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1、钮钛磁铁精矿先提锐工艺研究现状及产业化前景分析摘 要：对钿钛磁铁精矿先提帆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的地方; 针对工艺的不足，提出了问题的解决方式，并进行了实验验证：通过对改良后的先提帆工艺流程与 高炉工艺流程技术经济指标的比较，以为帆钛磁铁精矿先提帆工艺流程具有较好的产业化前景。关键词：帆钛磁铁精矿；先提帆工艺：高炉工艺流程；产业化前景0引言世界上消耗的锐主若是从钮钛磁铁矿生产出来的。从车凡钛磁铁矿提取五氧化二机要 紧有两种工艺流程：（1）先提供工艺流程，即直接用钢钛磁铁精矿配加钠盐进行氧化钠 化焙烧，提取五氧化二铀；提供后的铁精矿进一步铁、钛分离。该工艺可回收机钛
2、磁铁 精矿中80%左右的钢，铁和钛也取得充分回收；不足的地方是物料处置量大，大规模化 生产困难。（2）高炉工艺流程，即通过高炉还原炼铁，使机随同铁进入铁水，以后再吹 炼成钢渣，从锐渣中提取五氧化二钢。该工艺优势是以炼铁为主，附带回收机渣，五氧 化二锐生产本钱较低：不足的地方是通太高炉还原一一转炉提供一一电凡渣钠化提钮处置 后，钮总收率较低，仅有45%左右；钛在高炉冶炼进程中进入高炉渣，含二氧化钛20% 22%的高炉渣暂未取得合理利用。目前,大多数国家采纳的是第二种工艺。为了幸免因焦碳质量转变给高炉工艺流程中提钗带来系列问题，也为了更多无高炉 和转炉设备的企业能够合理利用锐钛磁铁精矿，充分回收钢
3、钛磁铁精矿中的铁、机和钛, 进行锐钛磁铁精矿先提钮工艺流程的研究显得相当重要。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 球团浸出一一浸出球团回转窑还原工艺的先提钢工艺流程的工业实验，大体打通了 全流程。现在，环保要求日趋严格，以前研究的先提帆工艺流程已暴露出很多不完善的 地址，需进一步改良。笔者针对钢钛磁铁精矿先提锐工艺中的不足，提出了解决问题的方式，并进行了实 验验证；依照改良后的先提锐1：艺流程与高炉工艺流程技术经济指标比较，以为机钛磁 铁精矿先提钗工艺流程具有较好的产业化前景。1先提机工艺研究现状研究现状钗钛磁铁精矿先提钗工艺是第一代以钢钛磁铁精矿
4、为原料回收钮的工艺。国外以 锐钛磁铁矿作原料生产钗的工厂要紧有芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂、南非以布什 维德的锐钛磁铁矿为原科的海维尔德钢钢公司、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，目前已有部份生产厂停产或改用钢渣生 产。国内在1978-1982年期间，国家组织国内多家单位一起合作，对攀西地域的孤钛磁 铁精矿直接提钮工艺进行了实验室实验研究和在3000t/a的中试装置上进行了两次扩大 实验。大量的生产数据和实验结果说明，从钢钛磁铁精矿中直接提锐，钢总收率可达 80笑左右。国内扩大实验的要紧技术参数和指标如下：添加剂种类：硫酸钠添加剂加量：6与8%焙烧温
5、度：12501280C球团浸出温度：95球团浸出时刻：35h回转窑还原温度：1150回转窑还原时刻：焙烧锐转浸率：85%浸出液VQ浓度：10g还原金属化率：90%92%存在的问题国内研究的锐钛磁铁精矿先提锐1：艺除湿法提锐进程中物料处置量大，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的地方，具体表此刻以下四点：(1)回转窑排放的尾气中含有大量S0,有害气体。机钛磁铁精矿在造球进程中，添 加了 6%8%的无水硫酸钠；钠化球团在高温焙烧进程中，有80%85%的硫酸钠分说明 放出S0;气体随尾气排出；依此计算，以含%的白马钢钛磁铁精矿为原料，每生产 It VQ要排放4SO：气体。(2)球
6、团浸出时刻长，能耗高。国内先提锐工艺的扩大实验浸出温度为95C,浸 出时刻约为5h；芬兰的奥坦梅基厂和莫斯塔瓦拉厂浸出时刻更长，在5070C左右的 水中浸出48h：，长时刻的高温浸出不仅能耗高，也是该工艺不易大型化的要紧缘故之（3）用于沉锐的浸出液钢浓度低，大量沉钮废水污染环境。国内先提供工艺扩大 实验取得的浸出液含浓度为10g左右，该溶液直接用于沉锐，产生大量的沉铀废 水污染环境。（4）浸出后的球团在回转窑还原进程中存在粉化结圈问题。回转窑结圈是由于球 团还原进程中粉化、破碎造成的，而球团粉化、破碎乂是因还原时球团膨胀造成的。扩 大实验尽管采取了方法，但只是将回转窑结圈时刻延长至40天左右，
7、未从技术上完全 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是堆放和按10% 的比例掺入烧结矿中。2先提钢工艺的改良钠化添加剂的种类国内钢钛磁铁精矿先提供工艺采纳硫酸钠作为添加剂，要紧缘故是硫酸钠储量丰硕, 价钱廉价。但在目前的环保要求下，利用硫酸钠作为添加剂，焙烧产生含SO二有害气体 的尾气需要处置，如此，利用硫酸钠作为添加剂的本钱优势将得不到表现。为了幸免S0二 有害气体的产生，改良后的先提车凡工艺采用碳酸钠作为添加剂。别离以碳酸钠和硫酸钠 为添加剂，锐钛磁铁精矿RO,%、SiO*为原料进行实验，取得电凡转浸率与焙烧温度的关 系见图lo50%40% 10501100115
8、0120012501300焙烧温度/% % % o o O 8 7 6 %、错必辨定图1钮转浸率与焙烧温度的关系从图1能够看出，以 硫酸钠为添加剂时，锐转 浸率随焙烧温度的升高而 增大，焙烧温度达到 1200以后，钢转浸率增 加幅度较小，进一步提高 焙烧温度至1250c，机转 浸率达到最大，为机以碳 酸钠为添加剂，焙烧温度 为U50C时，钢转浸率大 体达到最大，为机以碳酸 钠为添加剂的钠化球团焙烧温度比以硫酸钠为添加剂的钠化球团低约100o由此可见，以碳酸钠为添加剂，不仅能够幸免产生大量含so。有害气体的尾气，还 能够适当降低钠化球团的焙烧温度，降低生产本钱。熟料浸出一一钢溶液富集工艺国内先提
9、钢工艺扩大实验采纳球团浸出，浸出时刻长；取得的浸出液匕。5浓度仅为 10g/l左右，直接沉钢将产生大量的沉钢废水。改良后的先提钏,工艺采纳焙烧熟料湿球 磨、粉料浸出的方式，可大大缩短浸出时刻；浸出液通过离子互换或萃取的方式使锐浓 度取得富集；离子互换或萃取后的余液返回湿球磨和洗涤匚序循环利用；钠离子富集后 采纳结晶的方式处置后再循环，部份返回造球工序利用；富集后的供溶液以沉淀供酸钙 的方式沉锐，如此，体系中的水取得充分循环，可幸免大量废水的产生。提锐残渣的处置方式国内先提钢工艺扩大实验对浸出后的球团采纳回转窑还原，只是将回转窑结圈时刻 延长至40天左右，未从技术上完全解决该问题，国外采取堆存的
10、方法。为了幸免浸出 后的球团在还原进程中粉化结圈，改良后的先提锐工艺以浸出后的粉料（或进一步磨细） 为原料，采纳流态化的方式进行还原。用白马锐钛磁铁精矿提锐后的粉料进行还原探讨实验，实验结果说明，在还原温度 为900C时，铁还原率达到92%,且物料未显现粘结现象。有研究结果说明：关于气基 还原法，在700c恒温Imin,小于40 Hm的铁矿粉的还原率就可达到90%。由此能够推 断，用流态化的方式还原浸出后的铁精矿可行。锐钛磁铁精矿SiO,含量要求先提锐工艺对锐钛磁铁精矿原料中SiO,含量有必然的要求，SiO,含量太高，不仅利 用的钠化添加剂比例会增加，相应形成的低熔点物质也会阻碍钿的浸出。有研
11、究结果说 明巴 当钮钛磁铁精矿中的Si。含量大于%时，随着焙烧时刻的延长和焙烧温度的提高, SiO：将对钢转浸率产生明显阻碍。在其它条件相同的情形下，对同一矿区不同Si0含量的机钛磁铁精矿进行硫酸钠添 加剂加入量焙烧实验，实验结果见图2、不同矿区的锐钛磁铁精矿钠化焙烧时碳酸钠 加入量与SiO,含量的关系见图3。比较图2中的两条曲线 能够看出，采纳磁选的方式 使钢钛磁铁精矿中的SiO2含 量从%降低到%时，在锐转浸 率维持不变的情形下，硫酸 钠添加剂的加入量可由5% 减少至3%,大大减少了添加 剂的用量。由图3可见，对不同矿 区的钗钛磁铁精矿，碳酸钠 添加剂的加入量随Si。：含量 的增高而增大；
12、尤其是SiO, 含量超过以后,添加剂加入 量随SiO2含量的增高而增加 的更快。综上所述，为了减少添 加剂的用量，降低生产本钱, 应尽可能降低钗钛磁铁精矿 中的SiO,含量；另外，磁选 有利于锐钛磁铁精矿中锐品 位的提高。100%90%80%70%60%50%40%30%876543210012345678 添加剂加量图2钮转浸率与添加剂加量的关系01234Si。2含量/%图3碳酸钠加入量与铁精矿Si。2含量的关系3先提钢工艺产业化前景分析产品质量及收率(1)锐：产品质量可达GB 3283-87标准的98以上牌号；假设孤以孤酸钙形式沉 淀，那么锐酸钙可知足电凡铁冶炼的要求。湿法提钮工业生产钢总
13、收率可达75%80%。流 态化还原后的铁精矿用电炉对铁、钛分离并进一步还原后，有10%13%的钮进入铁水。 钢总收率达到88%90%。(2)钛：电炉熔分取得的钛渣(理论计算)TiO： 49%, FeO 10%, MFe %, V 骗能够与钛精矿按必然比例混合后作为硫酸法钛白原料利用。钛收率约97%o（3）铁：取得的铁水可直接用于炼钢；少部份含钿铁水可作为转炉提车凡的冷却剂。 铁回收率约95%。先提锐工艺环保状况改良后的先提锐匚艺流程中，废水在系统中循环，大体实现废水零排放或排放极少 量离子互换树脂或萃取剂处置液：整个工艺取得铁水和钛渣，无废渣产生；废气主若是 二氧化碳，该废气通过碱性循环液吸收
14、后排空。综合评判，以为该工艺大体能够知足产 业化环保要求。与高炉工艺流程的技术经济指标比较钢钛磁铁精矿先提钗工艺流程与高炉工艺流程的技术指标及特点对照见表1。表1先提供工艺流程与高炉工艺流程的技术指标及特点0先提锐工艺流程高炉工艺流程88%90%钢收率/%43%45%其中有10%13%进入铁水97%钛收率/%钛进入高炉渣，暂未得到合理利用产品为TiO二49%的钛渣特点湿法提锐物料处理量大,生产成本高钢渣提供成本低;钛未得到利用由表1能够看出，与高炉工艺流程相较,先提车凡工艺流程供、钛回收率窗，电凡钛磁铁-64681012141618V205市场价格/万元图4钮、钛回收利润与市场价格的关系2 9
15、 6 3IX精矿中的锐、钛 能够取得充分 利用。TiO： 49%的钛渣0每生产It 五氧化二锐，同 时能够回收39吨,按目前钛 精矿900元/吨 价钱计算，可取得毛利润约万元。在钛渣市场价钱不变的情形下，锐钛磁铁精矿用先提锐工艺流程提机、钛和高炉工 艺流程提锐时的利润与五氧化二锐的市场价钱关系见图4。山图4可见，先提锐工艺流程锐收率按75%计，VQ市场价钱在8万元/吨以上时， 湿法提锐部份有利润；V:05市场价钱在万元/吨以上时，先提钗工艺流程湿法提钏产生 的利润高于高炉工艺流程提锐产生的利润。与高炉工艺流程提孤产生的利润相较，只要 V:05市场价钱在万元/吨以上，先提钮工艺回收锐和钛产生的总
16、利润就高于高炉工艺流 程。近几年来，国内钢产品的市场价钱一直较好。2005年1月至2020年8月期间，国 内五氧化二钢的市场价钱见图5。图5 2005年-2008年五氧化二钢市场价格050505050505 4 4 3 3 2 2 1 1同5定冬於后由图5可见，自2005年以来，五氧化二钢价钱一直在11万元以上，大部份时刻处 于更高的价位。结合先提锐工艺流程和高炉工艺流程的技术指标比较、回收孤钛利润比较和五氧化 二锐的市场价钱能够取得，先提机工艺流程产业化，经济上可行。综合以上分析以为，钮钛磁铁精矿先提钮工艺流程产业化，技术经济上可行，产业 化前景较好。由于湿法提锐部份物料处置量大，能耗相对较
17、高，因此，不宜大规模化生产。该工 艺能够作为无高炉和转炉的企业综合利用锐钛磁铁精矿的选择。4结论(1)锐钛磁铁精矿先提锐工艺可充分回收铁、钢和钛，钮总收率为88%90%,钛收 率为97%左右，远远高于高炉工艺流程的机、钛收率。(2)锐钛磁铁精矿先提钢工艺改良后，废水在系统中循环，可实现废水零排放或 极少量水处置后达标排放；废气经碱性循环液吸收后排空，整个工艺能够知足产业化环 保要求。(3)改良后的先提锐工艺流程产业化，技术经济上可行。在目前原辅材料价钱条件 下，只要五氧化二孤市场价钱不低于万元/吨，先提钢工艺回收钮、钛的总利润高于高 炉工艺流程回收锐的利润。(4)先提锐工艺能够作为无高炉和转炉的企业综合利用锐钛磁铁精矿的工艺。由于 湿法提锐部份物料处置量大，能耗相对较高，因此，不宜大规模化生产。