我国钒钛磁铁矿资源利用现状
Vol．33，No．102015年10月
中国资源综合利用
ChinaResourcesComprehensiveUtilization●综合利用
我国钒钛磁铁矿资源利用现状
陈露露
（徐州北矿金属循环利用研究院，江苏
徐州
221006）
摘要：我国钒钛磁铁矿资源丰富，蕴藏有丰富的铁、钛、钒资源，具有很高的综合利用价值。介绍了我国钒钛磁铁矿处理的几种工艺，即高炉冶炼流程、直接还原工艺（回转窑、转底炉、微波碳热还原）、钙化焙烧酸浸提钒工艺，指出了不同工艺流程的优缺点，提出了未来钒钛磁铁矿冶炼工艺的发展方向和研究重点。
关键词：钒钛磁铁矿；高炉；直接还原；发展方向中图分类号：X75
文献标识码：A
文章编号：1008－9500（2015）10－0031－03
CurrentSituationofVanadium-titaniumMagnetite
ResourceUtilization
ChenLulu
（XuzhouInstituteofMetalRecycling，Xuzhou
221006，China）
Abstract：Chinaisrichinvanadium-titaniummagnetiteresources，whicharerichiniron，titanium，vanadiumandhavehighutilizationvalue.Thearticleintroducesseveraltopicalstrategiesofvanadium-titaniummagnetiteoretreatmentincludingtheBFprocess,directreductionprocess（rotarykiln，rotaryhearthfurnaceandmicrowavecarbonthermalreduction）andcalciumroasting-leachingprocess，pointsouttheadvantagesanddisadvantagesofthesetechnologicalprocess，putforwardthedevelopmentdirectionandresearchprioritiesofsmeltingprocess.Keywords：vanadium-titaniummagnetite；blastfurnace；directreductionprocess；developmentdirection
表1
攀西地区钒钛磁铁矿的化学成分
wt%
1钒钛磁铁矿分布概况
钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素
矿区TFeTiO2V2O5SiO2Al2O3MgOCaOSNiOCoO
攀枝花39.8013.260.3911.906.545.143.060.610.0240.021
共生的复合矿。地球上钒钛磁铁矿集中分布在少数国家和地区，如南非、俄罗斯和中国等。我国钒钛磁铁矿资源主要分布在四川的攀枝花-西昌地区和河北的承德地区。
攀西地区钒钛磁铁矿资源分布集中，蕴藏量丰富。已探明的矿区共16处，其中大型以上8处；中型6处；小型2处。根据2010年《四川省矿产资源利用现状调查》，已查明钒钛磁铁矿矿石储量
-3.909.163.750.440.1340.031
白马33.797.820.3519.836.5412.213.080.320.0440.022太和33.8815.780.2811.776.695.643.910.690.0100.008
红格38.3814.040.36
河北省承德地区是我国北方钒钛磁铁矿基地，其钒钛磁铁矿探明储存量仅次于攀西地区，位居国内第二位。承德钒钛磁铁矿资源（含铁20%以上）保有储量3．6亿t，其中已列入储量表的钒钛磁铁矿保有储量2．2亿t，含钒地质品位为0．15%～0．5％，含钛地质品位5%～9％，折合V2O5资源量48．4万t、
94.18×108t，主要分布在攀枝花、红格、白马及太和4大矿区。攀西钒钛磁铁矿资源储量巨大，蕴藏有
丰富的铁、钛、钒资源，还伴生有钴、镍、铬、锰、铜、硫、镓、钪、稀土及铂族元素等有益组分，具有很高的综合利用价值［1］。
攀西地区4大矿区钒钛磁铁矿中主要化学成分见表1。
收稿日期：2015－08－11
TiO2资源量1593．26万t［2］。22.1
钒钛磁铁矿利用现状
传统高炉冶炼钒钛磁铁矿流程
在目前处理钒钛磁铁矿的工艺中，高炉炼铁占主导地位。我国的攀钢、承钢以及国外的俄罗斯邱
作者简介：陈露露（1989－），女，安徽宿州人，硕士，助理工程师，从事冶金设计研究工作。
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●综合利用中国资源综合利用第10期
索夫工厂和下塔吉尔厂均使用此法进行钒钛磁铁矿的冶炼［3］。
高炉法冶炼钒钛磁铁矿一般与提钒转炉相结合，具体而言，就是原矿经选矿后的钒钛磁铁精矿经烧结和球团作业，形成钒钛烧结矿和钒钛球团矿进入高炉冶炼。高炉过程中钒的氧化物大部分被还原而富集于铁水，钛则以TiO2的形式进入高炉渣。高炉流程产出的含钒铁水进入转炉提钒，铁水中大部分的钒被氧化进入炉渣中形成含钒炉渣，钒渣经湿法工艺处理，最终成为合格的钒产品。半钢通过炼钢转炉的进一步吹炼而成为钢水。
攀钢钒钛磁铁矿综合利用基本流程见图1。
2.2直接还原
直接还原是指在低于矿石熔化温度下，通过固
态还原，把铁矿石炼制成铁的工艺过程。其产品为直接还原铁（DRI），也称海绵铁。直接还原铁可代替废钢用作炼钢原料，因此直接还原法后续工段通常是电炉炼钢。
2.2.1回转窑冶炼工艺
回转窑工艺的主要原理是铁精矿与固体燃料
（还原剂）与入窑料混合。窑头装有空气或燃料烧嘴进行供热，沿窑身长度方向安装有不同型式的喷嘴喷入空气和补充燃料，以调整CO/CO2比和温度。其目的是将Fe2O3在较低温度下还原成富氏体，在较高温度和较高CO/CO2比值下完成还原［5］。
新西兰钢铁公司和南非海威尔德钢钒公司均采用回转窑直接还原—电炉熔分—提钒工艺，20世纪70~80年代，我国组织了钒钛磁铁矿钢铁冶炼新流程科技攻关，以期实现铁、钒、钛资源综合回收利用，但由于当时工艺、设备水平和市场条件的限制，没有实现工业化生产［6］
2.2.2转底炉冶炼工艺
与其它直接还原方法相比，转底炉冶炼流程的
特点有是物料与炉底相对静止不动，可避免还原过程中严重的膨胀粉化和粘结问题。该工艺还原温度高，达到相同金属化率所需时间短；不仅可以还原高品位铁精矿粉，也可以处理低品位铁矿粉［4］。
我国攀钢研究院刘功国等研究了转底炉直接还原工艺流程，并开展了实验室和工业试验。全流程铁、钒、钛元素回收率分别达到90.77%、43.82%和72.65%［7］。
攀钢于2010年建成年处理10万t钒钛铁精
％
图1攀枝花钒钛磁铁矿综合利用流程
高炉流程下攀枝花钢铁公司冶炼的含钒铁水和高炉渣主要成分（质量分数）以及铁、钒、钛回收率分别见表2和表3［4］。
表2
铁回收率
钒回收率
含钒铁水主要成分
矿的资源综合利用中试线，获得了TiO2含量45％左右的含钛炉渣，及V2O5含量大于12％的钒渣。同年8月完成热负荷试车并进入试验生产阶段，目前运行状态良好。
攀钢中试线工艺流程见图2［6］。
C4.30
表3
Si0.12
Mn0.15
V0.28
Ti0.20
P0.08
S0.06％
9173
高钛型高炉渣主要成分
钛回收率
TFe2.78
MFeCaOSiO2MgOAl2O3TiO2V2O5
2.2.3微波处理钒钛磁铁矿
微波是指频率在0.3～300GHz范围的电磁波，
932.1228.2825.087.7511.9722.010．29
具有可以整体加热物体，且加热速度快、无污染和易于控制等特点。
我国在20世纪80年代开始了微波加热在冶金行业的应用的研究，目前微波加热已用于冶金行业的多个领域［8］。
使用“高炉—转炉”流程来冶炼钒钛磁铁矿，钛进入高炉渣且渣中TiO2含量在25％以下，目前尚无有效的经济手段加以回收利用，从而造成钛资源的浪费。
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第10期陈露露：我国钒钛磁铁矿资源利用现状●综合利用
烧和硫酸酸浸过程的钒、铁等有价组元的损失。研究结果表明，钙化焙烧—酸浸提钒工艺在理论上是可行的。目前实验室研究条件下，钒的浸出率最大可达79.08%，而此时铁的损失率为3.32%。
3结论
就目前的发展状况，断言传统高炉流程和高炉
之外新流程程孰优孰劣还为时尚早。传统高炉炼铁流程生产工艺成熟是不争的事实，但存在无法使用全钒钛矿冶炼以及钛的回收率困难等问题。另外，高炉流程还面临着焦炭资源的短缺和环境的双重压力。
因此开发和改进提高资源综合利用率，降低能耗的新流程十分重要，同时重视与现有流程的结合，寻求优势互补。
参
考
文
献
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图2攀钢中试线工艺流程
2345678910
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重庆大学白承光等［9］对微波碳热还原钒钛磁铁矿微波场中加热行为和还原行为进行了探索性研究，得出了钒钛磁铁矿精矿的重量、添加CaO、煤粉的配加量及煤粉的粒度等因素对样品在微波场中还原过程的影响。
目前微波碳热还原面临的主要问题一是加热过程中材料物性和结构的变化会影响其介电性质，导致微波加热能力不断发生变化，给微波场中温度的准确控制带来困难。另一个不容忽视的问题是其电能转化效率低。当矿石处理量大或产品附加值低时，微波冶金的诸多优势能否足以补偿其电能转化效率低的缺点还有待评估［8］。
2.3钙化焙烧酸浸提钒工艺
钙化焙烧酸浸提钒工艺适用于钛含量高、铁含
量低、不适合直接炼铁的钒钛磁铁矿。铁精矿钙化焙烧法提钒后的渣相可进行配矿炼铁或直接还原提铁。
东北大学和太原钢铁有限公司［10－11］以钒钛磁铁矿为原料，硫酸钙为钙化剂，系统研究了钙化焙
81-86.11
李兰杰，张
力，郑诗礼，等.钒钛磁铁矿钙化焙烧及其酸
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（责任编辑／陈军）
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