直接进口矿石产品是在相当长一段时间内中国利用国外矿产资源的主要方式,对于国内资源分布不均而又有进口条件和迫切需求的企业和地区,通过进口来弥补国内资源不足,并增加特种战略资源量,拉动地方经济具有重要的意义。高铬型钒钛磁铁矿是一种特殊的钒钛矿资源。尽管占世界钒钛磁铁矿总储量的比例较少,但由于矿石中伴生有丰富的铬资源,因此具有很高的综合利用价值。铬是我国严重短缺的战略资源之一,可用于生产不锈钢、特种钢等。与普通钒钛磁铁矿相比,高铬型钒钛磁铁矿的矿物组成更为复杂,原料造块、高炉冶炼及钒钛铬资源综合利用更加困难,且国内外相关研究缺乏,系统集成技术尚未形成。这些因素导致了目前国内还没有高炉冶炼高铬型钒钛磁铁的工业实践,矿中的铁、钛、钒、铬尤其是钒、铬资源尚未得到有效利用。因此如何合理、高效地利用高铬型钒钛磁铁矿,提高多金属伴生矿资源的综合利用水平,是当前乃至今后我国和世界矿产资源开发利用面临的重大课题。本文以进口高铬型钒钛磁铁矿为研究对象,系统研究了该矿的烧结基础特性、烧结和氧化球团生产、高炉合理炉料结构、渣系优化等关键技术。通过本研究,为高炉冶炼高铬型钒钛磁铁矿提供了理论支撑和依据,并为实际生产提供了可靠的技术参数。采用微型烧结装置对进口高铬型钒钛磁铁矿以及现场使用的若干种烧结用铁矿粉进行了烧结基础特性研究。结果表明,不同种类铁矿粉的烧结基础特性差别较大,铁矿粉中FeO、 MgO、SiO2和结晶水是影响其烧结基础特性的重要因素。在所研究的铁矿粉中,进口高铬型钒钛磁铁矿粉的同化温度高、液相流动性差、黏结相自身强度弱、连晶固结强度差,故其烧结难度大；从烧结基础特性角度出发,基于企业的原料条件,进行高铬型钒钛磁铁矿烧结生产时,应尽可能与国产混合粉搭配使用。烧结杯试验研究表明,随着烧结料中高铬型钒钛粉配比的提高,垂直烧结速度和转鼓指数下降,成品率和利用系数先升高后下降,配比低于20%时综合指标变化不大。物相分析表明,高铬型钒钛烧结矿矿物组成复杂,主要矿物有磁铁矿、赤铁矿、钙钛矿、铁酸钙、硅酸二钙和玻璃质。随着高铬型钒钛粉配比的提高,烧结矿矿物中液相量明显不足,铁酸钙、硅酸二钙含量降低,出现大量钙钛矿及玻璃体,从而导致高铬型钒钛矿烧结相关指标恶化。综合考虑烧结杯试验和物相分析结果,高铬型钒钛矿在烧结料中的配比宜控制在10%-20%之间。碱度和配碳量是影响烧结矿冶金性能的两个重要因素,通过调整高铬型钒钛烧结混合料中的碱度和配碳量,研究了其对高铬型钒钛烧结矿冶金性能的影响。研究表明：随着配碳量的升高,垂直烧结速度、烧成率与转鼓指数逐渐降低,成品率与烧结杯利用系数呈先升高后降低的趋势,低温还原粉化指标逐渐改善,RDI+3.1 5逐渐升高,综合指标呈先升高后降低的趋势,配碳量为5.0%时的综合指标最高,冶金性能最优；随着碱度的升高,垂直烧结速度、成品率、转鼓指数和烧结杯利用系数逐渐升高,烧成率逐渐降低,低温还原粉化指标逐渐改善,RDI+3.15逐渐升高,综合指标逐渐升高,碱度为2.70时,综合指标最高,冶金性能最优。以高铬型钒钛磁铁矿为主要原料,进行了高铬型钒钛磁铁矿球团制备的试验研究。结果表明,随着球团原料中高铬型钒钛磁铁矿配量的增加,生球性能无明显变化,成品球团的抗压强度呈下降的趋势,高铬型钒钛磁铁矿配量不宜高于20%,否则成品球团的抗压强度不能满足高炉生产的要求；增大高铬型钒钛磁铁矿配量有助于降低球团矿的还原膨胀率,当其配量由0增加到20%时,球团的还原膨胀率由基准状态的32.1%降低到21.1%；高铬型钒钛磁铁矿氧化球团的固结方式主要有Fe203微晶键连接、Fe203再结晶连接、Fe304再结晶固结和渣相连接等多种方式,其中以Fe203再结晶固结最佳,随着其在球团配量的增加,固结过程中液相量减少,黏结作用减弱,球团强度变差。“细磨处理高铬型钒钛磁铁矿”和“以粒度较细的廉价欧控矿代替现场生产用矿”,可实现高铬型钒钛磁铁矿的增量化利用。当高铬型钒钛矿配量40%时,抗压强度分别为2475 N·个.’和2005 N·个-1,膨胀率为]9.2%和16%,皆满足高炉生产要求。两种优化措施,均可使高铬型钒钛矿配量达40%。烧结矿中MgO含量在1.95%-2.63%时,随着MgO增加,烧结矿的垂直烧结速度下降,烧结杯利用系数变化不大,成品率、转鼓指数、综合指标和低温还原粉化指数均得到改善；球团中MgO含量由1.14%增至2.40%时,生球抗压强度有所提升,成品球团抗压强度明显下降,由1985 N.个。降至1479 N.个-1；球团还原膨胀率RSI由15.2%降至8.6%。由于MgO含量增加导致成品球团抗压强度明显下降,不符合精料的原则,因此,球团中不适宜加入或少加菱镁石；综合MgO对烧结矿和球团矿冶金性能的影响,认为高炉冶炼高铬型钒钛磁铁矿合理的炉料结构中应采用高MgO烧结矿配加低MgO球团矿。随着综合炉料中烧结矿碱度提高,入炉球团比例增大,综合炉料的软化开始、软化终了、熔化开始温度,熔化终了温度均降低；而熔化区间变薄,成收窄趋势,滴落压差降低,最高压差下降,综合炉料的透气性得到改善；结果表明,“高碱度烧结矿搭配高比例的酸性球团矿”的炉料结构能使高炉冶炼高铬型钒钛磁铁矿具有更优的效果。采用单因素试验、正交试验以及综合加权评分法进行了高炉冶炼高铬型钒钛磁铁矿的优化渣系研究。结果表明,高炉冶炼高铬型钒钛磁铁矿的优化渣系为：二元碱度1.15,MgO含量10%,Ti02含量8%,A1203含量15%。碱度增加,熔化性温度升高,炉渣的初始黏度和高温黏度大体上呈现降低趋势；MgO含量增加,炉渣熔化性温度先降低后升高,初始黏度降低,高温黏度先升高后降低；A1203含量增加,炉渣熔化性温度升高,初始黏度和高温黏度先降低后升高；Ti02含量增加,炉渣熔化性温度升高,初始黏度和高温黏度降低；渣中V205含量由1%增至3%,炉渣熔化性温度和初始黏度均稍降低,高温黏度变化不大；Cr203含量由1%增至3%,炉渣熔化性温度稍降低,初始黏度稍升高,高温黏度变化不大。