电炉冶炼酸溶钛渣试验研究.doc

电炉冶炼酸溶钛渣试验研究邹建新1，王荣凯2，彭富昌1 （1. 攀枝花学院 钒钛材料与复合技术四川省省级重点实验室，四川 攀枝花， 617000 ； 2. 攀钢钛业公司，四川 攀枝花， 617009）摘要： 在1800KVA敞口电炉上采用自焙电极和粉矿入炉方式，用冶金焦还原钛精矿获得TiO2为76.76%的酸溶钛渣。一半未配还原剂的钛矿在冶炼过程中逐渐加入，炉况顺行，无翻渣踏料现象。钛渣电耗为2200 KWh/t，较以往钛渣试验降低500 KWh/t渣,钛渣制造成本为1686元/t，较以往钛渣试验的制造成本下降500-700元/t，可被钛白生产商接受。关键词：酸溶钛渣；电炉；成本中图分类号：TF533.2+ 文献标识码： A 文章编号：Study on Smelting Titania Slag in Electric FurnaceZou Jianxin1,Wang Rongkai2,Peng Fuchang1(1.The Key Laboratory of Sichuan Province on Titanium & Vanadium Material and Composite Technology, Panzhihua University, Sichuan Panzhihua 617000, China; 2.Pangang Titanium Corporation, Sichuan Panzhihua 617009, China)Abstract: A kind of acidic titania slag which TiO2 equals to 76.76% is obtained in the open furnace (1800KVA) which uses baked electrode. Its feature is entering half of titania ore slowly which is not mixed with reducer during smelting. The electricity use 2200KWH/t.slag, the total cost of titania slag equals to 203 US$/t.slag which declines 26%.Keywords: titania Slag; electric furnace; cost高钛渣生产在我国已有多年历史，但产品均为氯化钛渣，目前国内还没有生产硫酸法钛白用的酸溶钛渣。随着近年国民经济的快速发展，我国硫酸法钛白突飞猛进，产能从1998年的18万t增长到2003年的近50万t，呈现出强劲的增长势头。而随着环保法规的强制实施，使正在生产或将要新建厂的业主们诚惶诚恐。毫无疑问，硫酸法钛白的“三废问题”是制约其生存的关键问题1，这一结论在中国将逐步成为现实，如何积极对待、处理该问题已迫在眉睫。事实上，采用酸溶钛渣取代或部分取代钛精矿生产钛白已是发展趋势，不仅可降低硫酸用量1/3，而且不产生绿矾，大大改善环保。然而，钛渣制取硫酸钛白一直没有产业化的原因不完全在于技术，而在于经济性，根据国内以往的试验研究结果，国内中小型电炉冶炼酸溶钛渣成本在22002400元/t左右，该价格为钛白厂商所不能接受。如何解决钛渣制钛白产业化的制约因素成了我国当前钛白发展的重要问题之一。本研究在优化工艺技术参数的基础上，采用了与以往试验时不同的操作工艺，进行了电炉冶炼酸溶钛渣试验研究，探索了技术经济的可行性。1 试验部分 1.1试验设备采用某厂1800KVA铁合金电炉，敞口式，三相自焙电极，轨道、小车、渣盘各一个，铸锭沙盘、锤式破碎机、振动筛、葫芦吊等设备若干。电炉主要参数如表1。表1 电炉主要技术性能项目指标项目指标电炉容量1800KVA极心圆功率密度1239KW/m2极心圆直径900mm电极电流密度2.2A/cm2炉膛内径3200mm炉底厚1200mm电极直径480mm炉膛高度1200mm1.2 试验原料试验用钛精矿、冶金焦、沥青成分分别如表2、表3和表4。表2 钛精矿化学成分，%组元TiO2FeOFe2O3TFeSiO2Al2O3CaOMgOPS含量47.0934.645.5230.863.531.701.575.890.0130.102表3 冶金焦粉化学成分，%组元 CVAS 含量 82.681.7015.200.431粒度10mm。表4 沥青化学成分，%组元 CVAS 含量 31.5268.060.180.061粒度3mm。1.3 操作工艺按12%比例配碳，每炉投入钛精矿粉矿1.5t，其中0.8t作为配沥青、焦粉的混合料一次性加入炉内并捣实，0.7t的钛精矿是作为附加矿，在冶炼过程中间断式地从电极孔逐渐加入炉内，作为调节品位，避免翻渣、结壳、喷溅的一种手段。每炉冶炼约3小时，用氧气烧穿炉口，渣、铁混出，排入渣盘内，渣盘的侧面沿底部设有100mm的孔，出炉58分钟，待钛渣凝结后，抽开渣盘侧面小孔，铁水注入沙盘成100kg的铁锭。出炉完毕堵上出炉口，沿三个电极孔分别加入约60kg矿，7kg焦粉后，捣炉，加料，并用铁锤夯实，放电极，合闸送电，冶炼下一炉2。2 结果与分析2.1 试验过程及产品成分试验共冶炼20炉次，整个冶炼期间操作平稳，炉况顺行，没有因翻渣喷溅而被迫停电或跳闸现象，达到了预期效果。钛渣及半钢平均化学成分分别见表5和表6。钛渣符合酸溶渣成分要求，半钢可直接铸锭出售。表5 钛渣化学成分，%组元TiO2SiO2Al2O3CaOMgOMnOPV2O5TFeSFeO含量76.765.512.931.357.571.060.010.195.100.094.99表6 半钢化学成分，%组元CSSiMnPVTi含量1.850.1710.080.0260.030.0300.012.2技术经济分析钛渣冶炼单耗及成本如表7。钛渣单位制造成本为1686元/t渣，较以往下降500-700元/t渣，根据用户调查，钛白生产厂商可以接受。表7 钛渣单耗及单位产品成本估算序号项目单价,元/t单耗,t/t渣金额,元/t渣1原材料6431.1钛精矿5001.78501.2冶金焦4000.12481.3沥青10000.04401.4电极10000.055551.5其它材料101.6附产生铁8000.45-3602燃料、动力8132.1动力电0.35(元/KWh)2250 KWh/t渣7882.2循环水0.105052.3其它203工资福利1004制造费用1305制造成本16862.3 单耗分析影响成本的主要因素是钛矿单耗和电耗，电极采用自焙式后已不是成本构成的主要因素。由于试验顺利，基本无废品，故钛矿单耗比较正常。试验炉前电耗为2200KWh/t渣，加上其它用电为2250 KWh/t渣，较以往降低500 KWh/t渣以上，原因在于近一半的炉料作为附加矿的形式在冶炼过程中从三个电极孔周边加入，起到调节炉况、避免翻渣结壳、喷溅的弊端，又起到调节钛渣TiO2品位的目的。另外约52%的钛矿拌和焦粉、沥青、水分（约10%），一次性地加入炉内并捣实，其目的在于既不塌料，又不会烧结得过于结实，实际形成一个假炉盖，提高了热效率。此外，电价的合理性也是钛渣生产技术经济指标可行的重要因素，说明钛渣冶炼必须要选择合适地域。3 结论(1) 采用自焙电极的敞口电炉冶炼钛渣，用约50%的矿拌焦和沥青，一次加入炉内捣实，50%的粉矿逐渐从电极孔加入，即类似密闭电炉连续加料的工艺，可以解决我国钛渣电炉传统冶炼的翻渣、结壳、喷溅、电极串动跳闸、变压器功率不能充分发挥的问题，从而大幅度降低电耗、提高产量。(2)钛矿单耗为1.7 t/t渣，电耗为2250 KWh/t渣，较以往钛渣试验下降约500 KWh/t渣；钛渣制造成本为1686元/t渣，较以往钛渣试验下降约500-700元/t渣，可以被硫酸钛白生产商接受，对国内推广采用钛渣生产硫酸法钛白具有重大意义。参考文献：1 唐振宁.钛白粉的生产与环境治理M .北京：化学工业出版社，2000:2112312