,以高钛型高炉渣为原 料 ,采用火法冶金处理方法 ,在高温下首先进行高
质量分数
TiO2 48102
表 7 钛精矿主要成分
Ta b le 7 M a in com po ne n ts o f ilm e n ite sep a ra te d from iro n o re ta iling s
TFe 31100
FeO 34150
M Fe /
CaO 0163
M gO 6114
P
99
3150
< 0105
< 0110
< 0103
< 0105
0107
% S 0102
表 4 转炉提钒的钒渣主要成分 Ta b le 4 M a in com po ne n ts o f va na d ium s la g p ro duc ing from BO F va na d ium re co ve ry
收稿日期 : 2007204220. 作者简介 : 邓君 (1970— ) , 女 , 四川广安人 , 攀钢集团工程师 , E - mail: dengj@panyan1cn
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材 料 与 冶 金 学 报 第 6卷
图 1 现流程下攀钢钒钛磁铁矿的回收利用率 F ig11 R e co ve ry ra te s o f va na d ium - be a ring tita nom a gne tite ba se d o n the cu rre n t flow a t P a nga ng
%
矿物名称 攀钛透辉石
钙钛矿 富钛透辉石 镁铝尖晶石 重钛酸镁 碳氮化钛
石墨 铁珠 原渣
质量分数
5819 2017 518 316 111 110 012 817 100
TiO2 品位 15147 55181 23161 7122 73156 95174
TiO2 分布率 37187 48102 5169 1108 3136 3198
炉冶炼钒钛磁铁矿的技术难关 ,为攀钢的建设 、生 产奠定了技术基础. 近 40年来 ,攀钢高炉冶炼钒 钛磁铁矿的技术经济指标不断优化 ,利用系数不 断升高 ,焦比持续下降 ,铁水质量也日趋改善 ,取 得了良好的经济效益和社会效益. 钒钛磁铁矿高 炉冶炼过程中 ,铁和钒大部分还原进入铁相 ,形成 含钒铁水 ,钛绝大部分以 TiO2 形式留存于渣相 , 由于渣中 w ( TiO2 )仅为 22%左右 ,高炉渣中的钛 一直没有得到回收利用 ,对于钒钛磁铁矿而言 ,是 很大的遗憾. 目前高炉冶炼的含钒铁水和高炉渣 主要成 分 以 及 铁 、钒 、钛 回 收 率 分 别 见 表 1 和 表 2.
炉渣的炭化 ,将其中的 TiO2 转变为 TiC和 TiN ,然 后在 较 低 温 度 下 氯 化 , 将 TiC 和 TiN 转 变 为 TiC l4 ,通过进一步的精制 ,获得硫酸法钛白或氯 化法钛白的优质原料. 根据现有技术 ,高炉渣炭化 率可达到 90%以上 ,目前关键是如何降低生产能 耗 ,使之具备经济优势 ,实现规模化生产. 三是高 炉渣“再冶再选 ”工艺技术 ,针对高炉渣中含钛物 相多且分散 、粒度细小的特点 ,通过冶金方法促进 高炉渣中的钙钛矿长大 ,然后通过选矿方法选出 其中的钛 ,达到钛富集的目的. 采用该方法处理 , 钙钛矿粒度可由原来的 10 μm 长大到 40 μm 左 右 ,经选矿后 , TiO2 品位可由目前的 22%提高到 40%左右. 但存在处理时间长 、产品品位低等不 足 ,尚需进一步研究解决. 212 表外矿综合利用
TiO2 22101
% V2 O5 0129
质量分数
表 3 提钒后半钢主要成分 Ta b le 3 M a in com po ne n ts o f sem i - s te e l a t the e nd o f va na d ium re co ve ry
铁回收率
C
Si
Mn
V
Ti
质量分数
钒回收率 81
TFe 28150
CaO 1128
SiO2 12145
V2 O5 16168
%
表 5 片状 V2 O 5 主要成分
Ta b le 5 M a in com po ne n ts o f V2 O 5 fla ke s
%
钒回收率
质量分数
80
V2 O5 > 98150
SiO2 < 0105
从图 2可见 ,即使采用全钒钛磁铁矿冶炼 ,炉 渣中 TiO2 含量也只能达到 30%左右 ,对于目前技 术水平而言 ,提取回收其中的钛仍然是有难度的.
目前攀钢高炉渣中的 w ( TiO2 )为 22%左右 , 无法回收的根本原因在于 :一是 TiO2 含量低 ,采 取常规的酸浸方法处理 ,成本高 ,经济上不合理.
表 1 含钒铁水主要成分 Ta b le 1 M a in com po ne n ts o f va na d ium - be a ring ho t m e ta l
铁回收率 钒回收率
C
质量分数
91
73
4130
Si 0112
Mn 0115
V 0128
Ti 0120
P 0108
% S 0106
SiO2 2181
A l2O3 1121
% V2 O5 < 011
2 钒钛磁铁矿综合利用的发展方向
211 高炉渣提钛技术 对于高炉流程而言 ,铁和钒得到了大部分的
回收 ,只有高炉渣中的钛没有回收利用. 因此 ,研 究开发高炉渣中钛的提取回收技术 ,作为高炉流 程的重要补充 ,提高钛的回收利用水平 ,具有重要 意义.
二是炉渣中含钛物相多且分散 ,粒度细小 ,机械分 选方法难以奏效. 高炉渣中含钛物相及分布情况 见表 6.
表 6 高炉渣中钛的分布物相及含量
Ta b le 6 M ine ra l p ha se s d is tribu tio n a nd
TiO 2 co n te n t in B F s la g