中文摘要：

钒钛磁铁矿是我国铁、钒、钛等多种有价元素的宝贵矿产资源之一。目前，我国处理钒钛磁铁矿的主体工业流程是高炉流程，由于高炉流程的资源综合回收利用率较低，难以适应可持续发展的要求，为此，申请者提出了拟利用工业氯化废弃物氯化预提钒技术处理钒钛磁铁矿，经预提钒后的铁矿再经过中温固态还原和高温熔分等步骤，实现铁、钒、钛的综合回收以及氯化废弃物无害化的目的。该流程具有如下特点1）采用废弃氯化物作为氯化剂，不但实现了废弃物的再利用，同时还减轻了氯化废弃物无害化的负担；2）具有高的钒回收率；3）可以真正实现全面回收钒钛磁铁矿中铁、钒、钛等有价元素。本研究拟运用火法冶金研究方法，以冶金学、冶金物理化学以及相图热力学分析等理论为依据，结合相关的分析检测方法，探讨氯化提钒、固态还原和渣铁熔分的反应机理、设计和优化工艺参数，为开发新型钒钛磁铁矿综合利用和有效回收氯化废弃物工艺流程提供理论基础和坚实的实验室数据。

结论摘要：

针对我国钒钛磁铁矿高炉冶炼流程资源综合回收利用率低，难以适应可持续发展要求的客观现状，本课题开展了基于氯化废弃物预提钒的钒钛磁铁矿冶炼关键技术研究，研究内容主要包括利用工业氯化废弃物的钒钛磁铁矿氯化预提钒技术、直接还原技术和高温熔分技术。相关研究成果如下（1）热力学计算分析表明，富钒资源通过氯化法提取钒资源矿中的钒元素理论上是可行的，钒矿中钒的价态越高，氯化过程选择性提取金属钒的难度就小。（2）热力学计算分析表明，选用FeCl2或FeCl3作为氯化剂，当试验温度大于800K时，在氯化过程中各金属氧化物被氯化的优先顺序为K2O>Na2O>CaO>MnO>V2O5；随着氯化反应温度的升高，VOCl3的稳定存在区域逐渐缩小；随着VOCl3分压的减小，VOCl3的稳定存在区域逐渐扩大。（3）氯化提钒试验研究表明在相同的试验条件下FeCl3为氯化剂比FeCl2为氯化剂氯化反应提钒率高；相同氯化温度、气氛以时间试验条件下，氯化剂配比较高提钒率相对较高；相同氯化气氛、配比、温度以及时间试验条件下，氧气气氛提钒率较高。（4）热力学计算分析表明，在1300 K~1600 K范围内，铁的氧化物可以被固体C完全还原为金属铁且仅能被CO还原为低价氧化物，而钛的氧化物仅能被固体C还原为低价氧化物且不能被CO还原。因此，控制还原反应在此温度范围内，可以实现铁、钛的完全分离。（5）初步探讨了钒钛磁铁矿含碳球团直接还原过程中的动力学模型，通过计算确定了其还原过程中的限制性环节并计算此环节的反应活化能。（6）直接还原试验考察了C/O、还原温度和还原时间对球团金属化率的影响相同温度时间条件下，较高的C/O更容易获得较高的金属化率；相同时间条件下，提高温度有利于提高球团的金属化率；反应初期，随时间的延长球团的金属化率会提高，之后随反应气氛及配碳量的不同，球团的金属化率水平表现不同。（7）在高温熔分试验阶段考察了反应气氛、熔分温度和恒温时间以及渗碳对熔分效果的影响在前期探索试验阶段，惰性气体保护条件下，随着熔分温度的升高，熔分试样中铁连晶逐渐长大；在还原性气氛及充分渗碳的条件下，可以实现渣铁的有效分离；SEM-EDX分析显示金属样中大部分为金属铁相，并含有一定量的残碳及硫的夹杂；在还原性气氛并避免渗碳的条件下，改善熔渣成分及适当延长熔分时间可以实现渣和铁的分离。