钛渣中Ti2O3含量计算方法研究

32 201 5 年第 38 卷第 6 期 钛渣中 韩可喜 1， 2 ( 摘 要： 冶炼常常使钛铁矿（ 级为高钛渣并作为生产硫酸法钛白原料。冶炼过程中， 分还原为金属铁，同时也存在 原为 于硫酸法钛白生产厂家对钛渣酸解率有较高要求，而钛渣的酸解率与钛渣中 红石型 系密切。 而 实际生产中对钛渣中 检测 并 不重视，加之钛白生产厂家对 量 有一定要求。根据 攀枝花 钛精矿和 焦炭 成分、配比，杂质元素 进 入渣 相的分配系数， 按 钛渣 的岩相结构，将钛渣中 杂质元素 分别 等效为 (%结合 两者 线性拟合方程 ， 确定采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣推算渣中 量的计算方法。 关键词： 钛渣；岩相结构；攀枝花 钛精矿 0 引言 采用钛铁矿为原料在电炉中熔炼产生的一种含钛较高的富钛料，常常被用做生产硫酸法钛白粉原料。钛渣冶炼过程中， 分还原为金属铁，同时部分 于硫酸法钛白生产厂家对钛渣酸解率有较高要求，而钛渣的酸解率与渣中金红石型 密切。 有促进钛渣中钛氧化物溶于硫酸的作用，是酸溶性钛渣必不可少的助溶杂质 ，而钛渣中金红石型 溶于硫酸，是降低钛渣酸解率的主要物质 。 一般温度在低于750 时，其钛的氧化产物为锐钛型 不是金红石型 。 由于 金红石型 若 保证钛渣熔体中 一定量的 使钛的氧化物尽可能存在于易溶于硫酸的黑钛石固熔体中，这是防止钛渣酸解率降低有效措施之一。 此外， 实际 生产 过程中，钛渣生产企业对钛渣中 测并没有重视， 主要原因有两方面，一是 高钛渣成 分 极其 复杂，仅铁、钛两种体系就有多种价态和多种状态，各价态间电位差大，分解试样时难以保持原有的价态，给分析带来很大的困难 2；二 是 一些有经验冶金学者认为， 仅对 钛渣中 分析检测，就可以生产出合格钛渣产品。随着环保压力日益增大，越来越多钛白企业用钛渣代替钛精矿作原料生产 硫酸法钛白。据了解，硫酸法钛白生产厂家反映 目前钛渣中 量波动较大， 将直接影响钛渣 酸解率以及后序工艺参数的稳定性。因此，研究钛渣中 算方法意义重大。 据 文献报道 3， 一些 冶金学者对冶炼钛渣过程中量、 质元素 (即非钛铁元素 )对钛渣品位 (即 (%响分析，以及根据杂质元素在钛渣物相结构赋存形式，分别将钛铁矿中杂质元素等效为 (% (%提出了 (%(%在一定线性关系，该理论适用于不同原料冶炼不同品位钛渣条件。 为了验证该理论是否可以应用于攀枝花钛精矿冶炼钛渣上，研究了钛渣中 量、杂质元素对钛渣品位关系，并对钛渣岩相结构进行分析，以期确定采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣推算渣中 1 基础研究 杂质元素对钛渣品位影响 课题组在某钛渣厂开展采用攀枝花钛精矿冶炼不同品位钛渣试验，试验过程 中 并 对渣中 检测 。 由 此， 研究了钛渣中 量、量、 杂质元素对钛渣品位关系，并与文献数据进行对比分析，以期确定 其规律是否一致 。 图 1 给出采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣时钛渣品位与 量、 量、杂质元素关系，研究表明，采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣所获得结果与文献报道基本一致。其规律为，渣中 量伴随钛渣品位升高而降低，渣中 量随钛渣品位升高 而升高，而渣中杂质元素含量对钛渣品位影响较小，可以忽略不计。 攀 钢 技 术 33 图 1 钛渣品位与渣中 杂质元素 关系 型钛渣岩相结构分析 由图 2 可得，钛渣主要由黑钛石（ 硅酸盐玻璃相和金属铁共同构成。据文献 3报道，如果 溶体按化学计量简化为一个由 合物，推测出钛渣中 存在简单的线性关系，但实际钛渣成分值低于合物的组成的线。造成这种差异显然不是化学计量的原因，而渣中杂质氧化物是引起该差异 的重要原因。为了验证该理论的正确性，在后 面进行了计算分析。 （ 钛石； 酸盐相； 8： 金属铁 ） 图 2 钛渣岩相 结构 2 计算 方法与结果分析 质氧化物计算方法 图 2 给出了攀枝花钛精矿冶炼钛渣典型岩相 构成 ，并通过对扫描电镜能谱数据分析，得出各物相成分及含量见表 1。 表 1 钛渣物相成分 % 物相 位置 e n i 1 酸盐玻璃相 3 属 表 1 可得，其钛渣中杂质氧化物， 分 而其他杂质氧化物容纳在 与文献报道基本一致。由于能谱分析对其中元素含量不能完全定量，为此，结合文献 3分析，认为 量、 量全部在硅酸盐玻璃相中，而约为 1/3(质量分数 )的 根据上面分析结果，进行相应等效，具体表现为，将 二价离子（ 等 效为 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 60 65 70 75 80 （ 25 20 15 10 5 0 60 65 70 75 80 （ 25 20 15 10 5 0 60 65 70 75 80 （ （O 3）/% 34 201 5 年第 38 卷第 6 期 和 部分 三价离子（ 等效为 由此可得， 等效 效 程 如下： (%+(%(%3 (%(% (%由于矿中 量少，没有考虑 原，而在冶炼钛渣中 杂质基本不还原，并且 认为 这些杂质进入钛渣相 分配系数 是一定的。根据生产和冶炼经验 4，采用攀枝花钛 精矿配加焦炭冶炼钛渣， 根据公式：钛渣中各杂质元素成分含量 =(攀枝花钛精矿中杂质元素 +焦炭 中杂质元素成分含量 )进入渣相分配系数 钛渣品位 /(钛精矿品位 收率 )， 收率为 97%，由此计算出钛渣中各杂质元素成分，结果见表 2。 表 2 钛渣主要成分 % (： (实测结果， 算结果分析 图 3 中 “”代表 P)， “”代表“”代表 些数据取自文献 3，而 “”代表采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣所取得数据。从图 3 可以看出，采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣所得到 (% (%此证明采取此方法计算是科学有效的。 图 3 (% (%系 由于 (% (%在一定 的 线性关系， 因此，可以 通过线性拟合得到方程为 ：(%方程适合于采用攀枝花钛精矿冶炼不同品位钛渣，对冶炼经济品位钛渣的计算提供了理论计算支撑。 定钛渣中 量 计算方法 假定 钛渣中 量计算方法如下： 1） 根据等效法， 认为 (%(%(%和折合为 100%； 2） 根据钛精矿和 还原剂 成分，矿 /还原剂配比为 100:X，结合杂质元素进入渣相的分配系数，计算出钛渣中杂质元素成分含量 ； 3） 根据钛渣的岩相结构，将钛渣中杂质元素等效为 (% (%计算出 (% 4） 结合 (% (%性拟合方程； 5） (%n(% n 为 要指钛渣中 (% 量之和； 6） 确定所冶炼钛渣品位 (% 按上面步骤，最终 计算出冶炼该钛渣品位中量。 3 应用 与前景 攀枝花钛 精矿 和焦炭 主要成分 见表 3、 4。8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 （ %O3） 50 40 35 30 25 20 15 10 5 0 攀 钢 技 术 35 表 3 攀枝花钛精矿主要成分 % 4 焦炭主要成分 % 固定碳 挥发分 灰分 灰分成分 据 表 3、 4钛精矿和焦炭成分 ，计算出 某钛渣厂电炉上采用攀枝花钛精矿配加焦丁方法进行冶炼品位为 74%钛渣 中 量 ，其中 矿 /还原剂配比为 100:12。 具体计算 方程如下： (%(% (% (1) (%(%(%3 (2) (%100 (3) (%(4) (% (5) (%(%(% (6) (%4 (7) 式中， (%表钛精矿和还原剂中杂质元素含量总和， (%表钛精矿 由上面方程式所得： 量为 74%， 量为 通过与现场生产数据进行比较发现，此计算结果在 实际数据的 波动范围内，因此，该计算方法可应 用于工业生产实际 ， 进而 对钛渣冶炼有指导 与参考 作用。 由于该计算方法 与配碳量，钛渣物相结构，以及杂质元素进入渣相的分配系数密切相关。若将该方法应用于不同原料冶炼品位钛渣时 量计算，有待进一步验证。 4 结论 1）研究了 质元素含量对钛渣品位关系，结合钛渣岩相结构，提出了 (%(%在一定线性关系，并通过线性拟合得到方程为 (%研究结果与文献报道 基本 一致。 2）采用该方法计算出 某钛渣厂电炉上采用攀枝花钛精矿配加焦丁方法进行冶炼品位为