3 復(fù)合礦的綜合利用.ppt

1、冶金資源的綜合利用、冶金與能源學(xué)院劉曉、赫貝利uniteduniversityschoolofmetallurgyandenergy，三、復(fù)合礦的綜合利用、3.1中國復(fù)合礦的資源3.1.1復(fù)合礦的概念是指產(chǎn)生兩種以上有益的元素體是我國鐵元素礦石資源的(1)正效應(yīng)：復(fù)合礦因?yàn)榇嬖诟痹?，礦石的經(jīng)濟(jì)價(jià)值大大提高。 (2)負(fù)效應(yīng)：復(fù)合礦中有益的元素體相互干擾作用，復(fù)合礦的提取工藝也更加復(fù)雜。 中國復(fù)合礦有貧困、細(xì)、散、雜四大特征。 1 )貧困、貧困礦資源多，品位普遍低。 2 )細(xì)小，礦物晶體粒子的嵌布細(xì)小。 3 )散、有用礦物稀疏地分散在礦石中，難以分離富集； 4 )結(jié)構(gòu)復(fù)雜，礦物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，組成復(fù)雜

2、。 3.1.2從中國復(fù)合礦的特征、3.1.3中國含鐵元素復(fù)合礦資源類型、中國鐵礦資源的成因類型劃分，中國含鐵元素復(fù)合礦資源共7種復(fù)合礦類型、數(shù)十種礦種。 1巖漿礦床2接觸說明熱液礦床3火山侵入活動(dòng)相關(guān)的鐵元素礦4堆積鐵元素礦5堆積變質(zhì)鐵元素礦6風(fēng)化淋濾型鐵元素礦7高溫?zé)崴畯?fù)合鐵元素礦、3.1.4中國典型的含鐵元素復(fù)合礦、3.1.4.1攀枝花釩鈦磁鐵礦1 )礦石的化學(xué)成分TFe:184%； TiO2:8%； V2O5:0.12%0.33%； Cr2O3:0.01%0.21%； Co:0.013%0.018%； Ni:0.008%0.041%。 2 )構(gòu)成礦石的主要礦物金屬礦物和非金屬礦的組成；3

3、.1.4.1攀枝花釩鈦磁鐵礦；3 )攀枝花釩鈦磁鐵礦的主要特征；1 )鐵元素； 鐵元素鈦致密共生，高爐熔化期主要是高鈦吸鐵石礦。 (2)鈦。 礦石中的鈦礦物主要是粒狀的鈦鐵礦(FeOTiO2)和鈦鐵元素晶石(2FeOTiO2)。 (3)釩。 礦石里沒有獨(dú)立的釩礦物。 (4)MgO和CaO (5)鈷、鎳。 (6)含有g(shù)a鎵、錳、鉻(鈦磁鐵礦中)、銅、Se硒和鉑族Pt (硫化物中)、鉭Ta、鈮Nb等(鈦鐵礦中)。3.1.4.2包頭白云鄂博礦、包頭白云鄂博礦是由氟碳酸系白云礦和磷酸系鄂博礦組成的大型鐵元素、鈮、稀土復(fù)合礦1 )礦石的化學(xué)成分鐵元素、鈮、稀土類、錳、鈦、鈧Sc、鋇、金屬鉛2 )礦石的主

4、要礦物(1)鐵元素(4)脈石礦物、3.2復(fù)合礦的綜合利用、3.2.1中國復(fù)合礦的綜合利用的基本原則三綜合和三結(jié)合的綜合利用原則1 )三綜合勘探、綜合評(píng)價(jià)、綜合利用2 )三結(jié)合勘探結(jié)合、篩選結(jié)合、火法和濕法冶金結(jié)合。 3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，1 )包頭礦綜合利用工藝的發(fā)展過程(1)第一工藝：不考慮稀土、鈮資源的綜合利用，(2)第二工藝，3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，2 )包頭白云鄂博礦的綜合利用包頭礦高爐熔化期的特點(diǎn)(鐵元素提取) (I )氟的影響(II )堿金屬的影響(III )稀土類元素體的影響包鋼高爐采用了一系列措施III )高氫化鎂燒

5、結(jié)礦，從而增加爐渣的排堿能力，減少高爐內(nèi)的堿金屬循環(huán)。 (III )采用合理的操作制度，避免高爐結(jié)瘤。 3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，(2)鈮的提取傳統(tǒng)鈮提取技術(shù)： (I )富選精礦(II )鈮、鉭分離制化合物或金屬(主要由于鈮與鉭性質(zhì)相似，故在自然段鈮與鉭共生(III )精煉精制。 鈮的提取工藝：碳化五氧化鈮轉(zhuǎn)換為碳化鈮后，在真空中用氫還原成鈮。3.2.2包頭白云鄂博礦綜合利用、包頭鈮資源提取技術(shù)方案(篩選結(jié)合) (1)選礦方面：鐵元素、稀土、鈮綜合選礦方案(2)火法提取鈮技術(shù)方面。 包鋼火法生產(chǎn)鈮鐵元素的流程()高爐熔化期。 (II )小轉(zhuǎn)爐氧化。 (III )電爐還原。、3.2.2

6、包頭白云鄂博礦綜合利用、火法提取鈮工藝中應(yīng)注意的幾個(gè)問題()鈮在高爐熱還原過程中的行為規(guī)律Nb2O5NbO2NbONb (II)高爐熔化期原料中，鐵元素和鈮的含量必須匹配() 降低鐵水硅含量是提高產(chǎn)品鈮質(zhì)量的有效措施()利用高爐，可精煉兩種產(chǎn)品富稀土礦渣稀土含量為15%富鈮鐵水Nb含量為0.4%0.9%、3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用(b )硫酸強(qiáng)化燒成法() 其中堿燃燒法投入工業(yè)生產(chǎn)。 火法冶煉稀土合金主要利用富稀土礦渣制備稀土合金。 利用低品位的稀土精礦生產(chǎn)稀土硅鐵元素合金是報(bào)文分組頭礦綜合利用的重要途徑。 第一階段是制造稀土精礦渣。 第二階段是制造稀土硅鐵元素合金。3.2.2包頭白云

7、鄂博礦綜合利用，第一階段：用電爐脫鐵元素除磷制備稀土精礦渣，熔化期特點(diǎn)有： (I )以焦炭為還原劑，還原鐵元素、磷、錳等，稀土以氧化物形式滯留于渣中。 (II )硅鐵元素還原TiO2。 (III )在熔化期過程中加入石灰有利于脫錳。 (IV )加入生鐵鐵元素或廢鋼有利于磷的還原。 (v )經(jīng)過電爐的一系列還原反應(yīng)，F(xiàn)e、Ti、Mn、p含量大幅下降，稀土類元素體含量略有上升。 3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，第二階段，硅熱還原稀土硅鐵元素合金硅熱還原稀土硅鐵元素合金的取出是熔融還原過程硅鐵元素還原稀土氧化物的熱力學(xué)條件(I )爐渣中稀土氧化物活性(II )增大合金中的硅活性(III ) 減少

8、爐渣中二氧化硅的活性3.2.2包頭白云鄂博礦的綜合利用，3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用工藝，是高爐熔化期過程中，鐵元素和釩大部分進(jìn)入生鐵鐵元素，但在后續(xù)工藝中，由于提取釩的經(jīng)驗(yàn)過多，導(dǎo)致釩損失根據(jù)約50%的釩在各加工工藝中損失的釩提取工藝，釩鐵元素吸鐵石礦的綜合利用工藝可以分為直接法、間接法和鋼渣法3種。 1 .直接法從釩鐵精礦中直接提取釩。 2 .間接法是在煉鋼前將鐵元素水中的釩氧化，放入釩渣中。 3 .鋼渣法是利用含釩鐵元素水在煉鋼中氧化釩加入鋼渣，從鋼渣中提取釩。 3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦綜合利用技術(shù)，3.2.3.1釩鈦吸鐵石精礦燒結(jié)1，釩鈦吸鐵石精礦特點(diǎn)： (1)攀枝花釩鈦磁鐵

9、礦品位較低(2)粒度較粗(3)TiO2高(14%左右)，SiO2低(45% )。 2 .釩鈦吸鐵石礦的燒結(jié)特征：1)燒結(jié)配煤量比較低。 2 )燒結(jié)供水量比較低。 3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用技術(shù)，3.2.3.2釩鈦磁鐵礦高爐熔化期的特點(diǎn)1 )礦石中的釩大部分還原成生鐵鐵元素(釩幾乎完全還原)。 2 )無論是熔化期低鈦渣還是熔化期高鈦渣，都有可能發(fā)生鈦的過還原。 3 )不區(qū)分爐渣鐵元素，降低鐵元素和釩的回收率。 4 )脫硫能力比較低。 5 )泡沫渣現(xiàn)象。 6 )爐渣鐵元素槽的清掃困難。 7 )爐渣中有鐵元素。 8 )鐵水鍋比較嚴(yán)重。3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用技術(shù)、3.2.3.3

10、鈦渣增粘反應(yīng)歷程和增粘對(duì)策鈦渣增粘的原因目前仍存在爭議，主要有兩個(gè)觀點(diǎn)：一個(gè)觀點(diǎn)認(rèn)為TiO2的中間還原產(chǎn)物(Ti2O3和TiO )在增粘中起主導(dǎo)作用。 另一方面，還原最終產(chǎn)物(固體TiC、TiN或Ti(C，n ) )被認(rèn)為決定性地作用于變粘。 但是可以認(rèn)為，任何觀點(diǎn)都與TiO2的還原過程有關(guān)。3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用工藝、3.2.3.3鈦渣的增稠反應(yīng)歷程和增稠對(duì)策TiO2的過還原(1)TiO2還原過程中能夠生成Ti2O3，而Ti2O3可以在渣中形成網(wǎng)狀復(fù)合陰絡(luò)離子，使得渣的黏性系數(shù)增加。(2)還原生成的TiC、TiN具有高熔點(diǎn)，其中TiC熔點(diǎn)為3140，TiN熔點(diǎn)為2950，在高爐

11、爐床溫度下完全不熔融，形成大量分散的浮游粒子浮游在熔渣中，使熔渣增粘。 (3)高熔點(diǎn)的碳、氮化鈦使?fàn)t渣增稠，堆積在爐底和爐床的周圍，使?fàn)t底上升，起到保護(hù)爐床和爐底的作用。 這也是高爐使用含鈦材料進(jìn)行保護(hù)爐的重要原因。 3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用技術(shù)，3.2.3.3鈦渣的增粘反應(yīng)歷程和增粘對(duì)策鈦的過還原(增粘對(duì)策):1 )控制爐料中的TiO2量。 鐵元素鋼高爐將爐渣中的TiO2含量控制在20%左右。 2 )穩(wěn)定爐溫對(duì)于控制鈦還原很重要。 3 )控制爐床氣氛。 3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用技術(shù)、3.2.3.4發(fā)泡渣的產(chǎn)生原因和消泡措施發(fā)泡渣的產(chǎn)生所必需的兩個(gè)條件： (1)渣中存在

12、不斷產(chǎn)生氣泡的來源；(2)產(chǎn)生的氣泡穩(wěn)定存在于渣中。 消泡對(duì)策： (1)控制爐渣中的TiO2含量(抑制TiO2的過還原，減少碳、氮化鈦的生成量。 3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用工藝，3.2.3.5釩在高爐內(nèi)還原釩的燒結(jié)礦中的存在形態(tài)復(fù)雜，高爐上部分解為自由狀態(tài)的V2O5，然后V2O5逐步還原： V2O5V2O4V2O3VOV高爐內(nèi)釩的還原因?yàn)殁C和鐵元素?zé)o限地融合，所以釩在還原后馬上會(huì)溶于鐵元素。 高爐內(nèi)釩的還原率達(dá)到了7080%。 影響釩還原的主要因素是爐溫和渣堿度。 提高爐溫和爐渣堿度有利于提高釩的還原率。 但是，為了抑制鈦的還原，爐溫和爐渣堿度都不太高，因此決定了高爐內(nèi)的釩的還原率不

13、是很高。 3.2.3攀枝花釩鈦吸鐵石礦綜合利用技術(shù)，3.2.3.6釩渣生產(chǎn)采用霧化氧化法提取釩渣。 基本方法是用氣流(或氧氣流)通過霧化爐氧化鐵水中的釩等元素體，釩的氧化物進(jìn)入爐渣中形成釩渣，噴釩的鐵水稱為半鋼，進(jìn)入煉鋼廠煉鋼。3.2.3攀枝花釩鈦磁鐵礦的綜合利用工藝、3.2.3.7釩的濕式冶金霧化法得到的釩渣，經(jīng)過濕式冶金制備出純度高的V2O5、V2O5，可作為下一種釩提取的原料。 1 )氧化納金屬釷化燒成。 納金屬釷鹽燒成的目的是在燒成過程中將釩渣中的釩轉(zhuǎn)換成可溶于水的納金屬釷鹽。 2 )萃?。菏顾蚱渌軇┡c煅燒材料接觸，使釩鹽溶解于溶液中，與難溶性雜質(zhì)分離。 3 )沉淀：從含釩溶液中沉淀釩，得到純V2O5。 3.2.3攀枝