阅读说明：本技术 钒钛磁铁精矿的冶炼系统及冶炼方法 (Smelting system and smelting method of vanadium-titanium magnetite concentrate ) 是由 王云 李东波 陈学刚 郭亚光 裴忠冶 于 2020-07-30 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种钒钛磁铁精矿的冶炼系统及冶炼方法。该钒钛磁铁精矿的冶炼系统包括：氧化焙烧装置、还原冶炼装置和感应熔炼装置。氧化焙烧装置设置有第一加料口、氧化性气体入口和氧化焙烧产物出口；还原冶炼装置设置有第二加料口、还原性气体入口和金属化物料出口,第二加料口与氧化焙烧产物出口通过第一加料管路连通；及感应熔炼装置设置有第三加料口、非碳基还原剂入口、保护气入口和含钒金属,保护气入口用于通入惰性气体,第三加料口与金属化物料出口连通,用于使还原冶炼装置排出的金属化物料进行进一步还原。上述冶炼系统具有钒元素回收率高、回收成本低、回收难度小及设备简单等优点。(The invention provides a smelting system and a smelting method of vanadium-titanium magnetite concentrate. This vanadium titanium magnetite concentrate's smelting system includes: an oxidizing roasting device, a reduction smelting device and an induction smelting device. The oxidizing roasting device is provided with a first charging hole, an oxidizing gas inlet and an oxidizing roasting product outlet; the reduction smelting device is provided with a second charging hole, a reducing gas inlet and a metallized material outlet, and the second charging hole is communicated with the oxidizing roasting product outlet through a first charging pipeline; and the induction smelting device is provided with a third charging hole, a non-carbon-based reducing agent inlet, a shielding gas inlet and vanadium-containing metal, wherein the shielding gas inlet is used for introducing inert gas, and the third charging hole is communicated with the metalized material outlet and is used for further reducing the metalized material discharged by the reduction smelting device. The smelting system has the advantages of high vanadium recovery rate, low recovery cost, small recovery difficulty, simple equipment and the like.)

钒钛磁铁精矿的冶炼系统及冶炼方法

技术领域

本发明涉及冶矿领域，具体而言，涉及一种钒钛磁铁精矿的冶炼系统及冶炼方法。

背景技术

目前钒钛磁铁精矿冶炼领域较成熟工艺为高炉流程，但该工艺仅可回收铁和部分钒，钛则完全不能被提取应用。含钛高炉渣因TiO₂含量高(20～25％也无法像普通高炉渣一样作为建材原料，被大量堆存。非高炉法主要包括预还原-电炉法、还原-磨选法和钠化焙烧-预还原-电炉法等几类。非高炉工艺仅有预还原-电炉法开展了生产规模的试验研究，其他研究基本都停留在实验室研究和扩大试验研究阶段。预还原-电炉法虽然流程短、环境友好、生产效率高，但存在能耗高、高钛渣冶炼困难、钒钛回收率较低等问题，尤其是深度还原阶段碳氮化钛形成恶化冶炼操作的问题尤为突出，目前该工艺难以实现工业化生产；还原-磨选法操作温度低、钒钛铁综合利用率高，但由于工艺流程长、磨矿成本高、生产规模小，经济性远不如预还原-电炉法；钠化焙烧-预还原-电炉法具有钒钛回收率高，但存在钠化剂加入量大、处理流程长、污水处理量大等问题，可行性较差。

现有文献(CN110484720)提供了一种链篦机-气基竖炉-电炉深度还原综合利用钒钛磁铁矿的工艺。使用链篦机生产氧化性球团，球团进入气基竖炉还原为金属化率约88％的金属化球团，所得金属化球团进入电炉内并配加还原剂碳进行深度还原，产出含钒铁水和钛渣。该工艺在后续深度还原阶段采用碳作为还原剂，仍然未能解决深度还原阶段冶炼困难，钒回收率不高的问题。

现有文献(CN105925743)提供了一种超高品位铁精矿气基竖炉直接还原制取超纯铁的方法，该方法以超高品位铁精矿为原料，添加有机粘结剂、造球、氧化焙烧制取氧化球团，而后将超高品位铁精矿氧化球团置于气基竖炉中采用还原气进行直接还原，再将气基还原获得的金属化球团送至中频感应炉内在真空或氩气气氛下熔分，得到TFe≥99.98％、C≤0.005％的超纯铁。该工艺流程短且衔接紧凑，各工艺参数易于控制，但其仅适用于以品位较高的铁精矿为原料的冶炼，而不适用于铁钒钛磁铁精矿的冶炼。

鉴于上述问题的存在，有必要提供一种针对钒钛磁铁精矿的钒回收率高、成本低和难度小的冶炼方法。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钒钛磁铁精矿的冶炼系统及冶炼方法，以解决现有钒钛磁铁精矿的冶炼方法存在无法同时满足钒回收率高、成本低和难度小的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钒钛磁铁精矿的冶炼系统，该钒钛磁铁精矿的冶炼系统包括：氧化焙烧装置、还原冶炼装置和感应熔炼装置，氧化焙烧装置设置有第一加料口、氧化性气体入口和氧化焙烧产物出口，第一加料口用于加入钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物；还原冶炼装置设置有第二加料口、还原性气体入口和金属化物料出口，第二加料口与氧化焙烧产物出口通过第一加料管路连通；及感应熔炼装置设置有第三加料口、非碳基还原剂入口、保护气入口和含钒金属出口，保护气入口用于通入惰性气体，第三加料口与金属化物料出口连通，用于使还原冶炼装置排出的金属化物料进行进一步还原。

进一步地，上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括造球装置，造球装置设置有原料入口和原料球出口，原料球出口与第一加料口通过第二加料管路连通，原料入口用于加入钒钛磁铁精矿、粘结剂和水。

进一步地，还原冶炼装置为回转窑或竖炉，感应熔炼装置为中频感应炉。

进一步地，上述还原冶炼装置为流化床反应器。

进一步地，钒钛磁铁精矿的冶炼系统包括CO检测装置，CO检测装置用于实时检测还原冶炼装置中的CO的体积百分含量，以保证还原冶炼装置中CO的体积百分含量为10～50％。

进一步地，还原冶炼装置还设置有还原尾气出口，氧化焙烧装置还设置有补热口，补热口处设置有燃烧器，还原尾气出口可与燃烧器的入口端连通，用于通过燃烧为氧化焙烧装置补热。

进一步地，钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括温度检测装置，用温度检测装置实时监测感应熔炼装置中的温度。

进一步地，钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括烘干装置，烘干装置设置在第二加料管路上。

进一步地，钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括筛选装置，筛选装置设置在第一加料管路上。

本申请的另一方面还提供了一种钒钛磁铁精矿的冶炼方法，上述钒钛磁铁精矿的冶炼方法包括：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合后，与氧化性气体进行氧化焙烧，得到氧化焙烧产物；在还原气氛下，将氧化焙烧产物和还原性气体进行还原冶炼，得到金属化物料；及在保护气的存在下，使金属化物料与非碳基还原剂在感应熔炼装置中进行感应熔炼，得到含钒金属和钛渣。

进一步地，氧化焙烧过程的进料温度为110～200℃，出料温度为900～1100℃；还原冶炼的温度为700～800℃；感应熔炼装置中的反应温度为1600～1800℃，功率为60～10000Hz。

进一步地，以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，粘结剂的用量为0.5～3％，水的用量为5～10％；优选地，粘结剂选自膨润土、有机粘结剂和复合粘结剂的一种或多种。

进一步地，上述钒钛磁铁精矿的冶炼方法还包括：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合形成原料球；将原料球与氧化性气体进行氧化焙烧，得到氧化焙烧产物；优选地，氧化球的粒度为10～30mm；优选地，氧化性气体选自空气或富氧空气。

进一步地，还原性气体为氢气、CO和水煤气中的一种或多种。

进一步地，非碳基还原剂选自金属单质和/或合金；优选地，金属单质选自Si、Ca、Al、Mg、K和Na组成的组中的一种或多种；优选地，合金选自硅铁合金、硅钙合金、镁铝合金、含钠合金或含钾合金组成的组中的一种或多种；优选地，以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，非碳基还原剂的用量为2～10％。

进一步地，还原冶炼过程的产物还包括还原性尾气，钒钛磁铁精矿的冶炼方法还包括：将还原尾气燃烧后，得到燃烧气；将燃烧气输送返回氧化焙烧过程，以进行补热。

应用本发明的技术方案，上述冶炼系统中，将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物与氧化性气体在氧化焙烧装置中进行氧化焙烧，能够使能破坏钒钛磁铁矿矿物结构，改善其还原性能。将得到的氧化焙烧产物与还原性气体在还原装置中进行还原冶炼，能够保证较高的金属回收率；保护性气体的存在下，金属化物料与非碳基还原剂在感应熔炼装置中进行还原冶炼时，还原产物均为金属氧化物，可替代熔剂改善钛渣性质，并有助于提高钛渣品位；同时在感应熔炼装置中更容易将渣中铁和钒的氧化物还原至金属相中，提高铁和钒的回收率；感应熔炼过程中还原产物无气体，烟气量大幅降低，便于密封，减少空气引入导致的再次氧化；且体系中碳引入较少，氮气卷入较少，抑制了冶炼过程中熔池的喷溅，并能够抑制炉渣中高熔点的碳氮化钛的生成，改善了钛渣的熔化性能。此外，上述熔炼系统还具有设备简单、成本低、工艺流程短、工序连贯性好等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的钒钛磁铁精矿的冶炼系统的结构示意图；以及

图2示出了本发明实施例1至9中提供的一种钒钛磁铁精矿的冶炼方法的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、氧化焙烧装置；101、第一加料口；102、补热口；20、还原冶炼装置；30、感应熔炼装置；40、造球装置；50、CO检测装置；60、温度检测装置；70、烘干装置；80、筛选装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有的钒钛磁铁精矿的冶炼方法存在无法同时满足钒回收率高、成本低和难度小的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种钒钛磁铁精矿的冶炼系统，如图1所示，该钒钛磁铁精矿的冶炼系统包括：氧化焙烧装置10、还原冶炼装置20和感应熔炼装置30，氧化焙烧装置10设置有第一加料口101、氧化性气体入口和氧化焙烧产物出口，第一加料口101用于加入钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物；还原冶炼装置20设置有第二加料口、还原性气体入口和金属化物料出口，第二加料口与氧化焙烧产物出口通过第一加料管路连通；及感应熔炼装置30设置有第三加料口、非碳基还原剂入口、保护气入口和含钒金属，保护气入口用于通入惰性气体，第三加料口与金属化物料出口连通，用于使还原冶炼装置20排出的金属化物料进行进一步还原。

上述冶炼系统中，将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物与氧化性气体在氧化焙烧装置10中进行氧化焙烧，能够使能破坏钒钛磁铁矿矿物结构，改善其还原性能。将得到的氧化焙烧产物与还原性气体在还原装置中进行还原冶炼，能够保证较高的金属回收率；在保护性气体的存在下，将金属化物料(金属化球团或还原粉体压块产物)与非碳基还原剂在感应熔炼装置30中进行还原冶炼时，还原产物均为金属氧化物，可替代熔剂改善钛渣性质，并有助于提高钛渣品位；同时在感应熔炼装置30中更容易将渣中铁和钒的氧化物还原至金属相中，提高铁和钒的回收率；感应熔炼过程中还原产物无气体，烟气量大幅降低，便于密封，减少空气引入导致的再次氧化；且体系中碳引入较少，氮气卷入较少，抑制了冶炼过程中熔池的喷溅，并能够抑制炉渣中高熔点的碳氮化钛的生成，改善了钛渣的熔化性能。此外，上述熔炼系统还具有设备简单、成本低、工艺流程短、工序连贯性好等优点。

在一种优选的实施例中，如图1所示，上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括造球装置40，造球装置40设置有原料入口和原料球出口，原料球出口与第一加料口101通过第二加料管路连通，原料入口用于加入钒钛磁铁精矿、粘结剂和水。

通过造球装置40可以将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水制成氧化性酸性球团，这有利于提高燃料的燃烧效率，同时提高原料球的可还原性能。

上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统中，还原冶炼装置20和感应熔炼装置30可以采用本领域常用的种类。在一种优选的实施例中，还原冶炼装置20为回转窑或竖炉，感应熔炼装置30为中频感应炉。上述几种还原冶炼装置20和感应熔炼装置30的成本较低，且还原冶炼和感应熔炼过程的工艺条件不苛刻，因而选用上述几种装置有利于进一步降低钒钛磁铁精矿的冶炼系统的投资成本，同时还能获得更高的金属回收率。在另一种优选的实施方式中，上述还原冶炼装置20为流化床反应器。采用流化床反应器作为还原冶炼装置20可以直接使用粉体进行反应，从而省去造球过程。还原后的粉体从流化床排出后可以压制成块后再进入后续的感应熔炼装置30中。

在又一种优选的实施方式中，上述还原冶炼装置20也可以为电还原装置，且上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括还原剂供应装置，该还原剂供应装置用于向电还原装置中加入还原剂。采用电还原装置作为还原冶炼装置20有利于提高工艺的环保性，且能够更加精准地控制还原过程的温度，从而有利于进一步提供钒元素的回收效率。

为了进一步提高金属元素的回收率，需要使还原冶炼装置20在还原气氛中进行熔炼。为了保证这一冶炼条件，优选地，如图1所示，上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统包括CO检测装置50，CO检测装置50用于实时检测还原冶炼装置20中CO的体积百分含量，以保证还原冶炼装置20中CO的体积百分含量为10～50％，比如10％、20％、30％、40％。

当还原冶炼装置20的热源为燃料燃烧提供时，还原性气体为天然气或煤粉未充分燃烧后产生的CO和H₂的高温混合气为主，因而还原冶炼装置20的尾气可能还掺杂有部分的可燃性气体。为了更好地利用这部分尾气，在一种优选的实施例中，如图1所示，还原冶炼装置20还设置有还原尾气出口，氧化焙烧装置10还设置有补热口102，补热口102处设置有燃烧器，还原尾气出口可与燃烧器的入口端连通，用于通过燃烧为氧化焙烧装置10补热。将还原尾气出口与燃烧器的入口端连通，使还原尾气燃烧后进入氧化焙烧装置10内，可充分利用尾气的化学热和物理热，从而提高原料的利用率。

在一种优选的实施例中，如图1所示，钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括温度检测装置60，用温度检测装置60实时监测感应熔炼装置30中的温度。设置温度检测装置60实时检测感应熔炼装置30中的温度有利于使其在更为适合的温度下进行感应熔炼，从而进一步提高含钒金属的回收率，并进一步抑制碳氮化钛和提高钛渣品位。

反应原料可以在氧化焙烧装置10进行烘干和氧化焙烧。为了进一步提高氧化焙烧装置10的氧化被烧效率，从而进一步提高含钒金属的回收率，优选地，上述钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括烘干装置70，烘干装置70设置在第二加料管路上。

在一种优选的实施例中，如图1所示，钒钛磁铁精矿的冶炼系统还包括筛选装置80，筛选装置80设置在第一加料管路上。筛选装置80设置在第一加料管路上可以都对进入氧化焙烧单元的原料球的粒度进行筛选，以进一步提高氧化焙烧单元的氧化焙烧效率，从而更进一步提高含钒金属的回收率。

本申请的另一方面还提供了一种钒钛磁铁精矿的冶炼方法，该钒钛磁铁精矿的冶炼方法包括：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合后，与氧化性气体进行氧化焙烧，得到氧化焙烧产物；在还原气氛下，将氧化焙烧产物和还原性气体进行还原冶炼，得到金属化物料；及在保护气的存在下，使金属化物料与非碳基还原剂在感应熔炼装置30中进行感应熔炼，得到含钒金属和钛渣。

上述冶炼方法中，将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物与氧化性气体进行氧化焙烧，能够使能破坏钒钛磁铁矿矿物结构，改善其还原性能。将得到的氧化焙烧产物与还原性气体进行还原冶炼，能够保证较高的金属回收率；在保护性气体的存在下，金属化物料与非碳基还原剂在感应熔炼装置30中进行感应熔炼时，还原产物均为金属氧化物，可替代熔剂改善钛渣性质，并有助于提高钛渣品位；同时在感应熔炼装置30中更容易将渣中铁和钒的氧化物还原至金属相中，提高铁和钒的回收率；感应熔炼过程中还原产物无气体，烟气量大幅降低，便于密封，减少空气引入导致的再次氧化；且体系中碳引入较少，氮气卷入较少，抑制了冶炼过程中熔池的喷溅，并能够抑制炉渣中高熔点的碳氮化钛的生成，从而改善了钛渣的熔化性能。此外，上述熔炼方法还具有设备简单、成本低、工艺流程短、工序连贯性好等优点。

由于现有技术中并没有记载将氧化焙烧、还原冶炼及感应熔炼过程结合的处理工艺，因而发明人通过多角度的摸索发现将三个过程的工艺参数各自控制在一定的范围内有利于提高含钒金属的回收率和钛渣的品位，在一种优选的实施例中，氧化焙烧过程的进料温度为110～200℃，出料温度为900～1100℃；还原冶炼的温度为700～800℃；感应熔炼装置30中的反应温度为1600～1800℃，功率为60～10000Hz。相比于其它温度范围，将氧化焙烧过程的温度、还原冶炼的温度和感应熔炼的温度及功率限定在上述范围内有利于进一步提高含钒金属的回收率。

同时上述冶炼过程中，各步骤的熔炼时间可以根据钒钛磁铁精矿的组成进行调整。优选地，还原冶炼过程中，以能够使金属化物料的金属化率为85～90％所需的时间为准；感应熔炼过程中，以钛渣中铁元素的含量低于1％所需的时间为准。

粘结剂和水的加入用于使钒钛磁铁精矿形成块状或球状物料，以降低粉尘污染，提高其环保性。在一种优选的实施例中，以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，粘结剂的用量为0.5～3％，水的用量为5～10％。氧化焙烧过程中水会以水蒸气的形式挥发，粘结剂多为有机物在氧化焙烧过程中会分解成CO、CO₂及水蒸气等，因而反应原料在加入之处能够形成多孔状的物质。将粘结剂和水的用量限定在上述范围内，能够进一步提高钒钛磁铁精矿的焙烧效率，进而提高含钒金属的回收率。

上述冶炼方法中使用的粘结剂可以采用本领域常用的种类。优选为粘结剂选自膨润土、有机粘结剂和复合粘结剂的一种或多种。

为了进一步提高氧化焙烧的效率，优选地，上述钒钛磁铁精矿的冶炼方法还包括：将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水混合形成原料球；将原料球与氧化性气体进行氧化焙烧，得到氧化焙烧产物。更优选地，氧化球的粒度为10～30mm；氧化性气体为空气或富氧空气。

在一种优选的实施例中，还原冶炼过程中，CO的体积分数为10～50％。相比于其它范围，将CO的体积分数有利于进一步提高还原冶炼过程中金属转化率，从而提高含钒金属的回收率。上述CO的体积分数通常通过测定还原冶炼尾气中CO的体积分数确定。

上述冶炼方法中采用的还原性气体可以选自本领域常用的种类，比如还原性气体为氢气、CO和水煤气中的一种或多种。

上述钒钛磁铁精矿的冶炼方法中，所使用的非碳基还原剂具有以下特点：含有比碳单质更强还原性的组分；不含或含有较低碳(低于1％)，且基本不会在还原过程中引入碳，可以避免深度还原过程中碳化钛的形成；还原剂还原后所得还原产物为金属氧化物，可调整炉渣成分。具有上述特点的组分均可作为本申请中的非碳基还原剂。在一种优选的实施例中，金属元素包括但不限于Si、Ca、Al、Mg、K和Na等组成的组中的一种或多种。在一种优选的实施例中，金属合金包括但不限于硅铁合金、硅钙合金、镁铝合金、含钠合金或含钾合金等组成的组中的一种或多种。上述金属单质经过氧化后可以形成金属氧化物，包括但不限于CaO、SiO₂、MgO、Al₂O₃、Na₂O和K₂O组成的组中的一种或多种。上述氧化物直接进入渣中，可调节炉渣成分。相比于碳基还原剂，上述几种还原剂具有更强的还原性，对碳氮化钛具有更好的抑制作用，从而有利于进一步提高含钒金属的回收率和钛渣的品位。更优选地，以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，非碳基还原剂的用量为2～10％。

在一种优选的实施例中，还原冶炼过程的产物还包括还原性尾气，钒钛磁铁精矿的冶炼方法还包括：将还原尾气燃烧后，得到燃烧气；将燃烧气输送返回氧化焙烧过程，以进行补热。

还原气体为天然气或煤粉未充分燃烧后产生的CO和H₂的高温混合气为主，尾气经燃烧后进入氧化焙烧过程，可充分利用尾气的化学热和物理热，从而提高原料的利用率。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例中使用的钒钛磁铁精矿成分见表1，工艺流程如图2所示。

表1

实施例1

将钒钛磁铁矿、膨润土和水按照100:0.5:5的重量比混合搅拌，并使用造球机制成粒度为10～30mm的球团颗粒。

生球在氧化焙烧装置10(回转窑)内进行干燥、升温和焙烧，得到原料球(氧化性球团)，其中回转窑进料口温度为200℃，出料口温度为1100℃，球团在氧化焙烧装置10内的平均停留时间为30min。以还原冶炼装置20(回转窑)排出的高温的还原性尾气燃烧作为热源，并使用一定量天然气燃烧补充热量。氧化性球团直接进入下阶段的还原冶炼装置20内进行还原。

还原阶段使用的还原冶炼装置20为回转窑，天然气与氧气按照2:1的体积比进行不充分燃烧，产出的高温气体主要以CO和H₂为主，以其作为还原性气体与氧化性球团进行还原冶炼，得到金属化物料，金属化率为89.75％，其中还原性气入口的温度为1100℃，还原尾气出口为800℃，尾气为还原性气体(其中CO含量为50％)，尾气返回前一段氧化焙烧装置10内充分燃烧供热。

金属化物料与硅铁合金(FeSi75-B)一同置于感应熔炼装置30(感应炉)内进行进一步升温熔化和深度还原，控制感应炉内深度还原温度为1600℃，尾渣中Fe含量低于0.78％，得到含钒金属和钛渣，含钒金属中含钒1.34wt％，含硅2.97wt％，钒回收率80.78wt％，钛渣中TiO₂含量为56.80wt％，钛渣可进一步作为硫酸法制钛白的原料。

处理每吨钒钛磁铁精矿可产出金属化球团790kg，消耗硅铁合金FeSi75-B 50kg，产出含钒金属588kg，钛渣246kg。

实施例2

将钒钛磁铁矿、有机粘结剂(羧甲基纤维素钠)和水按照100:3:10的重量比混合搅拌，并使用造球机制成粒度为10～30mm的球团颗粒。

生球在氧化焙烧装置10(回转窑)内进行干燥、升温和焙烧，得到原料球(氧化性球团)，其中回转窑进料口温度为150℃，出料口温度为1000℃，球团在氧化焙烧装置10内的平均停留时间为60min。煤粉燃烧补充热量，同时将还原冶炼装置20排出的高温尾气引入补充热量。氧化性球团直接进入下阶段的竖炉内进行还原。

还原阶段使用的还原冶炼装置20为竖炉，煤粉不充分燃烧产出的高温水煤气作为还原性气体与氧化性球团进行还原冶炼，得到金属化物料，金属化率为91.71％，其中还原性气入口的温度为1100℃，还原尾气出口的温度为700℃，尾气为还原性气体(其中CO含量为10％)。，尾气返回前一段氧化焙烧装置10内充分燃烧供热。

金属化物料与硅钙合金(含钙30％)一同置于感应熔炼装置30(感应炉)内进行进一步升温熔化和深度还原，控制感应炉内深度还原温度为1650～1700℃，尾渣中Fe含量低于0.5％，得到含钒金属和钛渣，含钒金属中含钒1.47wt％，含硅3.46wt％，钒回收率为87.18wt％，钛渣中TiO₂含量为58.80wt％，钛渣可进一步作为硫酸法制钛白的原料。

处理每吨钒钛磁铁精矿可产出金属化球团780kg，消耗硅钙合金(含钙30％)40kg，产出含钒金属578kg，钛渣238kg。

实施例3

将钒钛磁铁矿、有机粘结剂(羧甲基纤维素钠)和水按照100:3:10的重量比混合搅拌，并使用造球机制成粒度为10～30mm的球团颗粒。

生球在氧化焙烧装置10(回转窑)内进行干燥、升温和焙烧，得到原料球(氧化性球团)，其中回转窑进料口温度为200℃，出料口温度为900℃，球团在氧化焙烧装置10内的平均停留时间为90min。以煤粉燃烧补充热量，同时将还原冶炼装置20排出的尾气引入补充热量。氧化性球团直接进入下阶段的还原冶炼装置20内进行还原。

还原阶段使用的还原冶炼装置20为竖炉，煤粉不充分燃烧产出的高温水煤气作为还原气体，并与氧化性球团进行还原冶炼，得到金属化物料，球团金属化率为85.21％，其中还原性气入口的温度为1100℃，还原尾气出口的温度为700℃，尾气为还原性气体(其中CO含量为20％)。尾气引入前一段氧化焙烧装置10内充分燃烧补充供热。

金属化物料与铝粒一同置于感应熔炼装置30(感应炉)内进行进一步升温熔化和深度还原，控制感应炉内深度还原温度为1750～1800℃，尾渣中Fe含量低于0.5％，得到含钒金属和钛渣，含钒金属中含钒1.56wt％，钒回收率89.23wt％，钛渣中TiO₂含量为54.37wt％，钛渣可进一步作为硫酸法制钛白的原料。

处理每吨钒钛磁铁精矿可产出金属化球团795kg，消耗铝粒30kg，产出含钒金属560kg，钛渣260kg。

实施例4

与实施例1的区别为：还原冶炼中，CO的体积百分数为10％。

含钒金属中含钒1.29wt％，钒回收率为77.39wt％，钛渣中TiO₂含量为55.7wt％。

实施例5

与实施例1的区别为：还原冶炼中，CO的体积百分数为30％。

含钒金属中含钒1.33wt％，钒回收率为79.79wt％，钛渣中TiO₂含量为56.1wt％。

实施例6

与实施例1的区别为：还原冶炼中，CO的体积百分数为20％。

含钒金属中含钒1.31wt％，钒回收率为78.59wt％，钛渣中TiO₂含量为55.9wt％。

实施例7

与实施例1的区别为：以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，硅铁合金的用量为1.5％。

含钒金属中含钒1.25wt％，钒回收率为71.78wt％，钛渣中TiO₂含量为51.77wt％。

实施例8

与实施例1的区别为：以占钒钛磁铁精矿的重量百分含量计，非碳基还原剂为硅钙合金4％。

含钒金属中含钒1.51wt％，钒回收率为89.04wt％，钛渣中TiO₂含量为57.3wt％。

实施例9

与实施例1的区别为：非碳基还原剂为金属铝3％。

含钒金属中含钒1.55wt％，钒回收率为89.81wt％，钛渣中TiO₂含量为55.4wt％。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

上述冶炼系统中，将钒钛磁铁精矿、粘结剂和水的混合物与氧化性气体在氧化焙烧装置中进行氧化焙烧，能够使能破坏钒钛磁铁矿矿物结构，改善其还原性能。将得到的氧化焙烧产物与还原性气体在还原装置中进行还原冶炼，能够保证较高的金属回收率；在保护性气体的存在下，将金属化物料(金属化球团或还原粉体压块产物)与非碳基还原剂在感应熔炼装置中进行还原冶炼时，还原产物均为金属氧化物，可替代熔剂改善钛渣性质，并有助于提高钛渣品位；同时在感应熔炼装置中更容易将渣中铁和钒的氧化物还原至金属相中，提高铁和钒的回收率；感应熔炼过程中还原产物无气体，烟气量大幅降低，便于密封，减少空气引入导致的再次氧化；且体系中碳引入较少，氮气卷入较少，抑制了冶炼过程中熔池的喷溅，并能够抑制炉渣中高熔点的碳氮化钛的生成，改善了钛渣的熔化性能。此外，上述熔炼系统还具有设备简单、成本低、工艺流程短、工序连贯性好等优点。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。