钛渣

    1概述

    高渣(High Titanium Slag)是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称,通过电炉加热熔化钛矿,使钛矿中二化钛和熔化分离后得到的二氧化钛高含量的富集物。高钛渣既不是废渣,也不是副产物,而是生产四氯化钛钛白粉海绵钛产品的优质原料。钛渣是由钛精矿(ILMEnite)冶炼而成。

    2 应用领域

    1.TiO2含量大于90%的高钛渣可以作为氯化法钛白的生产原料

    2.TiO2小于90%的高钛渣是酸法钛白生产的优质原料

    3 成份标准

 

项目
一级品%
二级品%
三级品%
TiO2
≥94
≥92
≥80
∑Fe
≤3.0
≤4.0
≤5.0
MnO2
≤4.5
≤4.5
≤4.5
CaO+MgO
≤1.5
≤2.0
≤11.0
Al
≤0.4
≤0.55
≤1.0
V
≤0.04
≤0.05
≤1.0
附注:
 
主流产品

   4  状态颜色

    一般状态粉状,黑色。 粒度在40-200目(Mesh)

    5  发展概况

    1、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。由于硫酸法钛白生产过程中产生大量难以治理、污染环境的“三废”,近年来全球硫酸法钛白产能急剧萎缩。随着我国氯化法钛白以及海锦钛工业的快速发展,对高品位富钛料的需求日益增加。因此,寻求经济合理的钛原料处理方法,将我国丰富的钛铁矿资源加工成富钛料是我国钛白和钛材产业发展的当务之急。

    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。

    2、国内钛渣技术发展现状

    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。

    硫酸法钛白生产虽然可以采用钛铁矿做原料,但存在酸耗量大、副产品硫酸亚铁多、不溶固体杂质量增加和废酸废液难治理等问题。采用富钛料(酸溶性钛渣)可以减少酸耗量30%并解决硫酸亚铁问题,从而减轻环保压力,提高设备产能,目前国外越来越多的厂家都将其原料改成钛渣和人造金红石等富钛料。氯化法钛白和海绵钛生产的第一道工序是制取TiCl4,用钛铁矿生产TiCl4时,由于钛铁矿中杂质含量高,每生产1吨TiCl4产出约0.92吨氯化物杂质,使氯耗和“三废”增加,氯化炉产能降低,TiCl4的生产成本升高,所以国内外的生产厂家从不用TiO2低于60%的钛铁矿作为生产TiCl4的原料,主要采用高钛渣和金红石等富钛料。

    近几年,中国金属钛和钛白粉行业发展迅猛,金属钛及钛白粉总产量分别以每年30~50%、6%~8%的速度增长,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,TiO2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7000kVA(在建的最大容量25000kVA),为半密闭(矮烟罩)式电炉,最小的电炉容量400kVA,是敞开式电炉,钛渣产品TiO2大于90%,绝大部分在92%TiO2以上,这些产品中约50%作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。

    3、国内钛渣科研状况

    我国钛资源的特点是钛品位低,大部分是钛磁铁矿,原生钛矿不能直接用于生产氯化钛白、海绵钛和电焊条,必须采用冶炼钛渣或生产人造金红石等富钛料的方法才能满足需求。

    国内冶炼钛渣试验最早始于五十年代,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:

    ①1975年在宣化钢铁公司五七厂做了400kVA电炉冶炼铁和钛渣试验;

    ②1976年在阜新铁合金厂做了400kVA电炉冶炼铁和钛渣试验;

    ③1976年用锦州铁合金厂1800kVA电炉做了熔炼铁和钛渣试验;

    ④1979年用遵义钛厂6300kVA电炉进行了电炉熔炼高钛渣试验;

    ⑤1979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;

    ⑥1980年用锦州铁合金厂4000kVA电炉做了冶炼氯化钛渣试验;

    ⑦1982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。

    尽管我国从50年代就开始钛渣冶炼试验,但真正进行产业化是在70年代,自“六·五”(1980-1985)以来,我国加大了高钛渣制备技术及产业化开发力度,到目前为止,研究工作取得了长足进展,完成了大量基础研究和探索性试验,开展了密闭电炉连续加料、配方式、明弧或半明弧、薄料层操作、稳定炉况操作条件等系列研究,先后采用24kVA、100kVA、187kvA、250kVA、400kVA、650kVA、1800kVA、3200kVA和6000kVA各种规模的电炉,做了攀枝花钛精矿预氧化球团、预还原球团和粉矿直接入炉冶炼酸溶性钛渣3种原料方式的半工业性和工业性试验,积累了丰富的试验数据和经验。


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