《基於氯化廢棄物預提釩的釩鈦磁鐵礦冶煉關鍵技術研究》是依託東北大學，由沈峰滿擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於氯化廢棄物預提釩的釩鈦磁鐵礦冶煉關鍵技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：沈峰滿
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
釩鈦磁鐵礦是我國鐵、釩、鈦等多種有價元素的寶貴礦產資源之一。目前，我國處理釩鈦磁鐵礦的主體工業流程是高爐流程，由於高爐流程的資源綜合回收利用率較低，難以適應可持續發展的要求，為此，申請者提出了擬利用工業氯化廢棄物氯化預提釩技術處理釩鈦磁鐵礦，經預提釩後的鐵礦再經過中溫固態還原和高溫熔分等步驟，實現鐵、釩、鈦的綜合回收以及氯化廢棄物無害化的目的。該流程具有如下特點：（1）採用廢棄氯化物作為氯化劑，不但實現了廢棄物的再利用，同時還減輕了氯化廢棄物無害化的負擔；（2）具有高的釩回收率；（3）可以真正實現全面回收釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦等有價元素。本研究擬運用火法冶金研究方法，以冶金學、冶金物理化學以及相圖熱力學分析等理論為依據，結合相關的分析檢測方法，探討氯化提釩、固態還原和渣鐵熔分的反應機理、設計和最佳化工藝參數，為開發新型釩鈦磁鐵礦綜合利用和有效回收氯化廢棄物工藝流程提供理論基礎和堅實的實驗室數據。
結題摘要
針對我國釩鈦磁鐵礦高爐冶煉流程資源綜合回收利用率低，難以適應可持續發展要求的客觀現狀，本課題開展了基於氯化廢棄物預提釩的釩鈦磁鐵礦冶煉關鍵技術研究，研究內容主要包括利用工業氯化廢棄物的釩鈦磁鐵礦氯化預提釩技術、直接還原技術和高溫熔分技術。相關研究成果如下： （1）熱力學計算分析表明，富釩資源通過氯化法提取釩資源礦中的釩元素理論上是可行的，釩礦中釩的價態越高，氯化過程選擇性提取金屬釩的難度就小。 （2）熱力學計算分析表明，選用FeCl2或FeCl3作為氯化劑，當試驗溫度大於800K時，在氯化過程中各金屬氧化物被氯化的優先順序為K2O＞Na2O＞CaO＞MnO＞V2O5；隨著氯化反應溫度的升高，VOCl3的穩定存在區域逐漸縮小；隨著VOCl3分壓的減小，VOCl3的穩定存在區域逐漸擴大。 （3）氯化提釩試驗研究表明：在相同的試驗條件下FeCl3為氯化劑比FeCl2為氯化劑氯化反應提釩率高；相同氯化溫度、氣氛以時間試驗條件下，氯化劑配比較高提釩率相對較高；相同氯化氣氛、配比、溫度以及時間試驗條件下，氧氣氣氛提釩率較高。 （4）熱力學計算分析表明，在1300 K~1600 K範圍內，鐵的氧化物可以被固體C完全還原為金屬鐵且僅能被CO還原為低價氧化物，而鈦的氧化物僅能被固體C還原為低價氧化物且不能被CO還原。因此，控制還原反應在此溫度範圍內，可以實現鐵、鈦的完全分離。 （5）初步探討了釩鈦磁鐵礦含碳球團直接還原過程中的動力學模型，通過計算確定了其還原過程中的限制性環節並計算此環節的反應活化能。 （6）直接還原試驗考察了C/O、還原溫度和還原時間對球團金屬化率的影響：相同溫度時間條件下，較高的C/O更容易獲得較高的金屬化率；相同時間條件下，提高溫度有利於提高球團的金屬化率；反應初期，隨時間的延長球團的金屬化率會提高，之後隨反應氣氛及配碳量的不同，球團的金屬化率水平表現不同。 （7）在高溫熔分試驗階段考察了反應氣氛、熔分溫度和恆溫時間以及滲碳對熔分效果的影響：在前期探索試驗階段，惰性氣體保護條件下，隨著熔分溫度的升高，熔分試樣中鐵連晶逐漸長大；在還原性氣氛及充分滲碳的條件下，可以實現渣鐵的有效分離；SEM-EDX分析顯示金屬樣中大部分為金屬鐵相，並含有一定量的殘碳及硫的夾雜；在還原性氣氛並避免滲碳的條件下，改善熔渣成分及適當延長熔分時間可以實現渣和鐵的分離。
