钒钛磁铁矿提钒工艺发展历程及趋势

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1、钒钛磁铁矿提钒工艺发展历程及趋势摘要：介绍了钒钛磁铁矿提钒工艺的发展历程及工艺现状，阐述了各种提钒工艺的优点、缺点、主要工艺参数和技术指标，针对现有典型提钒工艺的不足，指出了下一步提钒工艺的研究方向。关键词：钒钛磁铁矿，提钒工艺，发展历程0前言钒是一种重要的合金元素，被称为“现代工业的味精”，广泛应用于钢铁、化工、航空航天等领域。目前工业生产钒产品的主要原料有钒钛磁铁矿、石油灰渣、废钒触媒、铝土矿和石煤等，其中，75%～85%的钒产品来源于钒钛磁铁矿[1]。可见，钒钛磁铁矿在提钒领域具有极其重要的地位。钒钛磁铁矿中的钒是在20世纪初研

2、究发现了钒在钢中能显著改善钢材的力学性能之后才得到工业化开发的[2]。在近80年的研究开发过程中，形成的钒钛磁铁矿提钒工艺主要有三种：第一种是钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺，又称先提钒工艺，是第一代以钒钛磁铁矿为原料主要回收钒的工艺，铁作为副产品[3]；第二种是钒钛磁铁精矿冶炼——铁水提钒——钒渣生产氧化钒工艺，是第二代以钒钛磁铁矿为原料将钒作为副产品回收的工艺，也是目前从钒钛磁铁矿回收钒最主要、经济上最合理的工艺；第三种是钒钛磁铁精矿非高炉冶炼——电炉熔分（或电炉深还原）——熔分渣提钒（或铁水提钒）工艺，该工艺目前还处于试验研

3、究阶段。由于前两种钒钛磁铁矿提钒工艺各有优点和缺点，不是单纯的工艺改进和完善，因此，第二种工艺并没有完全替代第一种工艺，而是以第二种提钒工艺为主，两种提钒工艺共存的方式存在。1钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺（第一代工艺）1.1工艺现状及特点采用钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺的钒制品生产厂主要分布在南非和澳大利亚，全球仍有五六家公司采用该工艺生产氧化钒，其产量约占全球氧化钒总产量的25%～30%[4]。钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺因物料处理量大，仅适用于钒钛磁铁精矿含钒量高（V2O5含量>1.0%），矿石、钠盐添加剂

4、、燃料价格低的情况。为了获得高的钒回收率和较少的钠盐添加剂用量，一般会将钒钛磁铁精矿的粒度控制在很细和SiO2含量很低的水平，如芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂采用三段细磨磁选与水力旋流器组成闭路的细磨精选的选矿工艺，获得的钒钛磁铁精矿粒度-0.074mm占85%～90%，SiO2含量0.4%[5]；梁经冬等以承德钒钛磁铁精矿为原料进行提钒时，将钒钛磁铁精矿进一步磨细，使-0.074mm比例由62%提高到85%，SiO2含量由3.30%降低到1.32%[6]。可见，该工艺对钒钛磁铁精矿粒度和SiO2含量有较高的要求。在1978-1982

5、年期间，国家组织国内多家单位共同合作，以攀西地区的钒钛磁铁精矿为原料，采用钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺开展了实验室试验研究和在3000t/a的中试装置上进行了两次扩大试验。试验结果表明，采用钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺直接提钒，钒总收率可达75%～80%[7]。以承德钒钛磁铁精矿为原料采用该工艺的试验效果与攀西地区的大致相同。与芬兰奥坦梅基厂的钒钛磁铁精矿相比，国内的钒钛磁铁精矿V2O5含量低，SiO2含量相对较高，见表1；采用钒钛磁铁精矿钠化焙烧——水浸提钒工艺提钒，经济指标不理想，再加上提钒后的残渣钠含量高，不利于

6、铁、钛资源的二次利用，因此在国内未得到产业化应用。表1国内、外钒钛磁铁精矿主要化学成分/%名称TFeTiO2V2O5CaOSiO2MgOAl2O3芬兰钒钛磁铁精矿1683.21.120.060.40.240.5芬兰钒钛磁铁精矿2636.51.641.02.51.0-承德钒钛磁铁精矿59.288.000.810.813.301.092.62太和钒钛磁铁精矿55.6013.900.580.472.091.902.60攀枝花钒钛磁铁精矿56.8011.000.591.052.101.422.441.2主要工艺参数及技术指标添加剂种类：Na2

7、O4或者Na2CO3添加剂加量：1.6%～8%焙烧温度：1150～1280℃球团浸出温度：>90℃球团浸出时间：5～48h浸出液V2O5浓度：10～20g/l焙烧钒转浸率：～85%全流程钒收率：75%～80%1.3工艺优点和缺点工艺优点：提钒工艺流程短，钒回收率高。缺点：（1）物料处理量和钠化添加剂消耗量大，基建投资和生产成本高。（2）以硫酸钠为添加剂时存在烟气污染问题；浸出液钒浓度低，废水处理量大。（3）浸出后的球团因含钠高不能进高炉冶炼回收铁，直接还原时球团易膨胀破碎影响还原操作，大量浸出球团中铁、钛资源的二次利用的技术需要进一步

8、研究解决。2钒钛磁铁精矿冶炼——铁水提钒——钒渣生产氧化钒工艺（第二代工艺）2.1工艺现状及特点钒钛磁铁精矿冶炼——铁水提钒——钒渣生产氧化钒工艺是在钒钛磁铁矿冶炼生铁的技术得到解决之后开发出来的；该工艺的开发，使钒钛磁