钛渣生产过程中的原料
高钛渣生产工艺资料
低温还原钛铁矿生产高钛渣的新工艺引言目前世界上9 0％以上的钛矿用于生产钛白，约4％~5％的钛矿用于生产金属钛，其余钛矿用于制造电焊条、合金、碳化物、陶瓷、玻璃和化学品等。
我国的钛资源储量非常丰富，但主要是钛铁矿，金红石矿甚少。
我国钛矿主要由广东、广西、海南、云南和四川攀枝花开采生产，主要产品是钛铁矿精矿，也有少量的金红石精矿。
由于钛铁矿精矿的品位较低，需经过富集处理获得高品位的富钛料一高钛渣或人造金红石，才能进行下一步的处理。
电炉熔炼法是一种成熟的方法，工艺比较简单，副产品金属铁可以直接利用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可以回收利用，三废少，工厂占地面积小，是一种高效的冶炼方法。
电炉熔炼法可得到TiO2含量为 80％左右的高钛渣，作为下一步处理(如酸浸法或氯化法) 的原料。
由于电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产1t高钛渣，大约需要3000 kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在 500 kWh左右，即能量的有效利用率仅在17％左右，非常低；其二、电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，也存在一定的环境污染。
El-Tawil等人研究了在固态下先将铁从钛精矿中还原出来，然后再通过磁选方式将铁分离出来的方法生产高钛渣。
他们通过添加催化剂等方式，研究了钛铁矿在1000～1200℃的还原性能，结果表明，在1200 ℃恒温180 min，钛铁矿的金属化率达到85％。
因此还原效果不很理想。
Williams等人研究了通过球磨促发方式实现钛精矿的低温还原性能，发现了在760℃条件下恒温30 min基本上将铁从钛精矿中还原出来这一低温反应现象，具有很强的理论意义。
但是实验条件很苛刻，要求钛精矿的颗粒度在1～2μm，一般球磨机难以实现这一目标，即使能够达到，也将耗费大量能量。
赵沛等人提出了煤基低温冶金学和冶金流程，可将铁矿石的冶炼温度降低到700℃以下，甚至更低的温度。
在此基础上，钢铁研究总院低温冶金学课题组经过研究，发现钛精矿粉体的平均粒度在10μm左右时也能将它的还原温度降低到600℃左右，并且研究出一种高效球磨机，这样为钛精矿的低温还原工艺的产业化奠定了理论和实践基础。
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
钛渣路基材料及其制备方法和应用的制作技术
所述复合胶凝材料含有提钛尾渣、激发剂和增强剂。
2.根据权利要求1所述的钛渣路基材料，其特征在于，所述组合物中水的含量为7-9重
量％。
3.根据权利要求1所述的钛渣路基材料，其特征在于，所述提钛尾渣含有25-30重量％的氧 化钙、24-28重量％的二氧化硅、5-10重量％的二氧化钛、5-7重量％的固定碳、7-8重量％ 的氯化钙和氯化镁、12-15重量％的三氧化二铝和5-10重量％氧化镁。
于提高钛渣路基材料的早期强度。
在优选的情况下，以所述复合胶凝材料的总量为100重量份计，所述复合胶凝材料含有7090重量份提钛尾渣、5-10重量份激发剂和5-20重量份增强剂。
在优选的情况下，所述激发剂为生石灰或钢渣细粉。其中，激发剂中活性成分氧化钙含
量达到50％以上，提钛尾渣经过球磨物理激发后，具有较好的火山灰活性，再通过激发 剂激发，可产生水化反应，形成C-S-H胶凝，使得最终所制备的钛渣路基材料可代替水泥
根据本技术所述的方法，在进一步优选的情况下，在步骤(1)中，所述复合胶凝材料的比 表面积为400-500m2/kg。
本技术第三方面提供了上述方法制备得到的钛渣路基材料。
本技术第四方面提供了上述所述的钛渣路基材料在公路施工、边坡治理施工、土体固化 施工以及矿山修复施工中的应用。
在本技术中，所述提钛尾渣为含钛高炉渣高温碳化-低温氯化提钛后的副产物，具有较好
其中，以所述含有复合胶凝材料、碎石和水的组合物的总量为基准，所述复合胶凝材料
和所述碎石的总含量为85-94重量％，水的含量为6-15重量％；且所述复合胶凝材料与所 述碎石的重量之比为(10-30)：(70-90)；
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
主要钛产品术语简介
钛产品术语简介成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1钛精矿钛精矿（ilmenite）是从钒钛磁铁矿或钛铁矿中采选出来，是生产钛白粉的原料，也是生产钛渣的原料，还可用于生产人造金红石。
主要成分包括般为粉状，黑色，200目左右。
形状如图1。
钛精矿又常简称为钛矿。
我国攀西地区生产的钛精矿约占全国钛精矿产量的2/3，且具有不含放射性及品质稳定的特点，是生产硫酸法钛白粉的优质原料。
2钛渣钛渣（titanium slag）是采用钛精矿为原料，在电弧炉内经过高温冶炼而形成的钛矿富集物俗称。
通过电炉加热熔化钛矿，使钛矿中氧化铁被碳还原为液态金属铁，再将铁与熔融状固态的二氧化钛、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等分离后得到二氧化钛含量较高的富集物（即钛渣）。
钛渣一般为粉状，黑色，粒度在40-200目，形状如图2。
图1 钛精矿商品图2 钛渣产品除大多数铁后提高TiO2的品位。
钛渣按用途又可分为酸溶性钛渣和氯化钛渣。
酸溶性钛渣用于生产硫酸法钛白粉，其TiO2品位一般为74%左右；氯化钛渣用于生产四氯化钛产品，进一步可生产氯化法钛白粉，其TiO2品位一般为90%以上。
酸溶性钛渣一般不适合用于生产四氯化钛，原因在于其较低的TiO2品位降低了生产效率，且较高含量的钙镁会严重影响氯化炉顺行。
氯化钛渣一般不适合用于生产硫酸法钛白粉，原因在于其较高含量的低价钛严重影响酸解工序的顺行，较大增加了成本。
钛渣常被称为高钛渣，少数人常用高钛渣来特指氯化渣。
酸溶性钛渣生产硫酸法钛白粉的优势在于：生产过程中基本上不产生硫酸亚铁（绿矾），且消耗的浓硫酸较少；劣势在于：酸溶性钛渣价格显著高于钛精矿。
钛精矿生产硫酸法钛白粉的优势在于：原料成本较酸溶性钛渣低；劣势在于：副产大量的硫酸亚铁和稀废硫酸。
2014年，攀钢集团海绵钛厂首创了利用TiO2品位74%左右的攀枝花高钙镁钛渣生产四氯化钛的工艺装备技术，处于国内外领先水平。
我国攀西地区共有攀钢钛冶炼厂、国钛科技、金港钛业、大互通钛业、龙坤电冶、金江钛业、天旺钛业、伟建熔炼、源通钛业、奥磊工贸等十余家钛渣生产企业。
辽阳好的钛渣生产工艺
辽阳好的钛渣生产工艺钛渣是一种重要的钛资源，辽阳市位于中国钛资源富集区域，具备开展钛渣生产工艺的优越条件。
下面介绍一种适用于辽阳地区的钛渣生产工艺。
工艺步骤如下：1. 原料准备：采用优质的钛矿石作为原料，辽阳地区常见的钛矿石有金红石、钛铁矿等。
通过浮选、磁选等物理分离方法，将钛矿石中的有用成分提取出来并进行初步破碎。
2. 氧化焙烧：将经过初步破碎的钛矿石进行氧化焙烧。
将钛矿石放入氧化炉中，在氧气或空气的作用下，进行高温氧化反应。
这个步骤主要是将矿石中的钛元素转化为氧化钛产物。
3. 酸浸：将氧化焙烧后的产物放入酸浸槽中进行酸浸。
常用的酸浸液包括浓硫酸、盐酸等。
将钛渣与酸浸液进行充分接触，使得钛渣中的钛元素与酸发生反应，生成可溶于酸液中的钛离子。
4. 沉淀：经过酸浸后的溶液中含有钛离子和其他杂质。
通过调节溶液中的pH 值，或者添加适当的沉淀剂，使得钛离子与杂质发生反应并沉淀下来。
5. 过滤：经过沉淀后，将溶液与沉淀物进行分离。
通过过滤装置，将溶液中的悬浮物过滤出来，得到纯净的钛渣产物。
6. 干燥：将过滤后的钛渣产物进行干燥处理，使其得到适当的水分含量。
常用的干燥方式包括自然晾晒、烘箱干燥等。
7. 精制：经过干燥的钛渣产物还可能含有一定的杂质。
通过采用物理或化学方法，对钛渣产物进行进一步的精制，去除其中的杂质，提高钛渣的纯度。
8. 包装储存：经过精制的钛渣产物进行包装，并存放在干燥、通风的仓库中，以便后续销售或加工使用。
这是一种较为常见的钛渣生产工艺，可以根据具体情况进行调整和改进。
将工艺步骤细化、优化，可提高产品质量和生产效率。
济南好的高钛渣生产工艺
济南好的高钛渣生产工艺
济南高钛渣生产工艺主要包括以下几个步骤：
1. 原料选材：选择高含钛的铁矿石为主要原料，同时混合适量的焦炭和石灰石等辅助材料。
2. 矿石预处理：将原料进行破碎、筛分和洗选等预处理工序，去除杂质和粉尘。
3. 高炉冶炼：将经过预处理的原料投入高炉中进行冶炼。
在高炉中，矿石与焦炭反应产生高温，使矿石逐渐还原为铁，并将钛化合物还原为金属钛。
4. 铁钛合金制备：通过冶炼得到的铁矿石中的金属钛与铁矿石中的铁熔炼，制备出铁钛合金。
5. 渣处理：冶炼过程中会产生一定量的矿渣，其中含有一定量的高钛残渣。
通过冷却、破碎和磁选等工序，将高钛渣分离出来。
6. 高钛渣加工：将分离出来的高钛渣进行进一步加工，包括破碎、磁选、筛分和洗选等工序，获得符合要求的高钛渣产品。
以上是一般的高钛渣生产工艺流程，具体的工艺参数和细节操作会因厂家和设备的不同而有所差异。
在实际生产过程中，还需要严格控制各个环节的工艺参数，
确保产品质量和生产效率。
国外钛渣生产技术现状
国外钛渣生产技术现状钛渣是钛金属生产过程中产生的一种副产品，其主要成分是氧化钛和其他杂质。
由于钛渣的成分和性质与钛金属不同，因此需要对其进行处理和利用。
目前，国外钛渣生产技术已经相对成熟，本文将从以下几个方面对其进行介绍。
一、钛渣的来源钛金属是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、生物医药、化工、船舶、汽车等领域。
钛金属的生产过程中，一般采用克鲁兹法或Kroll法。
这两种方法都需要使用钛矿石作为原料，经过多道工艺处理后，得到钛金属和钛渣两种产品。
其中，钛渣是一种含有大量氧化钛和其他杂质的副产品。
目前，国外主要的钛渣生产国家有美国、澳大利亚、南非等。
二、钛渣的性质钛渣的主要成分是氧化钛，其含量一般在50%-70%之间。
此外，钛渣中还含有一定量的铁、铝、镁、钠、钾等元素，这些元素的含量因钛矿石的不同而有所差异。
钛渣的颜色一般为黑色或棕色，具有一定的脆性和可磨性。
在常温下，钛渣不易溶于水和酸，但可以在高温下与氢气发生反应，生成钛金属。
三、钛渣的处理方式由于钛渣中含有大量的氧化钛和其他杂质，因此需要对其进行处理和利用。
目前，国外主要的钛渣处理方式有以下几种。
1、硫酸法硫酸法是一种将钛渣转化为钛酸盐的方法。
该方法主要分为两步：首先，将钛渣与硫酸反应，生成硫酸钛酸盐；然后，用水或其他溶剂将硫酸钛酸盐溶解，得到钛酸盐溶液。
钛酸盐可以用于生产钛白粉、涂料、橡胶、陶瓷等产品。
2、氯化法氯化法是一种将钛渣转化为氯化钛的方法。
该方法主要分为两步：首先，将钛渣与氯气反应，生成氯化钛；然后，用水或其他溶剂将氯化钛溶解，得到钛酸盐溶液。
氯化钛可以用于生产钛金属、钛合金、钛酸盐等产品。
3、热处理法热处理法是一种将钛渣转化为钛金属的方法。
该方法主要是将钛渣与还原剂一起加热，并通过还原反应将氧化钛还原为钛金属。
热处理法可以生产高纯度的钛金属，适用于航空航天等高端领域。
四、钛渣的利用钛渣的利用主要包括以下几个方面。
1、生产钛酸盐钛酸盐是一种广泛应用于陶瓷、涂料、橡胶、塑料等领域的化学品。
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钛渣生产过程中的原料
原创邹建新等
生产原料主要有钛精矿、还原剂等。
（1）钛精矿
钛精矿的质量不仅影响还原熔炼过程的技术经济指标，而且对产品的质量有着十分重要的影响。
钛精矿中的非铁杂质是造渣成分，在还原冶炼过程中基本上不被还原而富集在渣中，降低高钛渣TiO2的含量。
因此，应使用非铁杂质含量低的钛精矿。
用钛和铁氧化物的总量来衡量钛铁矿质量的好坏。
而硫和磷是熔炼高钛渣的有害杂质，不仅影响高钛渣产品的质量，而且使副产品金属铁的质量变坏。
一般来讲，钛精矿的硫含量应小于0.1%，磷含量小于0.05%。
粒度粗一些可以降低在熔炼过程中的飞扬损失和有利于改善环境。
通常情况下粒度应该大于0.060mm以上，如果粒度低于0.060mm以下，就必须采用造球工艺了。
并且如果钛铁矿粒度过细的话，容易被烟气带走2%-3%，损失是比较大的。
（2）还原剂
从工艺和经济合理性考虑，应选择活性高，电导率低，灰分低，挥发份低，含硫量低和廉价的还原剂。
活性高可以增加还原速度，减少熔炼时间，降低能耗和提高生产能力。
电导率低可改善炉料性能，保证合理的供电制度。
灰分低可减少其对高钛渣产品的污染。
挥发份低可减少熔炼过程的排气量，有利炉况的稳定。
国内外生产实践表明，无烟煤是熔炼高钛渣合适的还原剂，它的含碳量和活性高，价格低廉，来源可靠。
因此还原剂应使用灰分低，挥发份低和含硫低的无
烟煤。
（3）粘结剂
目前生产中应用的粘结剂有中温煤沥青和酸性纸浆废液。
沥青的粘结效果好，但对环境影响较大且烟气不易治理，不利于劳动保护。
纸浆废液含硫高，粘性差，其制成的球团料在熔炼时易塌料翻渣，使炉况不稳，也不能在炉表面形成牢固的烧结炉料拱桥，使热辐射损失增加，且不利于提高钛渣的品位。
粘接剂主要是在敞口电炉和半密闭电炉上使用。
——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，邹建新等,2014.01
【钒钛资源综合利用四川省重点实验室（攀枝花学院）】。