辽宁西部地区新近发现的钒钛磁铁矿资源是我罕见的高钒钛低铁型钒钛磁铁矿。这种高钒钛、低铁的矿型,不能采用传统的“高炉—转炉”长流程钒渣提钒工艺流程。基于此,本研究团队提出了先直接提钒而后钛铁利用的工艺流程,并借鉴钢铁领域的球团竖炉提出了导风墙烘干床式焙烧竖炉,并在朝阳建造了全国第一座中试焙烧竖炉,建立了全国第一条直接提钒中试生产线。直接提钒,省去了传统工艺高炉—转炉—钒渣的工艺过程,具有流程短、投资较小等特点,其核心工序是焙烧、浸出、富集、沉淀和热解。针对高钒钛、低铁的钒钛磁铁矿的短流程直接提钒工艺的研究空白,本文采用实验方法初步研究了焙烧和浸出的工艺参数,采用解析方法研究了竖炉适宜的结构和操作参数,进而为后续深入的理论研究和技术攻关奠定基础。研究结果表明:(1)焙烧浸出工艺参数焙烧工艺参数:当焙烧温度750~850℃;焙烧时间8 h;添加剂由碳酸钠、氯化钠和硫酸钠组成,其质量分数分别为4.8%、1%、3.5%。浸出工艺参数:采用先水浸再酸浸的复合浸出工艺;水浸时,固液比1:3、浸出温度20~25℃、浸出时间30h或者液固比1:3、浸出温度90℃、浸出时间2.5h;酸浸时,采用质量分数为5%的硫酸、固液比1:5、浸出温度20~25℃、浸出时间42 h。在上述工艺参数下,钒钛磁铁矿的焙烧转化率稳定在82%以上。(2)焙烧竖炉结构和操作参数现有朝阳中试竖炉,其预热焙烧带高度尚不能满足660t/a(V205)的设计产能要求,适宜产量为460t/a(V2O5),此时,煤气、助燃空气、冷却空气的体积流量分别990m3/h、1810m3/h、2450m3/h,焙烧带和冷却带的气固水当量比分别为1.5和1.3。为了达到660 t/a(V205)的设计产能,将预热焙烧带高度增加到3.524m(比原有增加1.3m),煤气、助燃空气、冷却空气的体积流量分别1800m3/h、3300m3/h、3500m3/h。焙烧带和冷却带的气固水当量比分别为1.9和1.3。