我国钛渣生产技术现状.doc

Tech no logy & Equipme nt胡克俊 锡淦 姚娟 席歆/Hu Kejun Xi Gan Yao Jua n Xi Xin我国钛渣生产技术现状Status quo of domestic tita nium slag producti on tech no logy© 19942悯 匸hiz Academic Journal Electronic Flihlidling I 血1綻一 All rights reserved, http:i iietTech no logy & Equipme nt© 19942悯 匸hiz Academic Journal Electronic Flihlidling I 血1綻一 All rights reserved, http:i iietTech no logy & Equipme nt.、八 、-刖言Preface我国钛资源比较丰富，除少量钛铁砂矿外，主要 以钛铁岩矿为主，国内钛铁岩矿的缺点是品位低，杂 质含量高，不能直接满足氯化法钛白对原料的要求， 仅适宜作硫酸法钛白的原料国内从上世纪50年代就开始对电炉冶炼钛渣的生 产工艺进行研究开发，经过近50年的发展，目前全国 钛渣生产能力仍很小，约15万吨/年，仅占世界年生 产能力的5%如果加上攀钢正在建设的年产6万吨钛 渣厂和承德年产3.3万吨的高钛渣厂，全国总生产能力 也仅占世界的8.1%，与我国丰富的钛资源和全球第二 大钛白生产国的地位极不相称。

因此，必须加快我国 钛渣产业的发展，为钛白和钛材业提供更多的优质原 料，减轻钛白行业环保压力，促进我国钛白和钛材工 业整体水平的全面提高西、海南等地的砂矿虽然容易开采且品位较高，但没 有大型矿床，难于满足大规模开采的要求中国的钛 矿选厂共有80多家，其中攀钢的产能30多万t/a，云南 约25万t/a，广东、广西、海南3省共约35万t/a，全国 合计产能约90万t/a而目前国内钛铁矿年需求量约 140万t，商品矿供不应求，需从澳大利亚、加拿大等 国进口钛铁矿和高钛渣，从越南、印度和朝鲜进口钛 矿由于目前世界范围适合氯化法技术的高品位天然 金红石原料供应严重不足，每年仅41万t左右，因此开 发氯化法用的富钛料，实现生产规模大型化对发展中 国金属钛和钛白工业具有重要意义我国从50年代末开始冶炼钛渣的研究，当时电 炉容量是400kVA敞开式电炉，到今天已有近50年的 历史目前全国拥有钛渣电炉30多台（不包括乡镇 企业），是世界上拥有钛渣电炉台数最多的国家，生 产能力约15万t/a,产量约12万t/a最大的电炉容量© 19942悯 匸hiz Academic Journal Electronic Flihlidling I 血1綻一 All rights reserved, http:i iietTech no logy & Equipme nt国内钛渣技术发展现状 7000kVA（在建 的最大容量25000kVA）,为半密闭Status quo of domestic tita nium slag tech no logy developme nt（矮烟罩）式电炉， 最小的电炉容量400kVA,是敞开式© 19942。

悯 匸hiz Academic Journal Electronic Flihlidling I 血1綻一 All rights reserved, http:i iietTech no logy & Equipme nt国内钛铁矿一般直接供硫酸法钛白生产作原料， 少量加工成富钛料，供氯化法钛白、四氯化钛、海绵 钛和电焊条工业使用随着海绵钛和氯化钛白工业的 迅速发展，对钛渣等富钛料的需求越来越大，国内钛 渣产量逐年增加2005年全球氯化法钛白使用富钛料 占整个钛白工业原料55%硫酸法钛白占45%世界钛 白工业使用富钛料量占所用原料75%以上而目前国内 氯化法钛白、四氯化钛、海绵钛和电焊条工业四项合 计使用的富钛料才占国内钛矿消耗量的7.5%，硫酸法 钛白占92.5%,与国外相比差距较大，表明在我国发展 富钛料前景广阔近几年，中国金属钛和钛白粉行业发展迅猛，金 速度增长，2005年，金属钛产量达9370多吨，钛白粉 产量达55万t，对钛铁矿的需求量日益增加中国的钛 资源比较丰富，主要以钛铁矿为主，四川钛矿占全国 钛矿总储量的90%以上但中国钛矿90%以上是共生 岩矿，TiO 2含量低，成分复杂，要富集到满足氯化要 求的高品位富钛料需做大量研究开发工作。

广东、广 电炉，钛渣产品TiO 2大于90%绝大部分在92%TiO 2以 上，这些产品中约50%乍为生产氯化钛白和海绵钛的 原料,50%用于生产人造金红石，作为电焊条的原料目前国内还没有用钛渣做硫酸法钛白粉生产的原料， 表明我国钛白工业环保压力大我国高钛渣生产的特点是：电炉台数多、容量 小、产量低、技术落后，除少数在建电炉外，基本上是 七八十年代的技术水平，产品全部在国内市场销售， 未进入国际市场国内钛渣科研状况Status quo of domestic tita nium slag tech no logy research国内冶炼钛渣试验最早始于20世纪50年代，1957 年北京有色金属研究总院做了用钛铁矿制取高钛渣扩 大试验，此后过了近20年时间，国内一些科研单位和 生产厂家才大量进行钛渣冶炼试验：① 1975年在宣化钢铁公司五七厂做了 400kVAt 炉冶炼铁和钛渣试验；WORLD NONFERROUS METALS 2007.5 29② 1976年在阜新铁合金厂做了 400kVA电炉冶炼 铁和钛渣试验；技术与装备③ 1976年用锦州铁合金厂1800kVA电炉做了熔炼 铁和钛渣试验；④ 1979年用遵义钛厂6300kVA电炉进行了电炉熔 炼高钛渣试验；⑤ 1979年在锦州铁合金厂1800kVA电炉上再次做 了冶炼酸镕性钛渣工业试验；⑥ 1980年用锦州铁合金厂4000kVA电炉做了冶炼 氯化钛渣试验；⑦ 1982年在遵义钛厂6300kVA电炉上做了冶炼氯 化钛渣试验。

这些试验都是在敞口电炉上进行的，采用自焙电 级，一次加料，操作中存在翻渣结壳现象，电流不稳，变 压器能力不能充分发挥，煤气和半钢得不到很好利用（1） 攀枝花钛精矿球团冶炼高钛渣试验1978年，在宣钢五七厂400kvA电炉、阜新铁合金 厂400kvA电炉、锦州铁合金厂1800kvA电炉和遵义钛 厂6000kVA电炉冶炼攀枝花钛精矿试验的基础上，锦 州铁合金厂用3000kvA和1800kvA两台电炉同时进行 攀枝花钛铁矿球团料冶炼高钛渣试验，试验目的是为 熔盐氯化工业试验提供钛渣原料试验共投矿 300吨， 生产岀134吨高钛渣，高钛渣的成分基本稳定在82% TiO2，CaO+MgO=7.94%台炼过程炉况稳定，但冶 炼回收率极低，仅为83.3%1979年，锦州铁合金厂和北京有色金属研究总院 在锦州铁合金厂1800kvA电炉上再次进行了攀枝花钛 精矿团料冶炼酸溶性钛渣工业试验，试验共投料 205.5 吨，冶炼64炉，试制岀平均含TiO 278.2%的酸溶钛渣 108吨，经酸溶性试验测定平均酸解率为94.5%,在上 海东升金属厂以硫酸法生产出合格钛白，钛渣的主要 技术经济指标见表1球团料冶炼钛渣工艺过程是先将攀枝花钛精矿加 入纸浆等混捏成球团，球团烘干后再入敞口电炉冶炼， 整个工艺过程过于繁琐，钛的回收率较低，为 90.3%o 另外，炉料中加入纸浆、敞口电炉冶炼使大量的有毒气 体和粉尘进入大气，污染环境，而且产品钛渣中硫含 量高达1.01%,副产半钢硫含量达1.15%,加大了半钢 应用或进一步深加工的难度，无法实现产业化。

2） 攀枝花钛精矿氧化焙烧一密闭电炉冶炼钛 渣半工业试验30 世界有色金属 2007 年第5期ki 朴术悴济新杯19801981年，北京有色金属研究总院、锦州铁合 金厂、沈阳铝镁设计研究院在实验室做了攀枝花钛铁 矿氧化焙烧脱硫条件试验，然后将187kvA敞 口电炉进 行密闭后做了冶炼钛渣的探索试验在此基础上，沈阳 铝镁设计研究院完成了 187kVA密闭电炉的设计，锦州 铁合金厂制造并安装了回转窑和187kVA密闭电炉1982年在© 0.54 X 8米的回转窑中进行了氧化焙烧 脱硫试验，回转窑转速为2.2转/分，烧成带温度900 /米3 •天，柴油消耗43公斤/吨矿此后进行了密闭电 炉冶炼钛渣试验，其中连续冶炼20天，冶炼钛渣128炉 （酸溶性钛渣103炉、氯化钛渣5炉、两广矿高钛渣20 炉），生产钛渣22吨冶炼攀枝花矿酸溶性钛渣的主 要技术经济指标为：① 钛铁矿含TiO 246%含硫0.46%,氧化后的炉 料含硫0.038%,脱硫率91.7%95%岀炉铁水含硫 0.12%0.15%② 钛渣X TiO 275.04%,含硫 0.1%;③ 消耗冶金焦206公斤/吨钛渣，石墨电极27公斤/吨钛渣，电耗2650度;④ TiO2回收率98.3%；⑤ 每吨钛渣煤气发生量340m 3 （CO78左右）。

试验使我国首次密闭电炉冶炼钛渣获得成功，为 我国钛渣电炉的大型化和自动化操作奠定了基础结 果表明，采用连续加料开弧冶炼的方法可以实现密闭 电炉连续冶炼钛渣，与开口炉相比，密闭电炉冶炼钛 渣有如下优点：⑴热损失减少，电耗降低，回收率提 高⑵冶炼操作在密闭的还原性气氛下进行，避免了 石墨电极的高温氧化和还原剂的 氧化烧 损⑶无噪 音，尘粉少，无需进行繁重的捣炉作业⑷炉况稳定， 基本上消除了短路跳闸现象⑸可回收利用电炉煤 气，减少能源消耗3）攀枝花钛精矿预还原一密闭电炉冶炼钛渣 半工业试验1980-1982年攀钢和贵阳铝镁设计研究院进行了 “攀枝花钛精矿预还原-密闭电炉冶炼酸溶性钛渣” 实验室试验和扩大试验，1983年完成了全流程半工业 性试验钛精矿回转窑预还原试验在实验室小试验基础上，19811982年在 链蓖机一回转窑装置上进行了 5个周期试验， 第一、二周期着重对球团的性能和设备适应性 进行考察第三、四周期主要做各种条件试验 和连续运转试验，连续运转时间为16天和36天第五周 期考察使用褐煤工艺操作条件并为密闭电炉试验备料② 预还原球团冶炼钛渣试验1981年末，在100kVA可倾动有盖电炉中进行了 冶炼工艺条件试验，连续冶炼121炉。

冶炼过程电流 稳定，渣面平稳，岀渣后不用捣炉可继续加料进行 冶炼，出炉时渣铁畅流，分离良好在此基础上，用 250kVA密闭电炉做了预还原球团冶炼钛渣电参数条 件试验，并就试验获得的最佳参数进行连续冶炼和对 比试验试验主要考察了不同二次电压对钛渣冶炼过 程的影响和入炉料对冶炼效果的影响③ 半钢炼钢试验钛渣试验冶炼得到的半钢与国内钛渣厂冶炼的半 钢相比，含硫量大幅度下降，Si、Mn P等杂质也很 低，因此可代替废钢，直接冶炼成低合金钢和碳素结 构钢试验组用0.5吨电弧炉冶炼15Cr、30Cr低合金 钢以及50号碳素结构钢，其成分合乎部颁标准④ 钛渣酸溶性试验对含TiO 275%左右的钛渣进行分批抽样测定，平 均酸解率大于94%攀枝花钛精矿预还原一密闭电炉冶炼钛渣半工业 试验最终结果如下：在$ 0.4 X 7m回转窑中，用褐煤预还原攀枝花钛 精矿，连续运转36天，球团金属化率4550%煤耗 1.87吨褐煤/吨金属化球团，球团含硫量0.066%, 综合脱硫率92. 4%,回转窑利用系数0. 570吨球/ 日•卅，钛回收率95.29%,回转窑运转顺利4) PU渣研发随着环保意识的不断提高，国外硫酸法钛白工业 逐渐萎缩，氯化法钛。