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鈦渣的冶煉原理

[ 來源: | 作者:本站 | 發(fā)布時(shí)間:2018-03-12 | 瀏覽:559次 ]

1.鈦渣冶煉的原理及工藝流程

電爐熔煉鈦渣的實(shí)質(zhì)是鈦鐵礦與固體還原劑無煙煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入電爐中進(jìn)行還原熔煉,礦中鐵的氧化物被選擇性地還原為金屬鐵,鈦的氧化物被富集在爐渣中,經(jīng)渣鐵分離后,獲得鈦渣和副產(chǎn)品金屬鐵。鈦精礦的主要組成是TiO2和FeO,其余為SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等,鈦渣冶煉就是在高溫強(qiáng)還原性條件下,使鐵氧化物與碳組分反應(yīng),在熔融狀態(tài)下形成鈦渣和金屬鐵,由于比重和熔點(diǎn)差異實(shí)現(xiàn)鈦渣與金屬鐵的有效分離。期間可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下:

Fe2O3+C=2FeO+CO (1)

FeO+C=Fe+CO (2)

以鈦精礦為原料,敞口電爐冶煉鈦渣的工藝流程如圖1所示。


2. 電爐冶煉的主要特征

鈦渣是一種高熔點(diǎn)的爐渣,鈦渣熔體具有強(qiáng)的腐蝕性、高導(dǎo)電性和其粘度在接近熔點(diǎn)溫度時(shí)而劇增的特性,而且這些性能在熔煉過程中隨其組成的變化而發(fā)生劇烈的變化。

2.1鈦渣的高電導(dǎo)率和熔煉鈦渣的開弧熔煉特征

2.1.1鈦渣的高電導(dǎo)率

鈦鐵礦在熔化狀態(tài)具有較大的電導(dǎo)率,在1500℃時(shí)為2.0~2.5ks/m,在1800℃為5.5~6.0ks/m,隨著還原熔煉鈦鐵礦過程的進(jìn)行,熔體組成發(fā)生變化,FeO含量減少,而TiO2和低價(jià)鈦氧化物的含量增加,因此其電導(dǎo)率迅速上升,如加拿大索雷爾鈦渣在1750℃電導(dǎo)率為15~20ks/m,而一般的爐渣在1750℃電導(dǎo)率為100s/m,可見鈦渣的電導(dǎo)率比普通冶金爐渣的電導(dǎo)率高數(shù)十倍甚至幾百倍,比普通離子型電解質(zhì)(如Nacl液體在900℃時(shí)的電導(dǎo)率約為400s/m)的電導(dǎo)率都高很多,且溫度變化對(duì)鈦渣電導(dǎo)率影響不大,這些都說明鈦渣具有電子型導(dǎo)電體的特征。

2.1.2熔煉鈦渣電爐的開弧熔煉特征

  鈦渣的高電導(dǎo)率決定了熔煉鈦渣電爐的開弧熔煉特征,即熔煉鈦渣的熱量來源主要依靠電極末端至熔池表面間的電弧熱,這就是所謂的“開弧冶煉”,而在高電阻爐渣的情況下,電極埋入爐渣,熔煉過程的熱量來源主要是渣阻熱,即所謂的“埋弧熔煉”。在敞口電爐熔煉鈦渣的初期具有短期的礦熱爐埋弧冶煉的特征,隨著熔煉過程的深入進(jìn)行,開弧冶煉的電弧特征越來越明顯。熔煉過程超過1小時(shí)后,電弧熱所占比例可達(dá)90%,熔煉過程的后期電弧熱所占比例可達(dá)97%。

2.2.鈦渣熔點(diǎn)和粘度特性對(duì)熔煉過程的影響

2.2.1鈦渣熔點(diǎn)對(duì)熔煉過程的影響

鈦氧化物中的鈦-氧鍵很牢固,它們的熔點(diǎn)很高。鈦渣主要是由鈦的氧化物組成,因此它的熔點(diǎn)很高,按其組成其熔點(diǎn)在1580~1700℃之間,鈦渣的熔點(diǎn)隨其中TiO2含量的增加而升高,熔煉鈦渣要在高溫下進(jìn)行,這就要求熱量必須高度集中在還原熔煉區(qū)。

2.2.2鈦渣粘度對(duì)熔煉過程的影響

鈦渣具有短渣的特性,在溫度高于熔點(diǎn)處于完全熔化的鈦渣熔體具有很低的粘度,但當(dāng)渣溫接近其熔點(diǎn)時(shí),其粘點(diǎn)急劇增加。這是因?yàn)殁佋慕Y(jié)晶溫度范圍很窄,溫度接近熔點(diǎn)時(shí)少量結(jié)晶固體析出懸浮在熔體中,使熔體變得十分粘稠,造成渣流動(dòng)性變壞,出爐時(shí)困難。

2.3鈦渣熔體的高化學(xué)活性對(duì)電爐的影響

鈦渣的主要成分是TiO2 ,但還含相當(dāng)數(shù)量的低價(jià)鈦氧化物,因而具有極高的化學(xué)活性,幾乎能與所有的金屬和非金屬材料發(fā)生作用。事實(shí)上鈦渣熔體能很快的腐蝕普通的耐火材料,所以鈦渣的還原熔煉是在爐襯上掛上一層鈦渣用于保護(hù)爐體。

2.4鈦渣熔體的沸騰對(duì)熔煉過程的影響

鈦鐵礦的還原反應(yīng)主要在熔體的表面,但當(dāng)固體爐料突然陷落到熔體中,或者由于表面還原反應(yīng)生成的高碳鐵經(jīng)熔體下降,都可能在熔體中或金屬鐵與熔渣介面上發(fā)生瞬間激烈反應(yīng),生成的大量的CO氣體經(jīng)熔渣逸出,使熔渣沸騰和噴濺,熔渣的沸騰會(huì)把電極淹沒,使電爐的瞬間電流增大,造成短路,引起鈦渣熔煉不穩(wěn)定。在一次加料的間歇式熔煉工藝中,鈦渣會(huì)經(jīng)常發(fā)生沸騰,造成爐況不穩(wěn)定,只有通過連續(xù)加料和密閉冶煉方式可以避免和減少鈦渣的沸騰,使熔煉過程爐況穩(wěn)定。

2.5雜質(zhì)元素對(duì)鈦渣熔體的影響

鈦渣的熔點(diǎn)隨其中TiO2含量的增加而升高,而影響鈦渣熔點(diǎn)的另一個(gè)因素是它的還原度,即渣中鈦渣含有的Ti2O3與TiO2的比值。當(dāng)O/Ti1.76時(shí)系統(tǒng)具有最低共熔點(diǎn),隨著O/Ti比值的降低(還原度的增大),系統(tǒng)熔點(diǎn)升高,當(dāng)O/Ti比值=1.67時(shí)達(dá)到一個(gè)較高的熔點(diǎn),可見熔煉鈦渣的終點(diǎn)最好在O/Ti1.76左右。鈦原料中的雜質(zhì)元素如FeO、MgO、CaO、MnO和Al2O3都分別可與TiO2形成二元化合物和低共熔點(diǎn),在它們一定含量范圍內(nèi),都起降低鈦渣熔點(diǎn)的作用,可見這些雜質(zhì)元素是一種很好的造渣劑,但雜質(zhì)元素過高會(huì)降低鈦渣的品位。

3.鈦渣的試驗(yàn)情況

集團(tuán)公司和鈦業(yè)公司先后在武定和陸良開展了大規(guī)模的冶煉鈦渣試驗(yàn),其試驗(yàn)情況如下:

3.1武定鈦渣試驗(yàn)

試驗(yàn)是以云南武定鈦渣冶煉廠現(xiàn)有條件,不作任何改變的情況下進(jìn)行,即敞口電爐,自焙電極,電爐爐底用400×400的碳磚砌筑,爐壁用一般的耐火磚砌筑,出爐口正對(duì)1#電極。

1 電爐主要技術(shù)性能

項(xiàng)目

指標(biāo)

項(xiàng)目

指標(biāo)

電爐容量

1800KVA

極心圓功率密度

1239KW/m2

變壓器容量

606KVA

電極電流密度

2.2A/cm2

極心圓直徑

900mm

爐底厚

1200mm

爐膛內(nèi)徑

3200mm

爐膛高度

1200mm

電極直徑

φ480mm

3.1.1主要工藝條件及操作

配碳量:以礦中全部Fe2O3轉(zhuǎn)化為FeO,96%FeO還原成金屬鐵,30%TiO2還原成Ti3O5,熔池中鐵的滲碳按2%計(jì)算理論配碳量為加礦量的7.98%,折合成焦粉為加礦量的9.85%,而實(shí)際配碳約12%。

電參數(shù):在該電爐及變壓器不配套的情況下,幾乎沒有調(diào)節(jié)的余地,加之試驗(yàn)爐次較少,就以現(xiàn)行操作的100V,作為二次電壓進(jìn)行冶煉。

冶煉操作:每爐投入鈦精礦1.49噸,其中0.78噸作為配瀝青、焦粉的混合料一次性加入爐內(nèi)并搗實(shí),0.71噸的鈦精礦是作為附加礦,在冶煉過程中間斷式地從電極孔逐漸加入爐內(nèi),作為調(diào)節(jié)品位,避免翻渣、結(jié)殼、噴濺的一種手段。每出爐一次算一個(gè)爐號(hào),每爐冶煉180分鐘,波動(dòng)在150~240分鐘,出爐時(shí)不斷電,用氧氣燒穿爐口,渣、鐵混出,排入渣盤內(nèi),渣盤的側(cè)面沿底部設(shè)有φ100mm的孔,出爐5~8分鐘,待鈦渣凝結(jié)后,抽開渣盤側(cè)面小孔,鐵水注入沙盤成80~90kg的鐵錠。出爐完畢堵上出爐口,沿三個(gè)電極孔分別加入約60kg礦,7kg焦粉后,搗爐,加料,并用鐵錘夯實(shí),放電極,合閘送電,冶煉下一爐,從出爐到第二爐送電時(shí)間約10~20分鐘。

3.1.2試驗(yàn)概況及結(jié)果

試驗(yàn)于7月26日19:40時(shí)開始,至7月29日24:00時(shí)結(jié)束,冶煉時(shí)間為76小時(shí)20分,共冶煉23爐,平均每爐間隔時(shí)間20分鐘,投入攀枝花鈦精礦30噸,冶金焦粉2.98噸,瀝青1.296噸(7.2%),產(chǎn)鈦渣18.425噸,半鋼7.8噸。其中過渡鈦渣3.375噸,成品渣15.05噸,洗爐渣及鈦渣(TiO2)品位分別為79.52%、76.65%。4~20爐的17爐連續(xù)穩(wěn)定試驗(yàn),鈦渣平均電耗2201KWh/t渣,TiO2收率92.88%。電極消耗55kg/t渣。

整個(gè)冶煉期間冶煉平穩(wěn)、爐況順行,沒有因翻渣噴濺而被迫停電或跳閘現(xiàn)象,達(dá)到了預(yù)期效果。

2 17爐連續(xù)冶煉結(jié)果

爐次

4~20

加料量(t

鈦精礦

混合礦

13.26

附加礦

12.00

冶金焦

2.53

瀝青

0.95

產(chǎn)出量(t

鈦渣

14.45

半鋼

6.59

二次電壓(V

100

二次電流(A

2000~4000

噸渣電耗(KWh

2201

鈦渣TiO2%

77.34 (加權(quán)平均數(shù))

3 成品鈦渣化學(xué)成分%

樣號(hào)

TiO2

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

MnO

P

V2O5

TFe

S

FeO

20007-24

78.37

5.74

3.15

1.57

7.85

0.81

0.011

0.169

5.10

0.094

4.76

20007-25

75.28

5.28

2.71

1.13

7.28

1.30

0.008

0.207

5.10

0.087

5.21

平均

5.51

2.93

1.35

7.57

1.06

0.009

0.188

5.10

0.091

4.99

武定1

76.76

武定2

76.20

平均

76.65

3.1.3結(jié)論

1.經(jīng)過這次工業(yè)試驗(yàn),再一次證明了敞口電爐用攀枝花鈦礦(TiO247%以上)冶煉76%左右的酸溶性鈦渣的可行性。根據(jù)出爐渣的粉化情況看,鈦渣品位超過78%以上,粉化現(xiàn)象嚴(yán)重,而品位低于74%的鈦渣,冶煉爐溫低、產(chǎn)量低。因此,我們認(rèn)為用攀枝花鈦礦冶煉酸溶性鈦渣的適宜品位在74%~77%之間。

2.敞口電爐、自焙電極冶煉鈦渣,用約50%的礦拌焦、瀝青,一次加入爐內(nèi)搗實(shí),50%的粉礦逐漸從電極孔加入,即類似密閉電爐連續(xù)加料的工藝,可以解決我國傳統(tǒng)冶煉的翻渣、結(jié)殼、噴濺、電極串動(dòng)跳閘、變壓器功率不能充分發(fā)揮的問題。

3.該冶煉方法使用自焙電極,鈦渣電耗達(dá)2200KWh/t渣,TiO2品位76.65%,鈦渣含硫0.091%,半鋼含硫0.171%,可使鈦渣成本較大幅度降低,產(chǎn)品鈦渣、半鋼質(zhì)量得到提高,有利于半鋼處理利用。

4.該冶煉方法不能解決鈦渣冶煉環(huán)境惡劣,工人勞動(dòng)強(qiáng)度大,煤氣不能利用的問題,有待進(jìn)一步研究解決。

3.2陸良鈦渣試驗(yàn)

3.2.1主要操作制度

3.2.1.1配碳量

以礦中Fe2O3全部轉(zhuǎn)化為FeO,90%~96%FeO還原成金屬鐵,30%TiO2還原成Ti3O5,熔池中鐵的滲碳按2%計(jì)算理論配碳量,折合成還原劑的加入量。

3.2.1.2電參數(shù)

120V。

3.2.1.3送電制度。

通過控制電流大小作為敞口電爐鈦渣冶煉控制爐況的手段。

3.2.1.4冶煉操作

將瀝青、焦粉和鈦精礦按照一定比例混合均勻,加入爐內(nèi)并搗實(shí),每爐加入混合礦約3.0噸。在冶煉過程中,間斷式地從電極孔人工加入少量鈦精礦作為調(diào)節(jié)品位,避免翻渣、結(jié)殼、噴濺的一種手段。每爐冶煉時(shí)間控制在150min左右。出爐時(shí)不斷電,用氧氣燒穿爐口,渣鐵混出,渣車側(cè)面沿底部設(shè)有φ100mm的出鐵孔,待鈦渣凝結(jié)后,通開出鐵孔,鐵水澆注成80~90kg的鐵錠。鐵水放完后,立即用水管對(duì)鈦渣進(jìn)行表面噴水冷卻,至鈦渣表面變暗為止。用葫蘆吊將其吊入簡(jiǎn)易水池(長(zhǎng)×寬×高=5000×3000×800mm,用5mm厚的鋼板制成的)中,水池中嚴(yán)禁裝水。等鈦渣冷卻后將其破碎得鈦渣成品。出爐完畢后堵上出爐口,進(jìn)行搗爐作業(yè),開始下一爐冶煉,出爐間隔20~30min。

3.2.2試驗(yàn)概況及結(jié)果

3.2.2.1攀枝花鈦礦與云南鈦礦各50%的混礦試驗(yàn)

1)冶煉TiO279±2%的鈦渣試驗(yàn)

配料比 混合鈦礦∶焦碳∶瀝青=100∶11∶7進(jìn)行冶煉。

在條件試驗(yàn)階段,測(cè)得出爐渣鐵溫度較高,達(dá)1800℃以上,比所冶煉鈦渣的熔點(diǎn)1700℃左右高很多。雖然較高的爐溫對(duì)提高碳還原鈦精礦中鐵氧化物的反應(yīng)速度有利,但溫度過高,渣中低價(jià)鈦大量出現(xiàn)會(huì)影響鈦渣的質(zhì)量,

既冶煉時(shí)間在90min至120min時(shí),將電極電流穩(wěn)定控制在120A左右,而冶煉時(shí)間達(dá)到120min至150min時(shí),逐漸降低電極電流到100A。

表4 攀鈦礦與云南鈦礦各50%生產(chǎn)79%±2渣化學(xué)成分 %

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

P

V2O5

TiO2

TFe

FeO

Ti2O3

4.45

2.19

1.60

5.37

<0.005

0.232

79.99

6.10

7.85

12.08

2) 冶煉TiO275±2%的鈦渣試驗(yàn)

配料比調(diào)整為:混鈦礦∶還原劑∶瀝青=100∶10(20%細(xì)冶金焦粉灰+80%無煙煤) ∶8, 送電制度延用了冶煉79±2%鈦渣時(shí)的送電制度 。

試驗(yàn)共產(chǎn)出品位為75±2%的成品鈦渣100.95噸,其典型化學(xué)全分析見表10。通過試驗(yàn)確定用混合礦生產(chǎn)TiO275±2%鈦渣的合理的配料比是:混鈦礦∶無煙煤∶瀝青=100∶9∶7.5 ,或者混鈦礦∶還原劑∶瀝青=100∶10(20%細(xì)冶金焦粉灰+80%無煙煤) ∶8;合理的送電制度見圖2。

表5 攀鈦礦與云南鈦礦各50%生產(chǎn)75±2%渣化學(xué)成分 %

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

P

V2O5

TiO2

TFe

FeO

Ti2O3

4.39

2.05

1.60

4.16

<0.005

0.413

76.09

10.25

13.19

9.03

3.2.2.2全云南鈦礦試驗(yàn)

1) 冶煉TiO282±2%的鈦渣試驗(yàn)

配料比為:云南礦∶無煙煤∶瀝青=100∶9∶8。冶煉逐步轉(zhuǎn)入正常。試驗(yàn)共產(chǎn)出品位82±2%的成品鈦渣61.35噸,其典型化學(xué)成份全分析見表12。通過試驗(yàn)摸索出全云南鈦礦冶煉含TiO282%的鈦渣合理的配料比是:云南礦∶無煙煤∶瀝青=100∶9∶8。

表5 100%云南鈦礦生產(chǎn)82%±2%鈦渣化學(xué)成分 %

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

S

TiO2

TFe

FeO

Ti2O3

3.14

1.41

0.64

1.77

0.030

83.09

10.50

9.30

7.00

2.76

1.41

0.64

1.69

0.027

81.30

11.15

10.40

6.72

2)冶煉TiO278±2%的鈦渣試驗(yàn)

配料比為:云南礦∶無煙煤∶瀝青=100∶8.5∶8, 送電制度采用圖4的送電制度。

試驗(yàn)共產(chǎn)出品位為78±2%的成品鈦渣 60噸,其典型化學(xué)成份全見表14。通過試驗(yàn)摸索出全云南鈦礦冶煉TiO278±2%的鈦渣合理的配料比是:云南礦∶無煙煤∶瀝青=100∶8.5∶8

表:6 全云南鈦礦試驗(yàn)生產(chǎn)78%±2渣化學(xué)成分

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

S

TiO2

TFe

FeO

Ti2O3

3.28

1.46

0.86

1.54

0.029

79.30

7.50

7.98

6.14

3.47

1.46

0.75

2.23

0.031

80.88

10.70

10.00

6.64

3.2.3.3全攀枝花鈦礦試驗(yàn)

的配料比為: 攀鈦礦∶無煙煤∶瀝青=100∶8∶8,

試驗(yàn)共產(chǎn)出成品鈦渣 65.275噸,其典型化學(xué)成份全分析見表16。通過試驗(yàn)摸索出全攀鈦礦生產(chǎn)含TiO274±2%的鈦渣合理的配料比是:云南礦∶無煙煤∶瀝青=100∶8∶8。

表7 全攀鈦礦試驗(yàn)生產(chǎn)74%±2渣化學(xué)成分

SiO2

Al2O3

CaO

MgO

S

TiO2

TFe

FeO

Ti2O3

3.20

2.40

1.72

7.39

0.061

76.03

7.15

6.15

5.07

本次工業(yè)試驗(yàn)于11月1日8點(diǎn)整正式開始送電,至12月20日凌晨5時(shí)共冶煉270爐,平均每爐運(yùn)行時(shí)間為180min。試驗(yàn)共投入攀枝花鈦精礦294噸,云南鈦精礦478噸,冶金焦無煙煤 74.69 噸,瀝青58.38 噸,產(chǎn)鈦渣417.70噸,半鋼189.83 噸。其中過渡鈦渣0.35噸,成品渣417.35 噸。

3.2.3結(jié)論

⑴本次試驗(yàn)證明了采用傳統(tǒng)的生產(chǎn)氯化渣的敞口電爐、自焙電極,在二次電壓不調(diào)整的條件下冶煉酸溶性鈦渣是完全可行的,而且鈦渣質(zhì)量和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也好 。

⑵試驗(yàn)期間總體來說爐況穩(wěn)定,冶煉順利。

⑶試驗(yàn)采用不同的原料組成,冶煉出了5個(gè)品位檔次的鈦渣產(chǎn)品,具體為:采用50%攀枝花礦和50%云南礦為原料冶煉TiO2 75±2%和TiO2 79±2%;采用100%云南礦為原料冶煉TiO2 78±2%和TiO2 82±2%;采用100%攀枝花礦為原料冶煉TiO2 74±2%的鈦渣共計(jì)417.25噸。為探索全鈦渣酸解制取鈦白的成套工藝技術(shù)提供了原料條件。

⑷本次試驗(yàn)的渣鐵分離方式好、效果好。

⑸采用鈦渣出爐后噴水急冷的措施,大大降低了低價(jià)鈦的金紅石化程度。根據(jù)X射線檢測(cè)結(jié)果,采取噴水急冷,鈦渣成品的金紅石量?jī)H為二氧化鈦總量的4%~6%,即鈦渣中的金紅石含量?jī)H為3.2%~4.8%,同QIT鈦渣中金紅石的含量相當(dāng)。

4.鈦渣和鈦礦的物相結(jié)構(gòu)

4.1鈦鐵礦的物相結(jié)構(gòu)

鈦鐵礦的化學(xué)式為FeTiO3,其理論組成是TiO252.6%,但在自物界中的鈦鐵礦一般由FeTiO3及風(fēng)化后的鈦鐵礦組成。隨著成礦時(shí)間越長(zhǎng),風(fēng)化程度逐步加深,TiO2含量越高,風(fēng)化后的鈦鐵礦形成了以下幾種物相組成:板鈦礦(Fe2.3Ti3O9),改變后的板鈦礦(Fe1.2Ti3O6.6(OH)2.4,白鈦石(Fe0.6Ti3O4.8(OH)4.2,金紅石(TiO2)等。同時(shí)在風(fēng)化過程中,其它氧化物雜質(zhì)與FeTiO3形成了固溶體,可用以下通式表示:m((Fe,Mg,Mn).TiO2).n((Fe,Cr,Al)2O3),其中m+n=1。

具有開采價(jià)值的鈦礦可分為巖礦和砂礦,巖礦由鈦鐵礦(FeTiO3)組成,TiO2含量在45-53%左右,其中的鐵由FeO形式存在,FeO/Fe2O3比值高,同時(shí)MgO的含量高,礦物結(jié)構(gòu)致密。

砂礦是由巖礦在風(fēng)化過程中,一些可溶的成分溶出,由風(fēng)化后的鈦鐵礦單獨(dú)或者和鈦鐵礦混合組成。其中的的Fe2O3含量高,FeO/Fe2O3比值低,雜質(zhì)含量少,礦物結(jié)構(gòu)疏松,其金紅石礦TiO2含量可達(dá)95-100%。

4.2鈦渣的物相組成

鈦渣是在電爐中熔煉鈦鐵礦后形成的一種產(chǎn)物,主要由兩種物相組成:其中9095%由假板鈦相                        (FeTi2O5a(MgTi2O5)b(Al2TiO5)c(MnTi2O5)d(V2TiO5)e(Ti3O5)f組成,又稱黑鈦石固溶體相,其中a+b+c+d+e+f=1。例如:索雷爾渣的典型組成:                   ?。?/span>FeTi2O50..31(MgTi2O5)0.30(Al2TiO5)0.06(MnTi2O5)0.008(V2TiO5)0.012(Ti3O5)0.31。

另一種物相是硅酸鹽玻璃體相(Ca,Al,Mg,Fe,TiSiO3,含量在5-10%左右,典型組成:SiO2 60%,Al2O318-20%CaO9-10%,MgO1-4%,FeO2-4%TiO23-4%。

采用電爐冶煉出來的鈦渣分為酸溶性鈦渣和氯化鈦渣,攀枝花鈦精礦冶煉的鈦渣是酸溶性鈦渣,用于硫酸法鈦白生產(chǎn),主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1、具有良好的酸溶性,酸解率≥94%;

2、有適量的助溶劑雜質(zhì)FeOMgO以便鈦渣有良好酸解反應(yīng)性能;

3、低價(jià)鈦控制在適量范圍;

4、對(duì)生產(chǎn)鈦白有害的雜質(zhì)(硫、磷、鉻、釩)含量不能超標(biāo);

氯化鈦渣用于氯化法鈦白生產(chǎn),主要有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1、TiO2含量高,一般要求≥92%;

2、在氯化過程中形成粘結(jié)性的CaOMgO含量一般要求≤1%;

3、粒度分布符合流態(tài)化的要求;

5.鈦渣的升級(jí)

由于攀枝花鈦礦的雜質(zhì)含量高,TiO2含量低,不能適應(yīng)生產(chǎn)氯化鈦白的原料要求。攀枝花鈦礦生產(chǎn)的鈦渣由于含CaO+MgO>10%,在氯化過程形成MgCl2、CaCl2等雜質(zhì),而MgCl2、CaCl2易粘結(jié),降低氯化效率,破壞流態(tài)化過程,目前以攀枝花鈦礦生產(chǎn)的鈦渣更適用于硫酸法鈦白生產(chǎn)。

以攀枝花鈦礦為原料生產(chǎn)出氯化鈦白的原料,可采用人造金紅石的生產(chǎn)流程:其工藝路線如下:

①、鈦鐵礦 熱還原 酸浸 人造金紅石

但這條工藝路線存在廢酸的綜合利用、粒度較細(xì)等問題沒有解決,目前這條工藝路線更適合高品位的砂礦生產(chǎn)人造金紅石。

攀枝花鈦礦生產(chǎn)的鈦渣要用于氯化法鈦白生產(chǎn),目前只有前蘇聯(lián)的熔鹽氯化法,但是存在廢鹽的處理及對(duì)設(shè)備的腐蝕嚴(yán)重等問題。

進(jìn)一步將鈦渣可升級(jí)成人造金紅石或UGS渣,再用于氯化法鈦白生產(chǎn),是攀枝花鈦礦最可行的路線。升級(jí)成UGS渣是加拿大QIT公司的專利,其工藝路線:

①、鈦渣 氧化 還原 酸浸 UGS

升級(jí)成人造金紅石,可采用氯化法或硫酸浸出法,其工藝路線:

、鈦渣  氯化 酸浸 人造金紅石

②、鈦渣   煅燒  酸浸  人造金紅石

6.結(jié)論

1、要升級(jí)鈦渣,必須破壞鈦渣的結(jié)構(gòu),因此首先要了解鈦渣的物相組成,以及對(duì)鈦渣各種雜質(zhì)的存在形式進(jìn)行深入了解;

2、了解在鈦渣的冷卻過程中,各種物相是如何形成的;

3、研究最適合于酸解的鈦渣結(jié)構(gòu)、粒度等。通過調(diào)整冶煉制度、加入的物料及采用的冷卻曲線,控制鈦渣中的物相組成,形成有利于酸解的物相,避免形成不利于酸解的物相;

4、研究如何更有效的破壞鈦渣的結(jié)構(gòu)、最佳的酸解反應(yīng)條件,最佳的工藝流程;