3 复合矿的综合利用.ppt

1、冶金资源的综合利用、冶金与能源学院刘晓、赫贝利uniteduniversityschoolofmetallurgyandenergy，三、复合矿的综合利用、3.1中国复合矿的资源3.1.1复合矿的概念是指产生两种以上有益的元素体是我国铁元素矿石资源的(1)正效应：复合矿因为存在副元素，矿石的经济价值大大提高。 (2)负效应：复合矿中有益的元素体相互干扰作用，复合矿的提取工艺也更加复杂。 中国复合矿有贫困、细、散、杂四大特征。 1 )贫困、贫困矿资源多，品位普遍低。 2 )细小，矿物晶体粒子的嵌布细小。 3 )散、有用矿物稀疏地分散在矿石中，难以分离富集； 4 )结构复杂，矿物结构复杂，组成复杂

2、。 3.1.2从中国复合矿的特征、3.1.3中国含铁元素复合矿资源类型、中国铁矿资源的成因类型划分，中国含铁元素复合矿资源共7种复合矿类型、数十种矿种。 1岩浆矿床2接触说明热液矿床3火山侵入活动相关的铁元素矿4堆积铁元素矿5堆积变质铁元素矿6风化淋滤型铁元素矿7高温热水复合铁元素矿、3.1.4中国典型的含铁元素复合矿、3.1.4.1攀枝花钒钛磁铁矿1 )矿石的化学成分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 )构成矿石的主要矿物金属矿物和非金属矿的组成；3

3、.1.4.1攀枝花钒钛磁铁矿；3 )攀枝花钒钛磁铁矿的主要特征；1 )铁元素； 铁元素钛致密共生，高炉熔化期主要是高钛吸铁石矿。 (2)钛。 矿石中的钛矿物主要是粒状的钛铁矿(FeOTiO2)和钛铁元素晶石(2FeOTiO2)。 (3)钒。 矿石里没有独立的钒矿物。 (4)MgO和CaO (5)钴、镍。 (6)含有ga镓、锰、铬(钛磁铁矿中)、铜、Se硒和铂族Pt (硫化物中)、钽Ta、铌Nb等(钛铁矿中)。3.1.4.2包头白云鄂博矿、包头白云鄂博矿是由氟碳酸系白云矿和磷酸系鄂博矿组成的大型铁元素、铌、稀土复合矿1 )矿石的化学成分铁元素、铌、稀土类、锰、钛、钪Sc、钡、金属铅2 )矿石的主

4、要矿物(1)铁元素(4)脉石矿物、3.2复合矿的综合利用、3.2.1中国复合矿的综合利用的基本原则三综合和三结合的综合利用原则1 )三综合勘探、综合评价、综合利用2 )三结合勘探结合、筛选结合、火法和湿法冶金结合。 3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，1 )包头矿综合利用工艺的发展过程(1)第一工艺：不考虑稀土、铌资源的综合利用，(2)第二工艺，3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，2 )包头白云鄂博矿的综合利用包头矿高炉熔化期的特点(铁元素提取) (I )氟的影响(II )碱金属的影响(III )稀土类元素体的影响包钢高炉采用了一系列措施III )高氢化镁烧

5、结矿，从而增加炉渣的排碱能力，减少高炉内的碱金属循环。 (III )采用合理的操作制度，避免高炉结瘤。 3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，(2)铌的提取传统铌提取技术： (I )富选精矿(II )铌、钽分离制化合物或金属(主要由于铌与钽性质相似，故在自然段铌与钽共生(III )精炼精制。 铌的提取工艺：碳化五氧化铌转换为碳化铌后，在真空中用氢还原成铌。3.2.2包头白云鄂博矿综合利用、包头铌资源提取技术方案(筛选结合) (1)选矿方面：铁元素、稀土、铌综合选矿方案(2)火法提取铌技术方面。 包钢火法生产铌铁元素的流程()高炉熔化期。 (II )小转炉氧化。 (III )电炉还原。、3.2.2

6、包头白云鄂博矿综合利用、火法提取铌工艺中应注意的几个问题()铌在高炉热还原过程中的行为规律Nb2O5NbO2NbONb (II)高炉熔化期原料中，铁元素和铌的含量必须匹配() 降低铁水硅含量是提高产品铌质量的有效措施()利用高炉，可精炼两种产品富稀土矿渣稀土含量为15%富铌铁水Nb含量为0.4%0.9%、3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用(b )硫酸强化烧成法() 其中碱燃烧法投入工业生产。 火法冶炼稀土合金主要利用富稀土矿渣制备稀土合金。 利用低品位的稀土精矿生产稀土硅铁元素合金是报文分组头矿综合利用的重要途径。 第一阶段是制造稀土精矿渣。 第二阶段是制造稀土硅铁元素合金。3.2.2包头白云

7、鄂博矿综合利用，第一阶段：用电炉脱铁元素除磷制备稀土精矿渣，熔化期特点有： (I )以焦炭为还原剂，还原铁元素、磷、锰等，稀土以氧化物形式滞留于渣中。 (II )硅铁元素还原TiO2。 (III )在熔化期过程中加入石灰有利于脱锰。 (IV )加入生铁铁元素或废钢有利于磷的还原。 (v )经过电炉的一系列还原反应，Fe、Ti、Mn、p含量大幅下降，稀土类元素体含量略有上升。 3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，第二阶段，硅热还原稀土硅铁元素合金硅热还原稀土硅铁元素合金的取出是熔融还原过程硅铁元素还原稀土氧化物的热力学条件(I )炉渣中稀土氧化物活性(II )增大合金中的硅活性(III ) 减少

8、炉渣中二氧化硅的活性3.2.2包头白云鄂博矿的综合利用，3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用工艺，是高炉熔化期过程中，铁元素和钒大部分进入生铁铁元素，但在后续工艺中，由于提取钒的经验过多，导致钒损失根据约50%的钒在各加工工艺中损失的钒提取工艺，钒铁元素吸铁石矿的综合利用工艺可以分为直接法、间接法和钢渣法3种。 1 .直接法从钒铁精矿中直接提取钒。 2 .间接法是在炼钢前将铁元素水中的钒氧化，放入钒渣中。 3 .钢渣法是利用含钒铁元素水在炼钢中氧化钒加入钢渣，从钢渣中提取钒。 3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿综合利用技术，3.2.3.1钒钛吸铁石精矿烧结1，钒钛吸铁石精矿特点： (1)攀枝花钒钛磁铁

9、矿品位较低(2)粒度较粗(3)TiO2高(14%左右)，SiO2低(45% )。 2 .钒钛吸铁石矿的烧结特征：1)烧结配煤量比较低。 2 )烧结供水量比较低。 3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用技术，3.2.3.2钒钛磁铁矿高炉熔化期的特点1 )矿石中的钒大部分还原成生铁铁元素(钒几乎完全还原)。 2 )无论是熔化期低钛渣还是熔化期高钛渣，都有可能发生钛的过还原。 3 )不区分炉渣铁元素，降低铁元素和钒的回收率。 4 )脱硫能力比较低。 5 )泡沫渣现象。 6 )炉渣铁元素槽的清扫困难。 7 )炉渣中有铁元素。 8 )铁水锅比较严重。3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用技术、3.2.3.3

10、钛渣增粘反应历程和增粘对策钛渣增粘的原因目前仍存在争议，主要有两个观点：一个观点认为TiO2的中间还原产物(Ti2O3和TiO )在增粘中起主导作用。 另一方面，还原最终产物(固体TiC、TiN或Ti(C，n ) )被认为决定性地作用于变粘。 但是可以认为，任何观点都与TiO2的还原过程有关。3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用工艺、3.2.3.3钛渣的增稠反应历程和增稠对策TiO2的过还原(1)TiO2还原过程中能够生成Ti2O3，而Ti2O3可以在渣中形成网状复合阴络离子，使得渣的黏性系数增加。(2)还原生成的TiC、TiN具有高熔点，其中TiC熔点为3140，TiN熔点为2950，在高炉

11、炉床温度下完全不熔融，形成大量分散的浮游粒子浮游在熔渣中，使熔渣增粘。 (3)高熔点的碳、氮化钛使炉渣增稠，堆积在炉底和炉床的周围，使炉底上升，起到保护炉床和炉底的作用。 这也是高炉使用含钛材料进行保护炉的重要原因。 3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用技术，3.2.3.3钛渣的增粘反应历程和增粘对策钛的过还原(增粘对策):1 )控制炉料中的TiO2量。 铁元素钢高炉将炉渣中的TiO2含量控制在20%左右。 2 )稳定炉温对于控制钛还原很重要。 3 )控制炉床气氛。 3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用技术、3.2.3.4发泡渣的产生原因和消泡措施发泡渣的产生所必需的两个条件： (1)渣中存在

12、不断产生气泡的来源；(2)产生的气泡稳定存在于渣中。 消泡对策： (1)控制炉渣中的TiO2含量(抑制TiO2的过还原，减少碳、氮化钛的生成量。 3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用工艺，3.2.3.5钒在高炉内还原钒的烧结矿中的存在形态复杂，高炉上部分解为自由状态的V2O5，然后V2O5逐步还原： V2O5V2O4V2O3VOV高炉内钒的还原因为钒和铁元素无限地融合，所以钒在还原后马上会溶于铁元素。 高炉内钒的还原率达到了7080%。 影响钒还原的主要因素是炉温和渣碱度。 提高炉温和炉渣碱度有利于提高钒的还原率。 但是，为了抑制钛的还原，炉温和炉渣碱度都不太高，因此决定了高炉内的钒的还原率不

13、是很高。 3.2.3攀枝花钒钛吸铁石矿综合利用技术，3.2.3.6钒渣生产采用雾化氧化法提取钒渣。 基本方法是用气流(或氧气流)通过雾化炉氧化铁水中的钒等元素体，钒的氧化物进入炉渣中形成钒渣，喷钒的铁水称为半钢，进入炼钢厂炼钢。3.2.3攀枝花钒钛磁铁矿的综合利用工艺、3.2.3.7钒的湿式冶金雾化法得到的钒渣，经过湿式冶金制备出纯度高的V2O5、V2O5，可作为下一种钒提取的原料。 1 )氧化纳金属钍化烧成。 纳金属钍盐烧成的目的是在烧成过程中将钒渣中的钒转换成可溶于水的纳金属钍盐。 2 )萃取：使水或其他溶剂与煅烧材料接触，使钒盐溶解于溶液中，与难溶性杂质分离。 3 )沉淀：从含钒溶液中沉淀钒，得到纯V2O5。 3.2.3攀枝