工业用 富钛料简介.docVIP

6.2 富钛料 富钛料一般指TiO2含量不小于85％的电炉冶炼钛渣或人造金红石。用电炉冶炼钛精矿制取的产品TiO2含量不小于90％称为高钛渣，TiO2含量小于90％时，产品称为钛渣。以钛精矿为原料，用其它方法制取的产品称为人造金红石。 富钛料的制备方法很多，按最终产物可分为生产钛渣和人造金红石的方法；按生产工艺可分为火法工艺和湿法工艺。火法工艺又包括电炉熔炼法、选择氯化法、等离子熔炼法、微波－热等离子体生产活性富钛料及人造金红石等方法。湿法包括部分还原－盐酸浸出法、部分还原－硫酸浸出法、全还原锈蚀法、三氯化铁浸出法以及其它的化学分离法。常用的方法是电炉熔炼法、盐酸浸出法、还原锈蚀法等。 6.2.1 钛渣生产方法〔1，2〕 钛渣的生产方法主要是电炉熔炼法。这种方法是使用还原剂，将钛精矿中的铁氧化物还原成金属铁分离出去的 选择性除铁，从而富集钛的火法冶金过程。其主要工艺(见图6-2)是 ：以无烟煤或石油焦还原剂，与钛精矿经过配料、制团后，加入矿热式电弧炉内，于1600～1800℃高温下还原熔炼，所得凝聚态产物为生铁和钛渣，根据生铁和钛渣的比重和磁性差别，使钛氧化物与铁分离，从而得到含TiO272～95%的钛渣。其主要反应为式（6-1）至（6-4）。 FeTiO3＋C=Fe＋TiO2＋CO （6-1） 2 FeTiO3＋3C=2Fe＋Ti2O3＋3CO （6-2） FeTiO3＋2C=Fe＋TiO＋2CO （6-3） Fe2O3＋3C=2Fe＋3CO （6-4） 生产钛渣的电炉是介于电弧炉与矿热炉之间的一种特殊炉型，有敞开式、半密闭式和密闭式三种，熔炼温度一般为1600～1700℃，最高温度可达1800℃。电炉熔炼所得到的钛渣可以用来生产钛白粉、人造金红石和TiCl4。该方法的优点是生产工艺简单，设备易于大型化，“三废”少，且炉气可以回收利用，副产品生铁回收加工容易，缺点是除去非铁杂质能力差，耗电量较大，一般在电力较充足的地区使用。 　图6-2 密闭电炉熔炼钛渣的原则工艺流程 6.2.1.1 敞口电炉 ①　敞口电炉熔炼高钛渣 目前国内生产的高钛渣主要用于焙烧成人造金红石和流态化氯化生产四氯化钛，高钛渣中总TiO2要达到93%，FeO含量要小于3%-4%。生产这种高还原度的高钛渣现采用敞口电炉。 敞口电炉熔炼高钛渣的工艺流程包括：配料、制团、电炉熔炼、渣铁分离、炉前高钛渣、破碎、磁选、成品高钛渣。 ②　敞口电炉熔炼酸溶性渣 用于硫酸法生产钛白的钛渣，在国内俗称为酸溶性钛渣。敞口电炉熔炼酸溶性钛渣与熔炼高钛渣的工艺、设备和操作方法基本上相同，但也有不同之处。既在还原熔炼时要控制适当的还原度，使获得的钛渣达到下列基本要求： 1）具有良好的酸溶性，一般要求酸解率≥94%； 2） 要有适量的助溶杂质FeO和MgO，以使钛渣具有良好的酸解反应性能； 3）低价钛含量要控制适量； 4）对生产钛白有害的杂质（特别是硫、磷、铬、钒）含量不能超标。 钛渣的酸溶性能主要取决于它的物相结构，而物相结构又随其化学组成和它在出炉后的冷却方式而变化。作为酸溶性钛渣，应含有适量的助溶杂质（主要是FeO和MgO）和一定量Ti2O3，以使钛的氧化物尽可存于黑钛石固溶体中，并在工艺上采取措施避免生成金红石型TiO2。 由原生矿选出的钛铁金矿含硫较高（S≥0.2%），在电炉熔炼前需进行氧化焙烧处理，脱除其中的硫，并提高焙烧矿的磁化率，以便能用磁选法进一步精选。如能将钛铁矿中的部分辉石、斜长石等脉石矿物除去，降低精矿中的非铁杂质含量，就可使电炉熔炼的酸溶性钛渣的TiO2含量达到80%左右；如采用大型化矩形密闭电炉在具有丰富水电的地区进行大规模生产，合理利用副产品半钢，大幅度降低生产成本，就能促进酸溶性钛渣在我国的广泛应用。 6.2.1.2 半密闭电炉熔炼钛渣 半密闭电炉的熔炼方法与目前我国敞口电炉方法不同，采用一次性加入粉料的熔炼方法。钛铁精矿与破碎好的无烟煤按比列配料之后送至炉顶的混合料仓，经计量从炉中心加料进入炉内。加料后采用手动方式调节三相功率进行还原熔炼，待三相功率基本稳定后转为自动调节。 该种粉料入炉的工艺，消除了以前使用沥青作粘结剂的团料工艺常发生塌料翻渣现象，不需要进行捣炉作业，可实现机械化作业，减轻了操作人员的劳动强度，并同时消除了沥青的毒害，但是这种熔炼方法生产的钛渣还原度不宜太高。 6.2.1.3 密闭电炉熔炼钛渣 在敞口电炉冶炼钛渣时，经常发生塌料，容体喷溅到炉表面冷料区结成坚硬的料壳，造成大量热损失，使炉料的透气