钒钛铁精矿金属化球团熔融还原过程热力学因素分析

杨绍利，马兰，王尊

攀枝花学院钒钛学院，四川省钒钛资源综合利用重点实验室

1 引言

我国的钒钛磁铁矿资源储量丰富，主要分布在四川攀西地区、河北承德地区、陕西汉中地区、湖北郧阳、襄阳地区、广东兴宁等地区[1]。随着非高炉冶炼技术的发展，许多研究者对钒钛磁铁矿煤基直接还原–电炉熔分工艺进行了大量实验室研究及工业化试验。但是，大量的研究工作主要集中在对预还原及金属化球团熔融还原的工艺参数研究上，对还原过程的理论研究相对较少且不深入、不系统。本文主要对攀枝花钒钛铁精矿金属化球团在电炉熔融还原过程中热平衡进行了计算，并研究了钒氧化物还原所得金属钒进入生铁的热力学影响因素进行了分析，以此来为进一步提高钒回收率提供理论依据。

2 熔融还原过程钒进入生铁的机理分析

2.1 熔融还原过程钒入铁热力学分析

（3）碱度在初始配料时已做好1.1的配比，因此不再考虑；

（4）因熔融还原过程主要是残碳参与还原反应，故不再考虑CO参与还原反应；（5）熔融生铁中含碳量设定为4.3%，且因碳进渣量很少，故不再考虑碳进渣。

金属化球团中元素平衡计算：以100kg经过直接还原的金属化球团为基准进行物料平衡计算。主要的物料平衡项如表2所示。

 

表2 主要的物料平衡项

物料收入项	物料支出项
金属化球团	熔融生铁 熔融钛渣 直接还原反应逸生成的CO 损失的C 脱硫带走的氧量

表3 物料平衡表

物料收入		物料支出
项目	重量∕kg	项目	重量∕kg
金属化球团	100	熔分生铁	60.95
		熔分渣的质量	33.12
		还原反应生成的CO的质量	3.73
		损失的C质量	1.81
		脱硫逸出的[O]含量	0.40

2.2.2 热量平衡计算

设定边界条件：

（1）依据物料平衡计算热量平衡，铁水温度设为1570℃，熔融渣温度为1620℃。

（2）因调碱度直接采用CaO，故不再考虑碳酸盐的分解耗热。

（3）将在熔融过程中损失的碳全部以燃烧的形式损失。

（4）因金属化球团在熔融过程的炉尘量小，故不再考虑炉尘带走的热量。

主要的热量平衡项如表4。

表4 热量平衡项目

从表5中可以看出：（1）金属化球团熔融还原过程中热量收入以输入的电量为主，占85%以上碳燃烧及成渣热较少，仅占15%左右。

（2）在熔融还原过程中，热量的支出是多方面的，其中以熔渣和铁水带走的热量居多，约占80%，其它热损失为6.34%。

3 熔融还原过程中影响钒进铁的热力学因素分析

 

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