2.根据权利要求1所述的基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，其中，在步骤(1)中，以所述钒钛磁铁矿的总质量为100%计，其中的TFe含量≥40%，V2O5含量≥0.5%，TiO2含量≥8%。
3.根据权利要求1所述的基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，其中，在步骤(1)中，将所述钒钛磁铁矿经选矿得到铁精粉，再将所述铁精粉进行粒度筛分处理，使200目粒径以下的铁精粉占比达到80%以上，然后将粒度筛分处理后的铁精粉制成生球。
4.根据权利要求1所述的基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，其中，在步骤(1)中，所述铁精粉的总质量为100%计，其中的TFe含量为42%~60%，V2O5含量为0.4%~2.0%，TiO2含量为6%~18%，SiO2含量为2%~5%。
和/或，在步骤(1)中，将所述生球干燥、预热及焙烧是在链篦机-回转窑和/或带式焙烧机中进行的，所述干燥温度为150~350℃，所述预热温度为800~1000℃、时间为10~25min，所述焙烧温度为1100~1280℃、时间为10~25min。
10.根据权利要求1所述的基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，其中，在步骤(3)中，以所述铁水的总质量为100%计，其中的TFe含量为98.0%以上，Ti含量≤0.05%，V含量≤0.01%。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及一种基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，属于钒钛磁铁矿的利用技术领域。
背景技术
[0002]钒钛磁铁矿是重要多金属共生铁矿资源，铁、钛、钒三种有价元素高度共生，主要以复杂固溶体或尖晶石相形式存在，矿物结构致密、解离困难，长期制约其高效综合利用。现有工业流程中，钒钛磁铁矿经磁选获得铁精矿后主要进入高炉—转炉体系炼铁炼钢，铁资源和部分钒资源可得到利用，但高炉渣中TiO2含量一般仅为22%~25%，品位偏低，难以作为高端钛原料，多以低附加值方式利用甚至作为
固废处置，钛资源利用效率较低。与此同时，磁选
尾矿经再选或
浮选可获得钛精矿，但后续电炉熔炼工艺能耗高、对原料条件敏感，选钛尾矿难以进入电炉体系综合利用，进一步限制了钒钛磁铁矿整体TiO2回收率。
[0003]近年来，纯氢冶金技术因以纯氢气替代碳质还原剂、还原副产物为水，在普通铁矿直接还原领域受到广泛关注。然而，对于矿物结构复杂的钒钛磁铁矿体系，现有氢冶金研究多停留在实验或中试阶段，尚难解决传统工艺中铁、钛、钒分离效率低、钛资源高值化利用不足等问题。
[0004]CN113293283A公开了一种钒钛磁铁矿的还原方法。其技术路线为：将钒钛磁铁精矿与碳质还原剂、添加剂及粘结剂混合造球后，先进行微波氧化焙烧，使矿物中低价态钒化合物转化为可溶性的高价钒酸盐;随后通过水浸提钒获得含钒溶液并制备五氧化二钒产品;浸出后的残余球团再经二次包裹、补碳和热处理后，送入直接还原-电炉熔分工序，分离得到铁水与钛渣，从而实现铁、钛、钒三种有价元素的回收利用。该技术通过“氧化焙烧-水浸提钒-再还原-电炉熔分”的多步骤耦合方式，突破传统高炉流程中钛资源难以高值利用的问题，属于典型的碳基还原与多流程串联的钒钛磁铁矿综合利用方案。
[0005]但是，该技术存在以下缺点：其一，该技术以煤粉、焦炭等碳质材料作为还原剂，且需经历氧化焙烧、水浸、二次造球及补碳还原等多个环节，工艺流程长、系统复杂，不仅能耗高，而且在还原过程中不可避免地产生大量CO2，难以满足钢铁工业低碳化、减碳化的发展需求。其二，在球团制备及后续再处理过程中引入碳质还原剂，通过碳包裹或补碳方式使碳源与矿物共存并进入高温冶炼环节。由于碳质还原剂在造球阶段即与钒钛磁铁矿紧密混合，其在高温还原与熔分过程中不可避免地参与渣相形成，碳灰分及伴生杂质进入炉渣体系，导致渣相组成被稀释和复杂化，从而削弱TiO2在渣相中的富集效果，难以稳定获得高品位高钛渣。
[0006]CN110484720A公开了一种链篦机焙烧-气基竖炉预还原-电炉深还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺。该技术以钒钛磁铁矿选矿所得铁精粉为原料，首先通过造球、链篦机干燥与氧化焙烧制备氧化性球团;随后将所述氧化球团热装入气基竖炉，在900~1050℃条件下通入天然气、高炉煤气或焦炉煤气等含碳还原气体进行预还原，获得一定金属化率的预还原球团;最后将预还原球团送入电炉中，在1550~1650℃条件下，通过配加碳质还原剂和熔剂进行深还原与熔分，实现铁、钒进入铁水、钛富集于炉渣相，分别得到含钒铁水和含钛炉渣。所得含钒铁水进一步用于转炉提钒和炼钢，含钛炉渣则进入硫酸法体系提钛，实现对钒钛磁铁矿中铁、钒、钛资源的综合利用。
[0007]但是，该技术存在以下缺点：其一，该技术在电炉深还原与熔分阶段需要额外配加碳质还原剂及熔剂，以实现铁、钒的进一步还原和渣铁分离。由于碳质还原剂及熔剂在高温熔融过程中不可避免地进入炉渣体系，其灰分及伴生杂质会显著改变炉渣成分结构，使渣相中TiO2被稀释并与SiO2、CaO等形成复杂多相体系，导致钛在渣相中的富集度受限，难以稳定获得高品位含钛炉渣。这种依赖外加碳源和熔剂的深还原方式，在一定程度上削弱了钛资源的高值化利用潜力，也增加了后续硫酸法提钛过程中杂质处理的难度。其二，该技术的电炉熔分阶段，为完成铁及钒的最终还原，通常需要维持较低氧势条件。该条件下，TiO2虽以氧化态为主进入渣相，但其稳定性对温度、还原强度和停留时间较为敏感，易随工况波动而发生分配变化，从而影响高钛渣中TiO2品位及成分稳定性。
[0008]因此，现有技术的钒钛磁铁矿冶炼过程中仍然存在以下问题：铁相还原与钛相分离耦合度高、高钛渣品位受限以及碳基还原比例较大。
发明内容
[0009]为解决上述技术问题中的至少之一，本发明的目的在于提供一种基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法。本发明是一种基于纯氢直接还原与熔分炉分离的钒钛磁铁矿冶炼方法。该方法基于纯氢气直接还原与熔分炉物理分离相耦合，通过在竖炉阶段以纯氢气为还原介质完成铁组分的选择性金属化，并在熔分炉中实现铁相与钛相的高效分离，为钒钛磁铁矿资源的清洁高效利用提供了一条可行的技术路径。
[0010]为了实现上述目的，本发明提供了一种基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，其包括以下步骤;
(1)将钒钛磁铁矿经选矿得到铁精粉，然后将所述铁精粉制成生球，再将所述生球经干燥、预热及焙烧，得到氧化性球团;
(2)将所述氧化性球团送入氢基竖炉，以纯氢气为还原剂进行还原，得到金属化球团;
(3)将所述金属化球团送入电熔分炉进行熔融处理，在不外加碳质还原剂的条件下，分离得到铁水和高钒钛渣;
(4)将所述铁水经精炼得到钢水，将所述高钒钛渣作为钒钛资源进行回收。
[0011]本发明至少具有以下有益效果：
本发明通过在竖炉阶段采用纯氢气直接还原，实现了钒钛磁铁矿中铁氧化物的选择性金属化，在还原过程中钛及伴生钒因热力学稳定性较高而稳定保留于氧化态固相中，避免了传统碳基还原条件下钛、钒向铁相迁移的问题，为后续熔分分离创造了有利条件。经氢基还原后的物料进入电熔分炉熔融处理时，铁相与渣相界面清晰、分层稳定，有利于铁水与富钛渣相的有效分离。通过对熔分温度和停留时间的合理控制，钛和钒能够协同富集于炉渣相中，形成含钒高钛渣，TiO2质量分数达到47%以上，显著提高了钛资源的利用价值;同时，铁水中杂质氧化物含量低，熔分过程渣黏度降低、炉况稳定性提高。本发明可减少选矿尾矿的固废排放，实现铁、钒、钛资源的协同回收与高效综合利用，具有良好的工程可行性和推广应用前景。
附图说明
[0012]图1为本发明具体实施方式中的基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法的工艺路线图。
[0013]图2为钒钛磁铁矿进行碳冶炼的基本反应和还原反应热力学计算模型。
[0014]图3为钒钛磁铁矿进行氢还原的基本反应和还原反应热力学计算模型。
具体实施方式
[0015]为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
[0016]需要指出的是，除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明的所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0017]本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，除非另有特别说明，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0018]应当理解的是，术语“包括”、“包含”和/或“含有”在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、组分或其组合的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、组分或其组合的存在或添加。
[0019]在本发明中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本发明中具体公开。
[0020]根据本发明的具体实施方式，本发明提供了一种基于纯氢冶金的钒钛磁铁矿利用方法，如图1所示，其包括以下步骤;
(1)将钒钛磁铁矿经选矿得到铁精粉，然后将所述铁精粉制成生球，再将所述生球经干燥、预热及焙烧，得到氧化性球团;
(2)将所述氧化性球团送入氢基竖炉，以纯氢气为还原剂进行还原，得到金属化球团;
(3)将所述金属化球团送入电熔分炉进行熔融处理，在不外加碳质还原剂的条件下，分离得到铁水和高钒钛渣;
(4)将所述铁水经精炼得到钢水，将所述高钒钛渣作为钒钛资源进行回收。
[0021]在一些实施方式中，在步骤(1)中，以所述钒钛磁铁矿的总质量为100%计，其中的TFe含量≥40%，V2O5含量≥0.5%，TiO2含量≥8%。
[0022]在一些实施方式中，在步骤(1)中，将所述钒钛磁铁矿经选矿得到铁精粉，再将所述铁精粉进行粒度筛分处理，使200目粒径以下的铁精粉占比达到80%以上，优选达到85%以上，然后将粒度筛分处理后的铁精粉制成生球。其中，选矿的方式可以采用本领域常规方式，本发明不对其进行特殊限制。
[0023]在一些实施方式中，在步骤(1)中，所述铁精粉的总质量为100%计，其中的TFe含量为42%~60%，V2O5含量为0.4%~2.0%，TiO2含量为6%~18%，SiO2含量为2%~5%。
[0024]在一些实施方式中，在步骤(1)中，所述生球的粒度为10~16mm。本发明可以采用常规的球团工艺将铁精粉制成生球，在将铁精粉制成生球的过程中，可以加入粘结剂和水。所述粘结剂可以采用本领域常规粘结剂，例如所述粘结剂可以包括膨润土、聚乙烯醇和淀粉等中的一种或两种以上。所述铁精粉、所述粘结剂和所述水的比例也可以由本领域技术人员进行常规调整，例如所述铁精粉和所述粘结剂的质量比为100：(0.5~3)，所述铁精粉和所述水的质量比为100：(6.0~10)。
[0025]在一些实施方式中，在步骤(1)中，将所述生球干燥、预热及焙烧是在链篦机-回转窑和/或带式焙烧机中进行的，所述干燥温度为150~350℃，所述预热温度为800~1000℃、时间为10~25min，所述焙烧温度为1100~1280℃、时间为10~25min。
[0026]在一些实施方式中，在步骤(1)中，所述氧化性球团的抗压强度为2300 N/个以上。该抗压强度能够满足竖炉直接还原的入炉强度要求。
[0027]在一些实施方式中，在步骤(2)中，所述纯氢气中的H2浓度≥90vol.%，优选地，H2浓度≥98vol.%。所述纯氢气可以来自于
电解水制氢得到的纯氢气。
[0028]在一些实施方式中，在步骤(2)中，所述还原的温度为800~1050℃，时间为60~180min。
[0029]在一些实施方式中，在步骤(2)中，所述金属化球团的金属化率为70%~96%。优选地，所述金属化球团的金属化率为92%~96%。
[0030]在本发明的步骤(2)中，将氧化性球团送入氢基竖炉，以纯氢气为还原剂进行直接还原，氧化性球团中的铁氧化物被还原为金属铁，而伴生的钛、钒等难还原组分由于热力学稳定性较高，主要仍以TiO2或固溶体形式稳定保留于固相中，从而获得金属化球团。
[0031]在一些实施方式中，在步骤(3)中，所述熔融处理的温度为1600~1650℃，时间为20~80min。
[0032]在一些实施方式中，在步骤(3)中，以所述铁水的总质量为100%计，其中的TFe含量为98.0%以上，Ti含量≤0.05%，V含量≤0.01%。
[0033]在一些实施方式中，在步骤(3)中，所述高钒钛渣中的TiO2的质量分数为47%以上。
[0034]在本发明的步骤(3)中，在熔融状态下，金属铁因密度较大而下沉形成铁水，而钛氧化物和钒氧化物则进入炉渣相并逐渐富集，从而实现铁水与高钒钛渣的物理分离。通过控制熔分温度与停留时间，使得高钒钛渣中TiO2质量分数大为47%以上，形成适用于后续钒和钛资源利用的高钒钛渣。
[0035]在一些实施方式中，在步骤(4)中，所述精炼是在电炉和/或精炼炉中进行的，所述精炼包括成分调整与净化处理。经精炼后，可以进行连铸等工艺，从而得到绿钢。
[0036]在一些实施方式中，在步骤(4)中，将所述高钒钛渣经冷却、破碎和收集后，作为钒钛资源进行回收。
[0037]在本发明的步骤(4)中，熔分所得铁水送入电炉或精炼炉进行成分调整与净化处理，获得成分和洁净度满足高纯铁或优质钢要求的钢水。熔分过程中形成的高钒钛渣经冷却、破碎后集中收集，其TiO2含量高、成分稳定，且钒以氧化态共存于渣相中，可整体作为钒钛资源进入后续
钛白粉和五氧化二钒的制备工艺中，实现钒钛资源的协同回收与高值化利用。
[0038]通过上述技术方案，本发明在高氢还原控制下实现高金属化率的钒钛还原铁，通过纯氢气还原完成对铁组分的选择性金属化，并在后续高温熔分步骤中实现铁水与高钒钛渣的分离，避免了传统碳基还原过程中渣中的部分钒会被碳还原进入铁水，部分钒仍存在渣中，导致钒的综合利用率低的问题;利用电熔分炉中铁-渣在熔点、密度及氧化还原稳定性方面的差异，实现铁水与富钒、钛的渣相实现有效分离，从而获得铁水与高钒钛渣。本方法可以实现不外配碳源，可避免碳基中带来的灰渣等杂质，实现熔分后渣中钒和钛的含量富集的更高，经济价值更好，为高钒钛渣的形成与稳定富集创造条件，从而实现钒钛磁铁矿中铁、钛资源的清洁分离与高效综合利用。
[0039]在传统高炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺中，由于使用焦炭和煤还原，饱和的碳会把矿石中的钒还原到铁水中，而焦炭、熔剂等富集到渣中，将渣中的钛进行稀释，导致钛资源很难经济性开发。
[0040]钒钛磁铁矿进行碳冶炼的基本反应和还原反应热力学计算如图2所示。由图2可以看出，在高炉冶炼的温度范围内(小于1600℃)，钒氧化和铁氧化物会被碳还原进入铁水，而钛氧化物无法被还原，仍存在于渣中。
[0041]在富氢气基还原工艺中，由于氢还原不带入杂质，因此，钒钛的含量不会被稀释，提高了渣中的钒钛比例，进而获得更高价值。
[0042]钒钛磁铁矿进行氢还原的基本反应和还原反应热力学计算如图3所示。由图3可以看出，在氢还原的温度范围内(小于1200℃)，氢气的还原势低于碳，可以对钒钛磁铁矿进行选择性还原，只还原铁氧化物生产金属铁，而不还原钒氧化物和钛氧化物，仍存在于渣中。
[0043]由此看来，钒钛磁铁矿进行氢气还原后在电熔分炉中进行无碳熔分，可获得更高价值的富集钒钛的炉渣。
[0044]本发明构建了以纯氢气基选择性还原与熔分炉物理分离相耦合的钒钛磁铁矿冶炼路径，其核心机理在于对铁、钒、钛在不同阶段热力学稳定性差异的分级利用，实现多元素的定向分配。
[0045]在竖炉还原阶段，以纯氢气(H2浓度≥90vol.%)作为还原剂，在800~1050℃温度范围内，利用氢还原势低于碳的热力学特性，实现对铁氧化物的优先还原：铁氧化物被还原为金属铁，而钛氧化物(TiO2)及伴生的钒氧化物因还原难度高，在热力学上更为稳定，仍以氧化态或固溶体形式稳定保留于固相中。该过程避免了钛、钒在还原阶段向铁相迁移，为后续渣相富集创造了条件。
[0046]在随后的电熔分炉处理中，本发明不引入任何外加碳质还原剂，仅利用高温(1600~1650℃)熔融条件，使金属铁与含钒高钛渣相在密度、熔点及相稳定性方面的差异充分体现：密度较大的金属铁下沉形成铁水，钛、钒氧化物则进入渣相并协同富集，实现铁水与高钒钛渣的自然分层与稳定分离。由于全程未引入碳质还原剂及其伴生的灰分等杂质，渣相组成未被稀释，钒、钛得以在渣中实现高倍率富集，形成高附加值的含钒高钛渣。
[0047]综上，本发明通过“纯氢气选择性还原+无配碳熔分分离”的工艺路线，实现了纯氢气还原条件下铁的优先金属化、不引入碳质还原剂条件下钒和钛稳定保留于渣相并协同富集，以及铁水与含钒高钛渣的定向产出，提升高钒钛渣中钛氧化物的富集水平与钛资源综合回收率，清晰区别于传统碳基冶炼或配碳深还原工艺中钒、钛易被还原进入铁相、渣相被稀释且难以实现协同富集的问题。
[0048]以下通过实施例具体地说明本发明的技术方案，但本发明并不限于这些实施例，当然可以在本发明的要点的范围内进行各种变形来实施。
[0049]实施例1
[0050](1)选取攀西地区钒钛磁铁矿(以所述钒钛磁铁矿的总质量为100%计，其中的TFe含量≥40%，V2O5含量≥0.5%，TiO2含量≥8%)经磁选工艺所得的铁精粉作为主要原料。所述铁精粉的总质量为100%计，其中的TFe含量为42%~60%，V2O5含量为0.4%~2.0%，TiO2含量为6%~18%，SiO2含量为2%~5%。将所得铁精粉自然干燥后，经球磨调节粒度，使200目粒径以下占比达到约80%。随后向铁精粉中加入适量粘结剂并充分混匀，调节混合料水分，在圆盘造球机中造球，其中，粘结剂为膨润土，铁精粉和粘结剂的质量比为100:1，铁精粉和水的质量比为100:9，造球时间为12min，控制生球粒度为10~16mm。将生球经烘干后，在链篦机-回转窑或带式焙烧机中依次完成干燥、预热和焙烧处理，干燥的温度为300℃，预热的温度为900℃、时间为15min，焙烧的温度为1200℃、时间为25min，得到抗压强度为2300 N/个以上的氧化性球团，氧化性球团的成分如表1所示。
[0051](2)将氧化性球团送入氢基竖炉，通入纯氢气进行直接还原，纯氢气中的H2浓度为99.9vol.%，还原的温度为1050℃、时间为90min，得到金属化球团，还原结束后，将金属化球团经冷却取样分析，其金属化率为92%，其成分如表2所示。可以看出，DRI中TFe含量为63.38%，TiO2含量为16.86%，钛主要以氧化态存在，未进入金属铁相。
[0052](3)将金属化球团作为入炉原料加入电熔分炉，在1630℃条件下进行熔融处理并保温，处理并保温的时间为25min，在不外加碳质还原剂的条件下，金属铁熔融后因密度较大下沉形成铁水，Ti、V等难还原组分主要以氧化物形式进入渣相并富集，实现铁水与高钒钛渣的熔融分离。
[0053](4)熔分结束后，经出渣口排出炉渣并冷却破碎获得高钒钛渣，铁水经铁水包收集后进入后续精炼或电炉工序。
[0054]对所得产物进行化学分析，所得高钒钛渣成分如表3所示，其中TiO2质量分数约为47.0%，V2O5质量分数约为2.3%。以所述铁水的总质量为100%计，其包括以下成分：TFe为98.5%以上，Ti含量≤0.05%，V含量≤0.01%，其余为少量Si、Mn、P、S等杂质。考虑熔分过程飞溅与粉尘损失，最终得到的相应技术指标如表4所示。其中，铁综合利用率为96%，钛综合利用率为95%，钒综合利用率为99%。
[0055]铁综合利用率、钛综合利用率和钒综合利用率采用以下公式计算：
其中，ηV为钒综合利用率;W高钒钛渣为获得的高钒钛渣的质量，V2O5渣%为高钒钛渣中V2O5的含量;W铁精粉为投入的铁精粉的质量，V2O5精粉%为铁精粉中V2O5的含量。
[0058]表1 氧化性球团成分/wt.%
[0059]表2 金属化球团(DRI)成分/%
[0060]表3 高钒钛渣成分/wt.%
[0061]表4 技术指标
[0062]实施例2
[0063](1)选取承德地区钒钛磁铁矿(以所述钒钛磁铁矿的总质量为100%计，其中的TFe含量≥40%，V2O5含量≥0.5%，TiO2含量≥8%)经磁选工艺所得的铁精粉作为主要原料。所述铁精粉的总质量为100%计，其中的TFe含量为42%~60%，V2O5含量为0.4%~2.0%，TiO2含量为6%~18%，SiO2含量为2%~5%。将所得铁精粉自然干燥后，经球磨调节粒度，使200目粒径以下占比达到约80%。随后向铁精粉中加入适量粘结剂并充分混匀，调节混合料水分，在圆盘造球机中造球，其中，粘结剂为膨润土，铁精粉和粘结剂的质量比为100:1.2，铁精粉和水的质量比为100:9，造球时间为12min，控制生球粒度为10~16mm。生球经烘干后，在链篦机-回转窑或带式焙烧机中依次完成干燥、预热和焙烧处理，干燥温度为320℃，预热温度为850℃、时间为18min，焙烧温度为1220℃、时间为25min，得到抗压强度为2300 N/个以上的氧化性球团，氧化性球团的成分如表5所示。
[0064](2)将氧化性球团送入氢基竖炉，通入纯氢气进行直接还原，纯氢气中的H2浓度为99.9vol.%，还原的温度为1030℃、时间为100min，得到金属化球团，还原结束后，将金属化球团经冷却取样分析，其金属化率为96%，其成分如表6所示。可以看出，DRI中TFe含量为69.09%，TiO2含量为18.23%，钛主要以氧化态存在，未进入金属铁相。
[0065](3)将金属化球团作为入炉原料加入电熔分炉，在1620℃条件下进行熔融处理，处理并保温的时间为30min，在不外加碳质还原剂的条件下，金属铁因密度较大而下沉形成含钒铁水，而TiO2等高稳定性氧化物进入炉渣相并逐渐富集，实现铁水与高钒钛渣的熔融分离。
[0066](4)熔分结束后，通过渣口排出炉渣并冷却破碎，获得高钛渣，铁水经铁水包收集后用于后续钢铁冶炼工序。
[0067]对所得产物进行化学分析，如表7所示，结果表明，高钒钛渣中TiO2质量分数达到56.1%。以所述铁水的总质量为100%计，其包括以下成分：TFe≥98.0%，Ti≤0.05%，V≤0.01%，其余为少量Si、Mn、P、S等杂质。经物料衡算，如表8所示，铁、钒和钛的综合利用率分别达到95%、98%和99%以上，实现了承德钒钛磁铁矿中铁、钛、钒资源的高效分离与综合利用。
[0072]对比例1
[0073]本对比例与实施例1基本相同，区别在于：步骤(2)中，将所述氧化性球团送入氢基竖炉，以焦炉煤气(H2浓度约为60vol.%，其余为CO、CH4等)替代纯氢气作为还原剂进行还原，还原温度为950℃、时间为120min，其余条件与实施例1相同。
[0074]结果表明，由于焦炉煤气中含有CO等碳基还原组分，还原过程中部分钒氧化物被还原进入铁相，同时还原产物中残留少量碳。后续熔分阶段虽未外加碳质还原剂，但金属化球团中带入的碳在熔分过程中参与反应，导致高钒钛渣中TiO2质量分数降低至约43.6%，V2O5质量分数降低至1.5%。且铁水中钒含量升高，钒在渣中的富集效果显著下降，以所述铁水的总质量为100%计，其包括以下成分：TFe为95.0%，C为1.6%，V为0.32%，Ti为0.06%。铁综合利用率约为95%，钛综合利用率约为91%，钒综合利用率约为89%。
[0075]对比例2
[0076]本对比例与实施例1基本相同，区别在于：步骤(3)中，将金属化球团送入电熔分炉进行熔融处理时，额外添加占金属化球团总质量2%的焦粉作为碳质还原剂，其余条件与实施例1相同。
[0077]结果表明，由于外加碳质还原剂，熔分过程中部分钛、钒被还原进入铁水，同时焦粉灰分进入渣相，导致渣相组成被稀释。所得高钒钛渣中TiO2质量分数降低至约40.8%，V2O5质量分数降至约0.9%。并且所得铁水中钒含量升高，以所述铁水的总质量为100%计，其包括以下成分：TFe为94.7%，C为3.8%，V为0.58%，Ti为0.10%。铁综合利用率约为96%，钛综合利用率约为87%，钒综合利用率约为83%。且渣中杂质含量高，后续提钛难度增大。
[0078]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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编辑：北方有色网
来源：中冶京诚工程技术有限公司
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