釩鈦礦是以釩和鈦為主要價(jià)值成分的特殊礦產(chǎn)資源,這種共生礦常出現(xiàn)在基性-超基性火成巖中(如輝長(zhǎng)巖、斜長(zhǎng)巖)。其典型特點(diǎn)是釩元素常以類質(zhì)同象形式替代鐵元素存在于鈦鐵礦(FeTiO3)晶格中,形成釩鈦磁鐵礦復(fù)合礦物,這種特殊賦存狀態(tài)使得冶煉工藝需要特殊處理。
從地質(zhì)成因來(lái)看,釩鈦礦往往與古老的地質(zhì)構(gòu)造活動(dòng)密切相關(guān),中國(guó)攀西地區(qū)就擁有世界級(jí)的釩鈦磁鐵礦礦床。礦石中除了含有15-30%的鐵外,還富含0.2-1.5%的五氧化二釩(V2O5)和5-15%的二氧化鈦(TiO2),這些關(guān)鍵成分使其成為戰(zhàn)略金屬資源。特別值得注意的是,釩鈦礦中的鈦元素主要賦存在鈦鐵礦和榍石中,而釩則主要存在于磁鐵礦晶格內(nèi)。
在工業(yè)應(yīng)用方面,釩鈦礦經(jīng)過(guò)選礦后獲得的釩鈦精礦需要采用特殊的冶煉工藝。目前主流的處理方法是先通過(guò)高爐冶煉得到含釩鐵水,再經(jīng)轉(zhuǎn)爐吹煉提取釩渣(V2O5含量可達(dá)10-25%)。鈦組分則通過(guò)電爐熔煉或鹽酸法制取鈦白粉(TiO2純度≥98%)。這種復(fù)合礦的加工明顯比單一礦種復(fù)雜,但產(chǎn)出的釩鈦合金(如Ti-6Al-4V)卻是航空航天領(lǐng)域不可替代的關(guān)鍵材料。
面對(duì)這種特殊礦產(chǎn)資源,選冶技術(shù)仍在持續(xù)創(chuàng)新。特別是針對(duì)釩鈦分離難題,近年來(lái)發(fā)展的鈉化焙燒-酸浸工藝(回收率可達(dá)85%以上)和選擇性氯化法正逐步提升資源利用率。隨著新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)釩電池(全釩液流電池能量效率達(dá)75-85%)和鈦基材料需求的增長(zhǎng),這種"金屬維生素"資源的價(jià)值將愈發(fā)凸顯。