D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.11.016 第33卷第11期 北京科技大学学报 Vol.33 No.11 2011年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2011 钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究 陈德胜2,3》 宋波)王丽娜23》齐 涛2，》回王伟菁2,3》 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)湿法治金清洁生产技术国家工程实验室，北京100190 3)中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程院重点实验室，北京100190 ☑通信作者，E-mail:tqgreen(@home.ipe.ac.cn 摘要通过在钒钛磁铁精矿中添加还原煤粉和少量添加剂，研究了还原温度、还原时间和添加剂等因素对钒钛磁铁精矿金 属化率的影响，并对添加剂强化还原机理进行了探讨.结果表明：还原温度、还原时间、碳铁摩尔比及添加剂对金属化率的影 响较大.在还原温度1200℃、还原时间120mi的条件下，未添加添加剂时金属化率最高可达84.5%：添加质量分数3.0% Na,C0,或CaF2的条件下，钒钛磁铁精矿的金属化率可以分别达到96.5%和93.3%. 关键词钒钛磁铁精矿：直接还原：添加剂：金属化率 分类号T℉533.1 Direct reduction and enhanced reduction of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates CHEN De--sheng2.》,SONG Bo》,WANG Li--na2,QI Tao2回，WANG Wei-jing2》 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)National Engineering Laboratory for Hydrometallurgical Cleaner Production Technology,Beijing 100190,China 3)Key Laboratory of Green Process and Engineering,Institute of Process Engineering,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China Corresponding author,E-mail:tqgreen@home.ipe.ac.cn ABSTRACT Vanadium-bearing titanomagnetite concentrates were reduced isothermally by adding pulverized coal and additives. Some factors which influence the metallization degree,such as reaction temperature,reaction time,C-to-Fe molar ratio and additives, were investigated.The enhanced reduction mechanism of additives was also discussed.The results show that reaction temperature,re- action time,C-to-Fe molar ratio and additives have great effect on the metallization degree.Under the condition of the reaction tempera- ture of 1200C and the reaction time of 120min,the maximum metallization degree is 84.5%without any additive.Using NaCO,or CaF2 as an additive,the reduction of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates can be promoted.With the addition of 3.0% Na,CO,or CaF2,the metallization degree of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates can reach up to 96.5%and 93.3%after the samples are heated at 1 200 C for 120 min,respectively. KEY WORDS vanadium-bearing titanomagnetite:direct reduction;additives:metallization degree 我国四川攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁和矿资 生，给钒钛磁铁精矿的冶炼带来了一定的困难·-习 源，目前已探明的储量达46.4亿t,其中钒(V20)、 多年来，国内外研究人员在这方面进行了大量的研 钛(Ti02)各有1475万t、5.93亿t,分别占全国钒、 究工作.目前钒钛磁铁矿的利用途径主要有高炉和 钛储量的87.0%、94.0%.同时，钒钛磁铁矿中还含 非高炉两大类.采用传统的“高炉一转炉”流程的主 有其他一些有价元素，如铬、钴、镓和钪，因此其综合 要有我国的攀钢集团有限公司和承德钢铁集团公 利用的价值很大，但是该矿藏是复合共生矿，其矿物 司，俄罗斯的下塔吉尔工厂和邱索夫工厂围.此工 成分比普通铁矿要复杂得多，且铁、钛和钒紧密共 艺流程仅回收铁和钒，大部分钛进入高炉渣中，而且 收稿日期：2010-1202 基金项目：国家自然科学基金资助项目(51004091：51090380：21006115)；中国科学院知识创新工程重要方向项目(KGCX2-YW-214):国家重 点基础研究发展计划资助项目(2007CB613501)第 33 卷 第 11 期 2011 年 11 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 11 Nov． 2011 钒钛磁铁精矿直接还原反应行为及其强化还原研究 陈德胜1，2，3) 宋 波1) 王丽娜2，3) 齐 涛2，3) 王伟菁2，3) 1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2) 湿法冶金清洁生产技术国家工程实验室，北京 100190 3) 中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程院重点实验室，北京 100190 通信作者，E-mail: tqgreen@ home． ipe． ac． cn 摘 要 通过在钒钛磁铁精矿中添加还原煤粉和少量添加剂，研究了还原温度、还原时间和添加剂等因素对钒钛磁铁精矿金 属化率的影响，并对添加剂强化还原机理进行了探讨． 结果表明: 还原温度、还原时间、碳铁摩尔比及添加剂对金属化率的影 响较大． 在还原温度 1 200 ℃、还原时间 120 min 的条件下，未添加添加剂时金属化率最高可达 84. 5% ; 添加质量分数 3. 0% Na2CO3 或 CaF2 的条件下，钒钛磁铁精矿的金属化率可以分别达到 96. 5% 和 93. 3% ． 关键词 钒钛磁铁精矿; 直接还原; 添加剂; 金属化率 分类号 TF533. 1 Direct reduction and enhanced reduction of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates CHEN De-sheng1，2，3) ，SONG Bo 1) ，WANG Li-na2，3) ，QI Tao 2，3) ，WANG Wei-jing2，3) 1) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) National Engineering Laboratory for Hydrometallurgical Cleaner Production Technology，Beijing 100190，China 3) Key Laboratory of Green Process and Engineering，Institute of Process Engineering，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100190，China Corresponding author，E-mail: tqgreen@ home． ipe． ac． cn ABSTRACT Vanadium-bearing titanomagnetite concentrates were reduced isothermally by adding pulverized coal and additives． Some factors which influence the metallization degree，such as reaction temperature，reaction time，C-to-Fe molar ratio and additives， were investigated． The enhanced reduction mechanism of additives was also discussed． The results show that reaction temperature，re￾action time，C-to-Fe molar ratio and additives have great effect on the metallization degree． Under the condition of the reaction tempera￾ture of 1 200 ℃ and the reaction time of 120 min，the maximum metallization degree is 84. 5% without any additive． Using Na2CO3 or CaF2 as an additive，the reduction of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates can be promoted． With the addition of 3. 0% Na2CO3 or CaF2，the metallization degree of vanadium-bearing titanomagnetite concentrates can reach up to 96. 5% and 93. 3% after the samples are heated at 1 200 ℃ for 120 min，respectively． KEY WORDS vanadium-bearing titanomagnetite; direct reduction; additives; metallization degree 收稿日期: 2010--12--02 基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 51004091; 51090380; 21006115) ; 中国科学院知识创新工程重要方向项目( KGCX2--YW--214) ; 国家重 点基础研究发展计划资助项目( 2007CB613501) 我国四川攀西地区蕴藏着丰富的钒钛磁铁矿资 源，目前已探明的储量达 46. 4 亿 t，其中钒( V2O5 ) 、 钛( TiO2 ) 各有 1 475 万 t、5. 93 亿 t，分别占全国钒、 钛储量的 87. 0% 、94. 0% ． 同时，钒钛磁铁矿中还含 有其他一些有价元素，如铬、钴、镓和钪，因此其综合 利用的价值很大，但是该矿藏是复合共生矿，其矿物 成分比普通铁矿要复杂得多，且铁、钛和钒紧密共 生，给钒钛磁铁精矿的冶炼带来了一定的困难［1 － 2］． 多年来，国内外研究人员在这方面进行了大量的研 究工作． 目前钒钛磁铁矿的利用途径主要有高炉和 非高炉两大类． 采用传统的“高炉—转炉”流程的主 要有我国的攀钢集团有限公司和承德钢铁集团公 司，俄罗斯的下塔吉尔工厂和邱索夫工厂［3］． 此工 艺流程仅回收铁和钒，大部分钛进入高炉渣中，而且 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.11.016