钒钛磁铁精矿先提钒工艺研究现状及产业化前景分析

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1、钒钛磁铁精矿先提钒工艺研究现状及产业化前景分析摘要：对钒钛磁铁精矿先提钒工艺的研究结果进行了归纳整理，并指出了工艺存在的不足之处；针对工艺的不足，提出了问题的解决方法，并进行了试验验证；通过对改进后的先提钒工艺流程与高炉工艺流程技术经济指标的比较，认为钒钛磁铁精矿先提钒工艺流程具有较好的产业化前景。关键词：钒钛磁铁精矿；先提钒工艺；高炉工艺流程；产业化前景0引言世界上消耗的钒主要是从钒钛磁铁矿生产出来的。从钒钛磁铁矿提取五氧化二钒主要有两种工艺流程[1]：(1)先提钒工艺流程，即直接用钒钛磁铁精矿配加钠盐进行氧化钠化焙烧，提取

2、五氧化二钒；提钒后的铁精矿进一步铁、钛分离。该工艺可回收钒钛磁铁精矿中80%左右的钒，铁和钛也得到充分回收；不足之处是物料处理量大，大规模化生产困难。(2)高炉工艺流程，即通过高炉还原炼铁，使钒随同铁进入铁水，之后再吹炼成钒渣，从钒渣中提取五氧化二钒。该工艺优点是以炼铁为主，附带回收钒渣，五氧化二钒生产成本较低；不足之处是经过高炉还原——转炉提钒——钒渣钠化提钒处理后，钒总收率较低，仅有45%左右；钛在高炉冶炼过程中进入高炉渣，含二氧化钛20%～22%的高炉渣暂未得到合理利用。目前，大多数国家采用的是第二种工艺。为了避免因焦碳

3、质量变化给高炉工艺流程中提钒带来系列问题，也为了更多无高炉和转炉设备的企业能够合理利用钒钛磁铁精矿，充分回收钒钛磁铁精矿中的铁、钒和钛，进行钒钛磁铁精矿先提钒工艺流程的研究显得至关重要。国内科研工作人员曾在1978-1982年期间进行过两次链篦机-回转窑钠化球团焙烧——球团浸出——浸出球团回转窑还原工艺的先提钒工艺流程的工业试验，基本打通了全流程。如今，环保要求日益严格，以前研究的先提钒工艺流程已暴露出很多不完善的地方，需进一步改进。笔者针对钒钛磁铁精矿先提钒工艺中的不足，提出了解决问题的方法，并进行了试验验证；根据改进后的先

4、提钒工艺流程与高炉工艺流程技术经济指标比较，认为钒钛磁铁精矿先提钒工艺流程具有较好的产业化前景。1先提钒工艺研究现状1.1研究现状钒钛磁铁精矿先提钒工艺是第一代以钒钛磁铁精矿为原料回收钒的工艺[2]。国外以钒钛磁铁矿作原料生产钒的工厂主要有芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂、南非以布什维德的钒钛磁铁矿为原科的海维尔德钢钒公司、德兰士瓦合金公司在米德尔堡的瓦帕斯克洛夫厂和联合碳化物公司的费德勒尔厂等，目前已有部分生产厂停产或改用钒渣生产。国内在1978-1982年期间，国家组织国内多家单位共同合作，对攀西地区的钒钛磁铁精矿直接提钒工

5、艺进行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[3]。大量的生产数据和试验结果表明，从钒钛磁铁精矿中直接提钒，钒总收率可达80%左右。国内扩大试验的主要技术参数和指标如下[3]：添加剂种类：硫酸钠添加剂加量：6%～8%焙烧温度：1250～1280℃球团浸出温度：95℃球团浸出时间：3～5h回转窑还原温度：1150℃回转窑还原时间：4.5～7.5h焙烧钒转浸率：85%浸出液V2O5浓度：～10g/l还原金属化率：90%～92%1.2存在的问题国内研究的钒钛磁铁精矿先提钒工艺除了湿法提钒过程中物料处理量大，

6、难于大规模化生产的固有缺点外，其工艺本身还有一些不足之处，具体表现在以下四点：（1）回转窑排放的尾气中含有大量SO2有害气体。钒钛磁铁精矿在造球过程中，添加了6%～8%的无水硫酸钠；钠化球团在高温焙烧过程中，有80%～85%的硫酸钠分解释放出SO2气体随尾气排出；依此计算，以含V2O50.72%的白马钒钛磁铁精矿为原料，每生产1tV2O5要排放4～5.5tSO2气体。（2）球团浸出时间长，能耗高。国内先提钒工艺的扩大试验浸出温度为95℃，浸出时间约为5h；芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂浸出时间更长，在50～70℃左右的水中浸出

7、48h[4]。长时间的高温浸出不仅能耗高，也是该工艺不易大型化的主要原因之一。（3）用于沉钒的浸出液钒浓度低，大量沉钒废水污染环境。国内先提钒工艺扩大试验得到的浸出液含V2O5浓度为10g/l左右，该溶液直接用于沉钒，产生大量的沉钒废水污染环境。（4）浸出后的球团在回转窑还原过程中存在粉化结圈问题。回转窑结圈是由于球团还原过程中粉化、破碎造成的，而球团粉化、破碎又是因还原时球团膨胀造成的。扩大试验虽然采取了措施，但只是将回转窑结圈时间延长至40天左右，未从技术上彻底解决该问题。芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂对浸出后的球团采取的

8、是堆放和按10%的比例掺入烧结矿中。2先提钒工艺的改进1.1钠化添加剂的种类国内钒钛磁铁精矿先提钒工艺采用硫酸钠作为添加剂，主要原因是硫酸钠储量丰富，价格便宜。但在目前的环保要求下，使用硫酸钠作为添加剂，焙烧产生含SO2有害气体的尾气需要处理，这样，使用硫酸钠作为添加剂的成本