高铬型钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原--熔分新工艺基础研究的任务书.docx

高铬型钒钛磁铁矿气基竖炉直接还原--熔分新工艺基础研究的任务书
一、任务背景
高铬型钒钛磁铁矿是一种重要的钛铁矿原料，具有高品位、高收率、高品质等特点，因此在钛铁工业中的应用价值非常高。同时，高铬型钒钛磁铁矿也是一种富含钒的矿石，在钒工业中也有广泛的应用。
目前，高铬型钒钛磁铁矿的主要开采地是我国辽宁和内蒙古地区。传统的钛铁矿冶炼工艺中，一般采用硫酸法或氯化钛法提取钛。但是，这些方法存在着能源消耗大、污染环境等问题，需要更加环保高效的方法来解决。
近年来，随着钛铁矿储量的日益减少和环境保护意识的增强，研发一种更加环保和高效的工艺成为了研究的重点。其中，高压釜催化剂法、特高温固相氧化法和煤基直接还原法等方法逐渐受到了关注。而在这些方法中，煤基直接还原法是一种较为有潜力的方法，已经在某些领域取得了成功应用。
本研究的目的就是基于煤基直接还原法，开发一种适用于高铬型钒钛磁铁矿的工艺，实现高效、环保的钛铁矿冶炼过程。
二、任务内容
该研究的内容主要分为以下几个部分：
1.高铬型钒钛磁铁矿基础性质研究
对高铬型钒钛磁铁矿的矿物组成、粒度分布、结构、物理化学性质等进行系统的分析，为后续工艺开发提供依据。
2.煤基直接还原工艺研究
采用竖炉直接还原和熔分两个步骤，探索高铬型钒钛磁铁矿的煤基直接还原工艺。其中，竖炉直接还原主要是将矿石和煤混合物在竖炉中进行还原反应，得到中间产物；熔分则是针对中间产物的后续处理，将其熔解后分离出钛铁矿和钢渣。
3.工艺参数优化实验
基于前期实验结果，结合理论计算，开展工艺参数的优化实验，探索最佳的工艺方案。主要包括竖炉还原反应温度、矿石和煤的配比、矿石和煤粒度的选择、还原反应时间等方面的优化。
4.产物分析和性能测试
对得到的钛铁矿和钢渣进行物理、化学测试，分析其组成、结构和性能。同时，进行微观结构表征和表面形貌分析等研究，为进一步的工艺改进提供科学依据。
三、研究意义
1.煤基直接还原法是一种环保高效的钛铁矿冶炼工艺，可以有效缓解传统冶炼过程中能源浪费和环境污染的问题。本研究将这种方法扩展到高铬型钒钛磁铁矿的冶炼领域，可以为钛铁矿行业的可持续发展做出贡献。
2.高铬型钒钛磁铁矿是一种重要的矿产资源，但其开采和应用存在着一些问题。本研究通过对该矿石的基础性质和冶炼工艺进行系统研究，可以为行业提供科学的支撑。
3.本研究还可以对竖炉直接还原和熔分工艺进行优化，探索出一种适用于高铬型钒钛磁铁矿的最优工艺方案，同时对于其他类似矿物的冶炼也具有借鉴意义。
四、研究方法
1.基础性质研究
采用XRD、SEM、TG-DSC等多种测试方法，对高铬型钒钛磁铁矿进行矿物组成、微观结构、热学性质测试。同时，对矿石的粒度分布进行分析。
2.煤基直接还原工艺研究
采用竖炉直接还原和熔分分步骤开展实验研究。对矿石和煤的配比、煤粒度等进行优化。通过热解-还原动力学实验和熔融试验研究竖炉直接还原反应过程，探索实现高效、环保冶炼的最佳方案。
3.产物分析和性能测试
对得到的产物进行物理化学测试，分析其组成、结构和性能，同时对产物进行微观结构表征和表面形貌分析等研究，为进一步的工艺改进提供科学依据。
五、研究计划
本研究总计时长为两年，主要分为以下两个阶段：
第一阶段：基础探究和实验设备购置，时长6个月。
1.对高铬型钒钛磁铁矿的基础性质进行全面研究，并购置相应的实验设备。
2.开展煤基直接还原法的实验研究，优化竖炉直接还原和熔分工艺，探索最佳的实验方案。
第二阶段：实验参数优化以及成果总结，时长18个月。
1.在第一阶段研究基础上，进一步优化工艺参数，研究实现高效、环保冶炼的最佳方案。
2.对得到的产物进行物理化学测试，总结研究成果，撰写论文并进行学术交流。
六、预期成果
1.煤基直接还原高铬型钒钛磁铁矿的竖炉直接还原和熔分工艺，为开发环保、高效的钛铁矿冶炼工艺提供新思路和方向。
2.探索出一种适合高铬型钒钛磁铁矿的最佳工艺方案，为提高钛铁矿石冶炼效率和环保性做出贡献。
3.研究成果将在学术期刊上发表，并参加相关学术会议，推广新型煤基直接还原方法的应用。