我国钛渣生产技术现状
1、前言
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400kV A电炉冶炼铁和钛渣试验；
②1976年在阜新铁合金厂做了400kV A电炉冶炼铁和钛渣试验；
③1976年用锦州铁合金厂1800kV A电炉做了熔炼铁和钛渣试验；
④1979年用遵义钛厂6300kV A电炉进行了电炉熔炼高钛渣试验；
⑤1979年在锦州铁合金厂1800kV A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4000kV A电炉做了冶炼氯化钛渣试验；
⑦1982年在遵义钛厂6300kV A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、配碳方式、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24kV A、100kV A、187kvA、250kV A、400kV A、650kV A、1800kV A、3200kV A和6000kV A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。
（1）攀枝花钛精矿球团冶炼高钛渣试验
1978年，在宣钢五七厂400kvA电炉、阜新铁合金厂400kvA电炉、锦州铁合金厂1800kvA 电炉和遵义钛厂6000kV A电炉冶炼攀枝花钛精矿试验的基础上，锦州铁合金厂用3000kvA和1800kvA两台电炉同时进行攀枝花钛铁矿球团料冶炼高钛渣试验，试验目的是为熔盐氯化工业试验提供钛渣原料。试验共投矿300吨，生产出134吨高钛渣，高钛渣的成分基本稳定在82% TiO2，CaO+MgO=7.94%，冶炼过程炉况稳定，但冶炼回收率极低，仅为83.3%。试验钛渣成分见表1，还原生铁成分见表2，主要技术经济指标见表3。
表1 钛渣化学成分，%
TiO2 ∑Fe Al2O3 SiO2 Cr2O3 V2O5 MnO CaO MgO P C S 82.41 3.01 2.24 3.30 ＜0.06 ＜0.20 0.97 0.85 7.09 0.00750.19 1.01
表2 还原生铁化学成分，%
C Si Mn P S Ca Mg Ti
2.25 0.25 0.15 0.05 1.15 微微微
表3 钛渣主要技术经济指标，t/t钛渣，
钛精矿石油焦焦炭纸浆电极炉前电耗冶炼回收率2.20t 0.404t 19.88kg 0.231t 57.50kg 3560kwh 83.30%
1979年，锦州铁合金厂和北京有色金属研究总院在锦州铁合金厂1800kvA电炉上再次进行了攀枝花钛精矿团料冶炼酸溶性钛渣工业试验，试验共投料205.5吨，冶炼64炉，试制出平均含TiO278.2%的酸溶钛渣108吨，经酸溶性试验测定平均酸解率为94.5%，在上海东升金属厂以硫酸法生产出合格钛白，钛渣的主要技术经济指标见表4。
表4 钛渣主要技术经济指标，t/t钛渣
钛精矿石油焦纸浆电极炉前电耗动力电耗冶炼回收率1.907t 0.270t 0.110t 35.0kg 2487kwh 200kwh 90.30%
球团料冶炼钛渣工艺过程是先将攀枝花钛精矿加入纸浆等混捏成球团，球团烘干后再入敞口电炉冶炼，整个工艺过程过于繁琐，钛的回收率较低，为90.3%。另外，炉料中加入纸浆、敞口电炉冶炼使大量的有毒气体和粉尘进入大气，污染环境，而且产品钛渣中硫含量高达1.01%，副产半钢硫含量达1.15%，加大了半钢应用或进一步深加工的难度，无法实现产业化。
（2）攀枝花钛精矿氧化焙烧－密闭电炉冶炼钛渣半工业试验
1980－1981年，北京有色金属研究总院、锦州铁合金厂、沈阳铝镁设计研究院在实验室做了攀枝花钛铁矿氧化焙烧脱硫条件试验，然后将187kvA敞口电炉进行密闭后做了冶炼钛渣的探索试验。在此基础上，沈阳铝镁设计研究院完成了187kV A密闭电炉的设计，锦州铁合金厂制造并安装了回转窑和187kV A密闭电炉。
1982年在φ0.54×8米的回转窑中进行了氧化焙烧脱硫试验，回转窑转速为2.2转/分，烧成带温度900－1050℃，加料速度700公斤/小时，窑利用系数7.2吨/米3·天，柴油消耗43公斤/吨矿。此后进行了密闭电炉冶炼钛渣试验，其中连续冶炼20天，冶炼钛渣128炉（酸溶性钛渣103炉、氯化钛渣5炉、两广矿高钛渣20炉），生产钛渣22吨。冶炼攀枝花矿酸溶性钛渣的主要技术经济指标为：
①钛铁矿含TiO246%，含硫0.46%，氧化后的炉料含硫0.038%，脱硫率91.7%－95%；出炉铁水含硫0.12%－0.15%；
②钛渣∑TiO275.04%，含硫0.1%；
③消耗冶金焦206公斤/吨钛渣，石墨电极27公斤/吨钛渣，电耗2650度；
④TiO2回收率98.3%；
⑤每吨钛渣煤气发生量340m3（CO78%左右）。
试验使我国首次密闭电炉冶炼钛渣获得成功，为我国钛渣电炉的大型化和自动化操作奠定了基础。试验结果表明，采用连续加料开弧冶炼的方法可以实现密闭电炉连续冶炼钛渣，与开口炉相比，密闭电炉冶炼钛渣有如下优点：
⑴热损失减少，电耗降低，回收率提高。187kV A电炉作开口炉冶炼试验时，每吨攀枝花矿酸溶性钛渣（品位折合75%∑TiO2）电耗2873度，TiO2回收率89%。用密闭电炉试验时，每吨攀枝花矿酸溶性钛渣（品位折合75%∑TiO2）电耗2650度，TiO2回收率98.3%。
⑵冶炼操作在密闭的还原性气氛下进行，避免了石墨电极的高温氧化和还原剂的氧化烧损，因此电极和还原剂的消耗比开口电炉分别减少50%和28%。
⑶无噪音，尘粉少，无需进行繁重的捣炉作业，有利于环境保护和劳动条件的改善。
⑷炉况稳定，基本上消除了因电流波动大而引起的短路跳闸现象，有利于安全操作。
⑸可回收利用电炉煤气，减少能源消耗。
（3）攀枝花钛精矿预还原—密闭电炉冶炼钛渣半工业试验
1980-1982年攀钢和贵阳铝镁设计研究院进行了“攀枝花钛精矿预还原－密闭电炉冶炼酸溶性钛渣”实验室试验和扩大试验，1983年完成了全流程半工业性试验。
①钛精矿回转窑预还原试验
在实验室小试验基础上，1981-1982年在链蓖机―回转窑装置上进行了5个周期试验，第一、二周期着重对球团的性能和设备适应性进行考察。第三、四周期主要做各种条件试验和连续运转试验，连续运转时间为16天和36天。第五周期考察使用褐煤工艺操作条件并为密闭电炉试验备料。
②预还原球团冶炼钛渣试验
1981年末，在100kV A可倾动有盖电炉中进行了冶炼工艺条件试验，连续冶炼121炉。冶炼过程电流稳定，渣面平稳，出渣后不用捣炉可继续加料进行冶炼，出炉时渣铁畅流，分离良好。在此基础上，用250kV A密闭电炉做了预还原球团冶炼钛渣电参数条件试验，并就试验获得的最佳参数进行连续冶炼和对比试验。试验主要考察了不同二次电压对钛渣冶炼过程的影响和入炉料对冶炼效果的影响。
③半钢炼钢试验
钛渣试验冶炼得到的半钢与国内钛渣厂冶炼的半钢相比，含硫量大幅度下降，Si、Mn、P等杂质也很低，因此可代替废钢，直接冶炼成低合金钢和碳素结构钢。试验组用0.5吨电弧炉冶炼15Cr、30Cr低合金钢以及50号碳素结构钢，其成分合乎部颁标准。
④钛渣酸溶性试验
对含TiO275%左右的钛渣进行分批抽样测定，平均酸解率大于94%。
攀枝花钛精矿预还原—密闭电炉冶炼钛渣半工业试验最终结果如下：
在φ0.4×7m回转窑中，用褐煤预还原攀枝花钛精矿，连续运转36天，球团金属化率45～50%，煤耗1.87吨褐煤/吨金属化球团，球团含硫量0.066%，综合脱硫率92.4%，回转窑利用系数0.570吨球/日·m3，钛回收率95.29%，回转窑运转顺利。
钛精矿预还原球团在250kV A密闭电炉进行19天的钛渣冶炼试验，共冶炼110炉。冶炼过程操作平稳，炉料自沉，不结壳。其中连续冶炼62炉，实现了连续加料，连续冶炼，定期出炉。总共生产酸溶性钛渣10.316吨，半钢4.297吨，钛渣含TiO2平均75.35%，半钢含硫平均0.101%。每吨钛渣消耗还原球1.55吨，石油焦73.28kg，石墨电极16.02kg，电1862kWh，TiO2回收率99.05%。
钛渣和半钢含硫量降低，钛渣含硫量符合硫酸法制钛白的要求，酸解率平均＞94%，半钢不经炉外脱硫，可代替废钢冶炼出合格的低合金钢（15Cr，30Cr）和碳素结构钢。
（4）小试验
预氧化和预还原—密闭电炉冶炼钛渣，能够达到炉况稳定和脱硫的双重目的，工艺可靠，设备顺行，具有较好的技术经济指标，但同时也带来了两个明显的问题：⑴工艺流程增长；⑵总能耗增加。从而影响经济效益的进一步提高，因此，攀钢开展了粉矿直接入炉冶炼钛渣试验。
1983年进行了探索性试验，1984年在250kV A密闭电炉上做了58炉条件试验，1985年又做了68炉补充试验和33炉连续试验。得到TiO275.67%的钛渣，MgO+CaO=10.82%（见表5~6）。粉矿直接入炉小试与预氧化和预还原工艺指标对比结果表明：
①粉矿直接入炉工艺能耗仅为预氧化的79%，预还原的52%。
②粉矿入炉工艺电耗为2070kWh，是预氧化的78%，预还原的111%。
③成本对比分析表明，粉矿入炉工艺的成本分别为预氧化的85%和预还原的97%。
表5 钛渣成分，%
工艺炉数数量，t ΣTiO2 Ti2O3 TFe FeO MgO CaO MnO Al2O3 SiO2 预氧化58 10.7 75.04 18.29 4.66 7.97 2.16 0.81 2.99 4.50 预还原62 10.32 75.35 12.35 4.09 2.09 9.11 2.33 2.55 6.04 粉矿33 5.695 75.67 10.09 5.74 4.94 8.92 1.90 0.96 2.12 5.17
表6 生铁成分，%
工艺 C S P Si Ti Mn V
预氧化 2.57 0.12 0.02 0.15 0.16 0.04
预还原 2.55 0.101 0.01 0.125 0.086 0.05 0.025 粉矿 2.69 0.36 0.0064 0.042 0.047 0.03 0.015
粉矿直接入炉小试结果表明：⑴攀枝花钛精矿粉矿直接入密闭电炉冶炼钛渣，解决了冶炼过程炉况不稳定的问题。通过连续试验证实，该工艺能够控制翻渣结壳，做到不捣炉；电气操作时，短路跳闸现象很罕见，炉子功率因数达0.89，与预氧化相当，与预还原相近。⑵工艺技术先进，设备简单，操作方便。⑶工艺流程短、投资少、收率高、能耗省、成本低。
（5）工业试验
在“六五”、“**”期间，攀枝花钛精矿冶炼钛渣先后进行了预氧化、预还原、粉矿入炉试验研究，旨在解决我国传统冶炼钛渣存在的翻渣、结壳、操作不稳定等问题，达到密闭电炉冶炼大型化、机械化、自动化的目的。尽管这阶段的试验研究取得了不少的经验，但始终未找到一条经济可行的工艺流程并开发出相应的大型冶炼设备。为了加速攀枝花钛资源的综合利用，进一步对钛渣冶炼工艺进行深入探索，为工业化提供依据。1997年攀钢研究院、攀钢西昌分公司、北京有色研究总院和贵阳铝镁设计院在攀钢西昌分公司3200kV A电炉上进行了工业试验，目的是考察连续加料工艺在电炉放大后的冶炼规律，考察过去试验结果的重现性以及对现有3200kV A电炉设备的适应性，为下一步条件试验和连续稳定试验打下基础，为进一步改造设备提供依据。
本次试验共冶炼了7炉，加入钛精矿35.6吨，冶金焦3.36吨，产钛渣23.874吨，半钢8.836吨，电耗2277kWh/t渣，电极消耗23.87kg/t渣，TiO2收率96.81%。试验对攀枝花钛精矿冶炼钛渣有了进一步的认识。
2001年攀钢研究院和攀钢钛业公司用攀枝花钛精矿和云南钛精矿两种原料，在650kV A敞口电炉上进行了半工业试验，首先探索冶炼品位为TiO2（80±2）%的钛渣配矿比、配碳比以及供电制度对钛渣品质的影响等主要工艺参数，然后在云南陆良1800kV A敞口电炉上进行了
①攀枝花矿配加50%云南矿
②云南矿和③攀枝花矿冶炼钛渣工业试验，共消耗钛矿772吨，其中攀枝花矿478吨，冶炼270炉，生产钛渣417.7吨。试验用钛精矿和还原剂化学成分见表7~8。
表7 钛精矿化学成分，%钛矿TiO2 SiO2 Al2O3 CaO MgO TFe FeO Fe2O3 S P
攀枝花矿47.09 3.53 1.70 1.57 5.89 30.86 34.64 5.52 0.102 0.013
云南矿48.22 1.62 0.399 <0.1 1.08 35.75 26.89 21.19 £0.01 -
表8 还原剂化学成分，%还原剂FCad S P Aad V ad
冶金焦71.14 0.127 0.020 24.61 2.68
无烟煤72.29 1.041 0.013 17.91 8.99
钛渣出炉后采用喷水急冷措施，大大降低了产品中金红石相的含量，钛渣成品的金红石量仅为TiO2总量的4~6%，按钛渣品位TiO280%折算，钛渣中金红石的实际含量仅为3.2-4.8%,与加
拿大钛渣金红石含量相当，可提高钛渣酸解率。
试验采用三种不同的钛矿原料，冶炼出了5种品位的钛渣，为探索不同钛渣酸解制取钛白工艺提供了原料，各种原料冶炼钛渣成分见表9~11。表9 混合矿（50%攀枝花矿+50%云南矿）冶炼钛渣化学成分，%钛渣TiO2 SiO2 Al2O3 CaO MgO P V2O5 TFe FeO Ti2O3
79±2 79.99 4.45 2.19 1.60 5.37 <0.005 0.232 6.10 7.85 12.0
75±2 76.09 4.39 2.05 1.60 4.16 <0.005 0.413 10.25 13.19 9.03
表10 云南矿冶炼钛渣化学成分，%钛渣TiO2 SiO2 Al2O3 CaO MgO S TFe FeO Ti2O3
82±2 83.09 3.14 1.41 0.64 1.77 0.030 10.50 9.30 7.00
78±2 80.88 3.47 1.46 0.75 2.23 0.031 10.70 10.00 6.64
表11 攀枝花矿冶炼钛渣化学成分，%钛渣TiO2 Al2O3 CaO MgO S TFe FeO Ti2O3
74±2 76.03 2.40 1.72 7.39 0.061 7.15 6.15 5.07
钛渣品位与冶炼电耗对比表明，攀枝花钛精矿配加50%云南钛矿冶炼酸溶性钛渣的合理经济品位是TiO2（77±2）%，全云南矿冶炼酸溶性钛渣的合理经济品位是TiO2（80±2）%。
试验结果表明，采用传统生产氯化钛渣的敞口电炉，在二次电压不调整的条件下可冶炼酸溶性钛渣，试验期间炉况稳定顺行，采用试验确定的炉料配比和供电制度可以稳定得到试验要求的钛渣产品。
（6）PUS渣研发
随着环保意识的不断提高，国外硫酸法钛白工业逐渐萎缩，氯化法钛白不断壮大，市场对氯化法钛白原料的需求持续增加。因此，钛渣的发展方向是冶炼高品位、低钙镁(MgO+CaO≤1.5%)氯化钛渣。加拿大魁北克铁钛公司（QIT）控制了世界约30%的钛渣市场，钛渣冶炼技术独具特色，QIT在原来酸溶性钛渣生产线上，对钛渣进行了升级处理，进一步除去渣中钙、镁杂质，提高钛渣品位，开发出了UGS渣，可作为氯化钛白生产的原料。
目前，国内氯化钛渣需求很大，但国内钛原料主要是从钒钛磁铁矿中回收的钛铁矿，这种原料只适合冶炼酸溶性钛渣，为此，开发适合氯化法钛白或海绵钛工业需要的钛原料就成了当务之急，攀枝花钛矿高MgO+CaO是制约冶炼氯化钛渣工艺的瓶颈，在此背景下攀钢进行了用攀枝花钛渣生产PUS渣（高品位钛渣）的研究与开发。
由于攀枝花钛精矿与QIT钛矿化学成分非常相似，因此QIT酸溶性钛渣升级工艺非常值得借鉴。为此，2002年攀钢进行了开发适合氯化法高品质钛原料的研究。该项目的技术特点是流态化氧化技术、流态化还原技术和流态化高温高压浸出除杂提纯技术。2003年完成了实验室流态化氧化、还原、浸出设备的设计与建设。经过一年多的实验室试验研究，得到了适合氯化法钛白生产的钛原料，产品成分符合表12要求。试验结果表明，PUS工艺可以使钛渣中的MgO+CaO降低到1.2%以下（要求1.5%），满足氯化钛白生产要求。表12 氯化法钛白原料质量要求，%ΣTiO2 FeO Al2O3 MgO+CaO 粒度
＞92 ≤1.5 ≤0.5 ≤1.5 100~1000μm
2004年在实验室研究基础上，决定进行冶炼钛渣中试研究。通过与中科院过程所合作，完成了钛渣流态化试验模拟冷态试验和热态试验装置建设，试验装置规模为30t/a。在流态化热态设备上，利用电炉冶炼钛渣进行氧化-还原试验，并通过浸出、过滤、洗涤、煅烧，获得了品质最高达89%的高钛渣(PUS渣)。产品粒度符合要求，钙镁总量降到1.5%以下。
4、国内钛渣生产现状
国内钛渣生产自50年代起，至今已有半个世纪，原主要生产厂家是遵义钛厂、阜新冶炼厂，厦门冶炼厂以及宣化冶炼厂等。近年来云南武定、禄丰、富民、楚雄以及攀枝花地区陆续建设了许多中小钛渣冶炼厂，其中多数钛渣厂的电炉由铁合金炉和电石炉改建而成。目前全国有钛渣冶炼厂20多家，生产能力约15万吨（不包括攀钢在建生产能力），产量约12万吨。占世界生产能力的5%。生产的钛渣主要用于海绵钛、钛白和电焊条生产。目前在建的大型厂家主要是攀钢钛
渣厂。
我国钛渣整体生产技术落后，冶炼设备的特点是小型炉子多，大型炉子少，没有特大型炉子。炉型以敞口式圆形电弧炉为主,渣和铁从同一出口排出,生铁不经处理即出售。原料选用钛精矿直接入炉冶炼,使用石墨或自焙电极,人工捣炉,间断加料,间断出炉,煤气点火排空，变压器功率介于
400-7000kV A之间,目前只生产氯化钛渣,不生产酸溶性钛渣。国内钛渣冶炼工艺水平决定了钛渣生产规模小、效率低、能耗高、环境差、冶炼操作不稳定。
国内钛渣生产以遵义钛厂为代表，它是我国最大的海绵钛生产厂家，海绵钛生产能力10000t/a,2005年产量为7396.7t。该厂原有一台功率为6300kVA的敞口电炉，年产氯化钛渣约5000t，是当时国内较为成熟的敞口圆形电炉，代表了国内钛渣的生产水平。目前大多数钛渣生产厂仍然采用这种敞口式一次加料冶炼工艺，存在着炉况不稳、翻渣结壳、经常塌料、电流波动大、劳动条件差、飞扬损失严重、收率低等缺点，与国外钛渣生产工艺相比，无论在规模、产量、质量方面都有很大差距。我国绝大多数厂没有综合利用半钢，原因是生产规模小，无法经济合理利用。从2002年起，国内主要钛渣厂进行了大规模的技术改造，遵义钛厂5000吨海绵钛扩建工程恢复了钛渣生产工序，新建一台6300KVA自焙电极半密闭式电炉，电极装置采用较为先进的液压制动系统、烟气通过脉冲式布袋除尘处理，原料制备采用先进的自动配料控制系统，钛渣破碎采用先进的破碎生产工艺，于2004年5月建成投产，各项生产技术经济指标达国内领先水平。
2005年，攀钢集团开始建设6万吨钛渣生产厂（18万吨钛渣项目一期工程），该生产线引进乌克兰钛渣生产技术，计划于2006年建成投产，这是我国第一家设备大型化、技术比较先进的钛渣生产厂，该厂建成后将使我国钛渣生产水平迈上一个新的台阶。
（1）遵义钛厂钛渣生产工艺
遵义钛厂是我国最大的钛渣和海绵钛生产厂，年产海绵钛7000多t，生产能力约10000吨/年。该厂原有一台6300kV A敞口电炉，年生产钛渣约5000吨，采用钛铁矿、石油焦和沥青按一定比例混合入炉生产钛渣，工艺流程如图5所示。图5 遵义钛厂生产工艺流程钛铁砂矿：电炉熔炼的钛渣是作为沸腾氯化生产TiCl4的原料，钛渣中若含有过多的CaO和MgO，将给氯化工艺造成困难，例如氯气耗量高，氯化沸腾炉筛板堵塞等等。因此遵义钛厂使用的钛铁矿是含CaO、MgO较低的两广矿，CaO+MgO＜2%。
石油焦和沥青：石油焦由于含有较高的化学活性以及较大的比电阻，所以采用石油焦作为还原剂，用煤沥青作粘结剂，成分见表13。
配料：钛铁矿、石油焦和沥青经筛分和磁选，除去石块、铁块和杂物。沥青用鄂式破碎机破碎至小于15mm的块度。大于150mm的石油焦，先由鄂式破碎机破碎，再经反击式破碎机中碎至粒度小于20mm，最后通过磨粉设备细磨后输入配料仓。配料比约为钛铁矿:石油焦:沥青＝100:13:6。物料按比例通过配料仓漏在皮带上并输入料斗，再把料斗提升至炉顶的加料管。表13 石油焦沥青化学成分，% 固定碳挥发分灰分水分
煅烧焦>95 <1 <1.5 <2
3号焦>85 <12 <.1.0 <2
沥青30-40 55-75 <0.5 <5
电炉采用间歇式操作，即“捣炉—加料—放下电极—送电熔炼—出炉”作业制度。电炉操作最重要的是选择合理的二次电压和二次电流。二次电流在熔炼周期的变动，可分为以下三个时期：
①低电流稳定期：开始送电时，电极间的炉料有较大的电阻，炉子受电困难。同时也为了控制焙烧电极的电负荷，二次电流为额定值的0.3倍，这一时期电极电流稳定，尽量不调整电极下插深度，让其周围炉料“安静”地升温烧结，避免电流增大，否则会造成上抬电极、“坩蜗”(电极熔池)塌料、炉渣翻腾、再增大电流、再上抬电极的恶性循环。
②电流波动期：低电流稳定末期，“坩埚”出现熔融，进入电流波动期工作。因炉料还原和熔化剧烈，并伴随塌料翻渣，电极经常处于短路工作状态，电流在零和额定值间频繁变动，甚至超
载跳闸。人工配电时，这一时期的操作极为关键，要本着逐级稳定、升高的原则，迅速准确地调整电流，选用较高二次工作电压，相间熔通快，可缩短电流波动期时间。
③高电流稳定期：电流波动末期，“坩埚”壁的炉料层温度升高并烧结牢固，塌料现象减少，电极电流波动幅度小，此时电负荷较大，“坩埚”化料速度快、化料深、区域宽、相间接近熔通。当三个“坩埚”最后熔通且熔炼进入高电流稳定期，电极电流平稳易调，可稳定在额定值附近直到熔炼终点。6300kV A自焙电极钛渣电炉电气操作制度见表14。表14 6300kV A自焙式电极钛渣电炉的电气操作制度
熔炼时间二次电压，V 二次电流，A一次电压，V 持续时间，h 操作原则
低电流稳定期120 4200~4500 50~100 0.5 电流由大到小，平稳易测，尽量不抬动电极。
电流波动期130 4200~20000 50~250 1.5 电流波动幅度大，调整困难，要逐步稳定和升高。
高电流稳定期120 20000~24000 280~360 1.5 电流平衡易测，但容易超载。
在熔炼终点，要赶在可能出现大塌料之前出炉，用圆扒把渣口堵渣扒出，再用氧气烧穿，熔体盛于渣包，放完熔体后可用钛渣堵住渣口。熔炼终点的判断，主要依据是连续熔炼3h以上，用电量超过8000kWh，熔炼进入高电流稳定期约1h，三相电流在额定值附近稳定运行，并趋于平衡，炉内含有94%一96%TiO2熔体。
渣包内的熔体由于渣铁比重不同进行分层。生铁的比重大，位于下部，钛渣位于上部，经自然冷却凝结，用吊具吊出渣包，砣子运住渣场冷却砸碎，分离大块生铁后，再经磁选、球磨得到符合要求的钛渣。
主要技术经济指标主要原料及能耗指标如下：
钛铁矿：2070~2080kg/t；石油焦：140~150kg/t；沥青；125~135kg/t；电：2800~3400kWh/t。
钛渣生产存在的问题：
①环保方面采用敞口电炉一次加料工艺，造成污染严重、热辐射高、操作环境恶劣：废气及粉尘污染——电炉炉气从电极周边溢出，没经过任何除尘净化措施，直接排入空气，造成炉前粉尘大，空气污染严重，工人操作环境恶劣。热辐射高——因采用敞口电炉，操作现场温度高，电炉热损失大。噪声污染——电极在反应熔炼时产生很大的噪声，严重影响工人身体健康。
②工艺技术
敞口圆形电炉的炉膛内径4360mm，炉膛深度2000mm，由于炉内容量小，每次排渣量为2—3t，而铁水不足1t，造成渣铁不能分排，而渣铁同时排出具有许多缺点：
每次的排渣量不易控制．排渣时间长，影响电炉产量，同时必须进行渣铁分离；
渣铁是靠自然冷却，因此铁中含有大量的杂质，给铁的综合利用带来很多不便；
由于每次排渣量大，炉内的温度下降快，当下一炉的生料加入后，需要焙烧一段时间以提高炉温，因此增大了耗电量。
③电炉设备
敞口圆形电炉与密闭矩形电炉相比较、有以下不足之处：
敞口圆形电炉电耗一般为3000~3l00kWh/t、而密闭矩形电炉电耗般为2400 kWh/t，敞口圆形电炉电耗高；大型密闭电炉可实现连续加料，而且渣铁分开排出，易于对渣铁进行分别处理，而敞口圆形电炉由于容量小，不能实现渣铁分排，无法综合处理铁水；敞口圆形电炉三相电极呈三角形分布，极心圆和炉体直径决定于电极尺寸，由于受电极直径的限制，圆形电炉容量不可能很大；而矩形电炉的电极呈直线排列，只需增加电极数，延长炉体，同时矩形电炉的电功率参数、热强度和炉体尺寸呈线性排列，因此矩形电炉能够实现大型化；敞口圆形电炉的电极频繁提升，炉内反应激烈，而密闭矩形电炉反应相对平稳，易于自动控制；敞口圆形电炉冶炼时排放大量炉气，无法综合利用，造成环境污染。而密闭电炉可以综合回收炉气，提高TiO2回收率，减少环境污染。
由于敞口圆形电炉存在上述问题，2004年遵义钛厂对钛渣生产设备进行了大规模的技术改
造，新建了一台6300KV A自焙电极半密闭式电炉，电极装置采用较为先进的液压制动系统、烟气通过脉冲式布袋除尘处理，原料制备采用先进的自动配料控制系统，钛渣破碎采用先进的破碎生产工艺，年产氯化钛渣6000t，作为镁还原法生产海绵钛的初级原料，目前该电炉各项生产技术经济指标达国内领先水平。但与国外先进的密闭电炉相比，仍然存在较大差距。
（2）阜新金属熔炼厂钛渣生产工艺
阜新金属熔炼厂是我国东北地区唯一生产“高钛渣”、“人造金红石”的专业厂，有近30年的生产历史。该厂技术力量比较雄厚，工艺流程先进，2003年新增年产5000吨高碳铬铁电炉一座。主要生产设备有大型电炉四座、球磨机、回转窑等设备近百台，年总设计生产能力15000吨。该厂位于阜新市，地理位置优越，交通便利。工厂被原中国有色金属总公司确定为高钛渣定点生产企业，是中国电工设备总公司人造金红石定点生产单位。该厂高钛渣用作生产四氯化钛--海绵钛的原料，人造金红石则用于生产电焊条，均为优质产品。
阜新金属熔炼厂钛渣生产工艺与国内其它钛渣厂生产工艺相同，原料是钛精矿，采用敞口圆形电炉熔炼工艺，高钛渣产品二氧化钛含量较高（见表15），是生产四氯化钛--海绵钛的优质原料。产品“飞跃牌高钛渣”呈黑灰色粉状。产品执行部颁标准：
粒度：0.425mm100%通过，-0.075mm£25%
包装：内塑料袋，外麻袋或编织袋双层包装
为适应焊剂、搪瓷等行业需要还生产粒度为-0.075mm的高钛渣粉末。
表15 阜新金属熔炼厂钛渣化学成份。
%钛渣TiO2 åFe CaO+MgO MnO2
一级³94 £3.0 £1.0 £4.5
二级³92 £4.0 £1.5 £4.5
5、结论
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。但国内钛白工业除攀钢锦州钛业公司使用氯化渣生产钛白粉外，大都以钛精矿为原料，硫酸法工艺生产钛白粉，因此，钛渣生产发展速度缓慢。随着我国氯化法钛白以及海锦钛工业的快速发展，近年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加工成富钛料是我国钛白和钛材产业发展的必由之路，此外，随着我国对环保力度的加强，使用钛渣为原料生产钛白将大势所趋。
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，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，从而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。
我国高钛渣生产水平很低，技术比较落后，与国外差距较大。2004年遵义钛厂对钛渣生产设备进行了大规模的技术改造，新建了一台6300KV A自焙电极半密闭式电炉，电极装置采用较为先进的液压制动系统、烟气通过脉冲式布袋除尘处理，原料制备采用先进的自动配料控制系统，钛渣破碎采用先进的破碎生产工艺，目前该电炉各项生产技术经济指标达国内领先水平，但与国外先进的密闭电炉相比，仍然存在较大差距。
1.1引言 我国攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛矿资源,经过冶金科技工作者多 年的努力,创造出高炉治炼磁铁矿新技术,使得高钛型钒钛矿冶炼成为 可能。然而由此产生了大量含TiO2 的高炉钛渣。目前,还没有找到较好的途径来处理这些钛渣,其直接堆放在露天中,占据了大量的土地并 给自然界造成严重的污染。如何综合治理攀钢高炉渣一直是环境和材料工作者关心的问题。我国普通高炉渣的综合利用率约为92%，但含钛高炉渣中的CaO主要以钙钛矿形式存在，活性极低，制约了含钛高炉渣在水泥工业及其他建材行业的应用。目前,对含钛高炉渣的综合 利用主要包括水泥混凝土掺合料、制备光催化材料、提取钛白等大量含钛高炉渣堆积不仅浪费资源，占用耕地，而且严重污染环境.含钛 高炉渣中的组成矿物都是高熔点,具有较强的结晶能力,在现场自然冷 却或水淬急冷的矿渣中很少出现活性的无定型物质,因而较难形成 C2S 矿物,属稳定性矿渣. 向水泥中掺合同数量的渣时,钛渣活性低于 普通高炉渣,降低混凝土的性能. 至今攀钢含钛高炉渣已累计排放5 000 多万t ,并仍以300 万t/ a 的速度继续堆积,成为严重阻碍企业可 持续发展的负面因素. 由于传统建筑墙体材料存在能耗高、毁田占地、污染严重且功能单一等诸多弊端,大量使用已 不适合中国的国情,因此大力开发与推广节能、环保建筑材料显得尤 为重要。 1.2 我国对含钛高炉渣的利用现状 含钛高炉渣用于建筑材料的研究已经获得一定的进展,如攀钢与重庆
大学、北京建材院水泥研究所、重庆水泥厂、重庆建科所合作,在实验室研究基础上,研究使用TiO2 的质量分数为24. 3 %的高炉渣生产水泥,生产出的水泥标号为325 # (高炉渣掺量40 %) 和425 # (高炉渣掺量30 %) ;在用含钛高炉渣热液成型制品的开发方面,重庆市硅酸盐研究所曾成功地研制出含钛高炉渣结晶的玻璃制品,是通过将含钛高炉渣经过在中间池炉调整工艺制度,直接浇注法或离心成型法制成微晶玻璃板材、管材和异型铸件等产品[3 ] ;四川建材研究所用含钛高炉渣制作的微晶铸石,比普通铸石有更高的热稳定性和抗冲击性及耐化学腐蚀和耐磨性;四川轻工研究所和攀钢研究院等单位分别利用含钛高炉渣和当地陶土配料制备了陶瓷墙、地砖及釉面砖,其性能指标也达到了同类产品的指标。但存在的问题是,生产规模太小,处理量有限,不能根本解决含钛高炉渣的应用问题。
国内钛白生产技术现状与趋势 邹建新 （攀枝花学院材料系，攀枝花617000） 摘要：介绍了国内钛白的生产、技术、产品状况，展望了钛白产业的发展趋势，分析了钛白产业对我国钛矿资源和钛白生产的影响。 关键词：钛白；生产；技术；现状；趋势 中图分类号：TF12 文献标识码：A 文章编号： 1 前言 钛白粉学名二氧化钛（TiO2），分子量:79.88，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，被认为是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤、橡胶、陶瓷、化妆品及食品添加和医药等工业。 一个国家的钛白粉消耗总量是社会消费水平的重要参考标志，这是因为钛白粉应用领域非常广泛，因此钛白粉的生产备受各工业发达国家的重视。中国钛白粉行业很早就进入国际钛白粉市场的竞争，国际钛白粉市场的盛衰，直接影响着中国钛白粉的生产。在未来2～3年内，国内钛白粉市场容量增长速度将至少相当于GDP增长速度，很可能在10%以上，将大大超过全球平均水平。面对巨大的发展机遇，我国钛白粉生产企业应该如何面对？又有哪些重要的技术进步会对钛白粉行业发展产生影响？ 钛白粉的主要应用领域是涂料、塑料和造纸行业，其次是油墨和化纤行业。但这些领域所需要的多是金红石型和有特殊要求的锐钛型钛白粉，在此基础上虽然全行业生产能力不断扩大，产量持续增加，但这种扩产主要是量的扩张，缺少质的提高。行业整体素质不高，产品结构不合理，技术装备落后，大量中小钛白粉生产企业产品以低端为主，高端产品至今仍主要依赖进口。面对这一局面，全行业必须有清醒的认识，积极跟进世界先进生产工艺革新，紧扣市场脉搏，各生产企业联合行动做大做强整个行业的实力，并确定适合中国钛白粉行业发展环境的全行业战略，才能与境外强敌相抗衡，求得生存和发展的空间。 2 钛白生产现状 2.1 钛白生产厂家及产量[1] 1998年以来，我国钛白工业发展速度飞快。由于经济持续走强，市场需求不断攀升，刺激了产能的连续扩充，不但所有钛白企业都在翻番式地扩能，一些业外企业也纷纷加盟钛白产业。 近年我国钛白的实际产量不断上升：1998年为14万t，1999年为18万~19万t，2000年为29万t，2001 年为33万t，2002年为39万t，2003年为49万t，2004年达到60万t。 2005年，全国3000t/a规模以上企业中，除因环保原因停产的企业以外，共生产各类钛白粉680218t，加上还有多家小型企业，2005年全国钛白总产量为70万吨左右，比2004年净增10万吨。 2005年全国共生产金红石型钛白粉227623t，比2004年的142834t增加84792t，增幅为59.4%，2005年全国共生产锐钛型钛白粉38万t，比2004年的36万t只增加2万t，主要原因是受环保影响，被限产或停产的装置基本是锐钛型。2005年非颜料级钛白产量为9万t，与200年持平。以上数据说明，我国钛白行业近年在向着科技含量更高的金红石型产品方面发展取得了瞩目成绩，钛白行业生产力水平得到进一步提高。 2005年，全国钛白生产厂家为70余家，其中产量达到1500t以上的企业约52家，总产量为68万t，全国钛白实际产量超过10000t的生产企业为27家，比2004年增加4家，表明我国钛
攀枝花市12万吨/年高钛渣项目可研 1.总论 1.1项目的来源及背景 我国四川省的攀枝花市西昌地区，蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿。在已探明的储量中，攀西地区钛资源的储量达8.7亿吨(以二氧化钛计)占全国的90.5%，占世界的35%。但在钛资源的利用上，我国与先进工业国家仍然存在较大差距。如：钛渣产量不足世界产量的4%，海绵钛产能占世界的5%左右。2007年全国钛白粉的总产量达到大约100万t，超过年初预计的95～98万t，创造了我国钛白工业历史上年产量实现百万吨规模的新纪录。但却大部分为低档的硫酸法钛白，远远满足不了我国经济飞速发展的需要，我国每年都要进口高档钛白。 我国钛白粉工业近年在发展以金红石型为代表的高端产品方面进行了不懈的努力，有十多家企业生产金红石型产品。行业前6名生产商的产品全部是金红石型或者以金红石型产品为主。2006年全国金红石型产品首次超过30万t，并连续2年比上年增长8万t;2007年金红石型产品首次突破40万t，比上年净增近10万t。尽管如此，金红石型产品也还只占钛白粉总产量的35.3%，距国际上85%～90%的比例还有较大差距。由此可见，我国在钛资源的利用上，无论是钛渣、钛材还是钛白都与钛工业发达国家存在着很大的差距。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有限，每年仅41万t左右，因此适合氯化法的富钛料需求极大，实现富钛料大型化生产对发展中国金属钛和钛白粉工业具有决定性的意义。 要提高我国钛资源的利用水平，建设富钛料的生产线是重要环节，是生产海绵钛及氯化法钛白的必经之路。我国目前的富钛料生产，仅限于供海绵钛和人造金红石生产所需的高钛渣，规模小，技术装备落后，其它富钛料的生产发展缓慢。世界上已利用的钛资源90%以上用来生产钛白，国外的钛白生产企业，由于环保的要求，无论是硫酸法钛白还是氯化法钛白，大都使用富钛料为原料，而且规模较大。 我国钛白生产，自2001年之后已居世界第二位，2007年全国钛白粉的总产量达到大
高钛渣 一、概述 高钛渣（High Titania 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，使钛矿中二氧化钛和铁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、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。钛渣是由钛精矿（Ilmenite）冶炼而成。 二、状态颜色 一般状态粉状,黑色。粒度在40-200目（Mesh） 三、主要成份及质量标准 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 四、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％的高钛渣是硫酸法钛白生产的优质原料 编辑本段五、国内高钛渣技术发展概况 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。
海绵钛生产工艺介绍 图1 劳尔法海绵钛生产工艺流程图 工艺流程简述： 电炉熔炼：即高钛渣生产。其工艺流程如下见图2 钛渣生产流程图。
图2 钛渣生产流程图 电炉熔炼法生产高钛渣是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中的氧化物被选择性地还原为金属铁，而钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离获得高钛渣和副产品
金属铁，高钛渣经过冷却、破碎、磁选、磨粉后送氯化车间。 在钛渣生产流程中，主要用能为电。主要用能设备为自制6300kV〃A 矮烟罩电弧炉。 氯化：即粗四氯化钛的生产。主要流程图见图3。 图3 氯化钛生产流程图 破碎好的高钛渣、石油焦按一定比例进行称量配料，经过混合、干燥，用加料机由混合料斗从沸腾段上方加入氯化炉内。氯气从氯化炉底进入炉内，加入的混合料与氯气反应生成四氯化钛和其他杂质的
氯化物以及一氧化碳和二氧化碳等气体。沸点低于氯化温度的氯化物如：FeCl3、AlCl3 (升华气体)等气体就和TiCl4一起挥发逸出氯化炉，而沸点高于氯化温度的氯化物如：CaCl2、MgCl2等，与未反应的TiO2、C粉等一起留在炉内成为炉渣。 从氯化炉顶以气体逸出的混合气体，主要成分为TiCl4、AlCl3、FeCl3等，还有被气流夹带出来的固体颗粒，进入收尘器，由于减速降温的作用，使其中AlCl3、FeCl3等高沸点氯化物以及被气体带出的固体颗粒大部分被冷凝沉积下来。通过收尘器出来的混合气体进入淋洗塔，被冷冻盐水冷却后的TiCl4、的液体相接触，使TiCl4、等气体和高沸点杂质被淋洗下来，淋洗下来的TiCl4液体还含有较多的杂质，经过沉降、过滤以后，得到淡黄色或红棕色的粗四氯化钛液体。不能冷凝的气体经过尾气净化处理后达标通过烟囱排空。 在粗四氯化钛生产过程中，主要用能为石油焦、压缩空气、电、循环水以及低温盐水。主要设备有Ф1200氯化炉、Ф2400氯化炉以及附属的泵类设备。 精制：精制工艺流程图见图4 。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 国内外钛资源的现状 目前，自然界已发现的TiO2 含量大于1%(质量百分数)的钛矿物有140 多种，在现有技术水平与经济条件下，有利用价值的钛矿物主要是钛铁矿和金红石。美国地质调查局2013 年公布的资料表明，2012 年世界钛矿储量约为6.92 亿吨(以TiO2 计)，其中钛铁矿储量6.5 亿吨(以TiO2 计)，约占钛资源总量的94%，主要分布在中国、澳大利亚、印度、南非、巴西、马达加斯加、挪威等国。金红石储量4200 万吨，约占钛资源的6%，主要集中在澳大利亚、南非、印度、斯里兰卡等国。2003～2012 年世界钛铁矿储量及中国钛铁矿储量占世界比例如钛的产销 钛资源近年来越来越受世界各国所重视，一个国家钛资源的产销量反映 了该国高端领域的发展程度。钛产业链由钛矿开采、海绵钛生产、熔铸钛锭、钛材成型、钛材应用和废钛回收等环节构成一个循环体系。 随着全球经济整体的增长，全球钛铁矿产量整体呈上升趋势，从2003 年的430 万吨至2011 年的600 万吨，平均年增长率为3.88%，其中，2009 年因受全球金融危机的影响，世界钛铁矿产量略有下降。 中国钛铁矿产量一直保持增长态势，钛铁矿产量从2003 年的40 万吨增长至2011 年的50 万吨;海绵钛的年产量从2003 年的4112 吨增长到2011 年的85800 吨;钛加工材年产量从2003 年的7080 吨增长到2011 年的50962 吨。2011 年，中国主要钛加工企业在不同领域总用钛量达到49392 吨，具体用钛比例见钛的价格 2011 年，国内钛市场有所降温。钛矿市场价格上涨趋缓;高钛渣、四氯 化钛、海绵钛价格基本保持平稳;钛材市场竞争激烈，但下游采购依然不温不火。市场进入一个相对稳定的时期。2011 年，国内钛精矿A 矿价格为2850 元/
钛精矿： 选矿方法：重选法，电选法，浮选法，磁选法和联合分选法。理论分子式：FeTiO2. 重选原理：根据矿物的密度不同而进行分离的方法。 浮选：泡沫浮选，按照矿物表面物理化学性质差异来分离各种细粒的方法。 电选：依靠不同物料间电性差异，借助于高压电场作用实现分选、分离的一种分选方法。磁选：利用磁性颗粒和非磁性颗粒在分选空间的运动行为差异进行分选的过程。 选矿工艺流程：破碎、筛分、磨矿、分级、分选、脱水及产品储存。 选钛厂主要设备：球磨机、强磁机、干燥机、盘式过滤机、加药药剂搅拌槽、浮选机（吸入槽） 钛渣： 钛渣的生产方法主要是电炉熔炼法。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。以无烟煤或石油焦为还原剂，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选差别，使钛氧化物与铁分离，从而得到含TiO2 72%~95%的钛渣。 原料：钛精矿，焦炭（无烟煤）。产品：酸溶性钛渣或氯化钛渣、生铁。工艺：电炉熔炼法。设备：矿热式电弧炉 高温主反应式：FeTiO3+C===Fe+TiO2+CO △G=190900-161T (298~1700K) 高温副反应式：3/4FeTiO3+C===1/4Ti3O5+3/4Fe+CO △G=209000-168T (298~1700k) 2FeTiO3+3C===2Fe+Ti2O3+3CO △G=213000-171T (298~1700k) FeTiO3+2C===Fe+TiO+2CO △G=252600-177T (298~1700k) 赤铁矿被还原：Fe2O3+3C===2Fe+3CO △G=164000-176T (298~1700k) 在电弧炉2000K以下的温度下，杂质不可能被还原，故进入钛渣渣相，只有氧化铁被还原成了单质金属铁。 工艺流程：配料、制团、电炉熔炼、渣铁分离、冷却炉前钛渣、破碎，磁选、获得产品高钛渣。 人造金红石： 又称合成金红石，指利用化学加工方法，将钛铁矿中的大部分铁成分分离出去所产生的一种在成分和结构性能与天然金红石相同的富钛原料，其TiO2含量视加工工艺的不同波动在91%~96%，是天然金红石的优质代用品，大量用于生产氯化法二氧化钛，也可用于生产四氯化钛、金属钛等。 生产原理：由钛铁矿生产人造金红石的工艺基础是除去钛铁矿中的铁及其他杂质，最大限度地以金红石形式富集钛，生产工艺的主体均包括钛铁矿的氧化、还原、浸出及废酸的处理，最终产品是多孔金红石型的颗粒氧化钛相。一般工艺过程是，在800℃焙烧钛铁矿，在原生颗粒内碎裂成赤铁矿、金红石和假板钛矿，使其分别成为铁和钛的氧化物，然后将其分离。主要方法：石原法、Benelite法、Murso法、Becher法、选择氯化法、钛渣法。 工艺流程：还原熔炼、选择氯化、预氧化、酸溶、锈蚀、磁选分离、酸浸、氧化、最后得到人造金红石。 选择性氯化法生产金红石反应式：Fe2O3.TiO2+3/2C+3Cl2===TiO2+2FeCl3+3/2Co2 FeO.TiO2(s)+C(s)+3/2Cl2(g)===FeCl3(g)+TiO2+CO(g) 盐酸循环浸出法：钛铁矿在稀盐酸中选择性地浸出Fe,Ca,Mg,Mn等杂质而被除去，从而使
氯化法钛白生产工艺% I, A* T7 u8 R ________________________________________ 一．概述. O8 M. o! j- d! W: H 当今世界钛白产业的潮流是氯化法钛白不断发展，硫酸法钛白逐渐萎缩淘汰。同世界先进水平相比，我国钛白行业仍是规模小、产量低、成本高、产品质量不稳定、环境污染严重的硫酸法钛白一 统天下。面对全球二氧化钛产业界的兼并重组、激烈的市场竞争以及我国加入WTO，民族钛白工业正面临着日益严峻的挑战。只有对国内钛白行业大力推进技术进步，提高钛白生产技术水平，提高 产品的档次及科技含量，扩大高档金红石型钛白的产能，才能缓解国内市场高档金红石型钛白供应 紧张局面，提高与进口产品的竞争能力，扩大我国钛白工业的生存空间。a; q) e0 k) J: u1 ~5 @相对于硫酸法钛白生产而言，氯化法具有工艺流程短、操作易实现连续自动化、“三废”排放少、更易获得高质量金红石型钛白等优点，而逐渐占据了全球钛白行业的主导地位。由于环保法规的日 益强化和用户对产品质量要求的日益提高，氯化法在钛白生产中已占有明显的优势。但是，氯化法 钛白生产技术难度大，关键设备结构复杂，要求采用耐高温耐腐蚀抗氧化的特殊材料，研究开发形 成商业化生产需巨额投资，因此，氯化法钛白生产技术至今仍被国外少数几家公司所垄断。 2 T w" R/ K- l 我国氯化法钛白的开发研究始于六十年代，至八十年代，分别建设了中试装置和千吨级的工业性 试验装置，尽管在开发研究过程中取得了不少进步，但距大规模工业化生产的要求尚有较大差距。 八十年代末，锦州铁合金（集团）公司面对国外技术的垄断和封锁，采用咨询方式从美国引进了氯 化法钛白生产技术和关键设备，并于1994年建成了我国第一套也是目前唯一一套 1.5万吨/年氯化法钛白生产装置，经多次的技术攻关，目前此套装置已经实现正常运行，达到设计产能，特别是氯化 钛白的核心部分—氧化炉能够实现20余天的连续运行，产品质量亦稳步提升。锦州氯化钛白生产线的成功达产，标志着我国已经逐步攻克氯化钛白生产技术，具备在此基础上进一步建设、形成真正 有市场竞争能力产业化生产线的条件。 二．工艺流程和消耗定额 1.工艺流程 (1) 配料工段' Q9 S! }6 s5 F0 v 来自高位料仓合格粒度的富钛料与破碎、干燥后的石油焦按一定配料比加入到螺旋输送机，经初混后送入流化器，风送至氯化工段，经旋风和布袋收尘卸入混合料仓，供氯化炉使用。 （2）氯化工段. i, {* i$ z) ]$ J3 s; I 来自混合料仓的富钛料和石油焦连续加入氯化炉，与氧化工段返回氯气和补充的新鲜氯气在高温 下反应生成含TiCl4的混合气体，向混合气体中喷入精制返回钒渣泥浆和粗四氯化钛泥浆以回收 TiCl4，并使热气流急聚冷却，在分离器中分离出矾渣、钙、镁、铁等氯化物固体杂质。分离器顶部 排出的含TiCl4气体进入冷凝器，用粗TiCl4循环冷却液将气态TiCl4冷凝，冷凝尾气再经冷冻盐水冷凝后，废气进入废气处理系统处理合格后，由烟囱排空。粗TiCl4送至精制工段除钒。/ C% }# {) r, u: L5 {1 j0 e 4 D1 V- A' P+ t9 I: i1 ` 分离器排渣经处理后去专用渣场堆放。 （3）精制工段7 [- Z" p8 ^' ^) D P3 g 粗TiCl4和矿物油按一定比例连续加入除钒反应器，控制一定的温度和压力，使矿物油和粗TiCl4中的VOCl3 反应生成不溶性VOCl2，同时使TiCl4大量蒸发，TiCl4蒸汽进入装有填料的精馏塔， 塔顶排出的TiCl4气体经冷凝器冷凝后收得精TiCl4。不凝性气体送废气处理工序处理，钒渣泥浆返 回氯化工段回收TiCl4。 3 i* M# u; B2 ~. {( \5 ^" q （4）氧化工段 从精制工段来的精TiCl4用泵连续送入TiCl4 预热器，用燃料油间接加热，预热后的TiCl4气体进入AlCl3发生器，同时氯气与铝粉通过精确计量加入到AlCl3发生器中，铝粉与氯气反应生成AlCl3并利用反应热进一步预热四氯化钛，TiCl4和AlCl3混合物进入氧化反应器。
高钛渣生产新工艺 这种新技术的核心机理在于"超细粉"、"高活化"。在超细粉条件下，启动还原反应的温度可以显著降低，从而实现低温冶金。从热力学来说，粉体的表面能增加可以降低吸热反应的自由烩；从动力学来说，反应表面积的增加加快了反应速度。近期的工作表明，这种新工艺不仅能处理铁矿粉，同样可运用于处理钒钛磁铁矿和钛铁矿等矿种。 我国的钛蕴藏极其丰富，以Ti02计，达9.65亿吨，占世界总储量的38.85%，居首位。其中90%以上分布在攀枝花西部地区。攀西地区的钒钛磁铁矿是多金属共生的世界特大型矿床，其中含钛、钒、铬等多种金属。因资源复杂、品位较低、细颗粒选矿困难等原因，以钢铁为主业的现有生产系统对钛资源的利用率仅为14.5%。每年排放含Ti02约22%的高钛型高炉渣300万吨，经济损失巨大，资源浪费极其严重，并且对长江上游造成严重的环境污染，甚至威胁三峡库区的水质安全。因此，研发清洁高效的钛、钒多金属综合利用与生产的新技术、新方法，具有重大战略意义和迫切性。 传统的高钛渣生产采用电炉熔炼法。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1吨高钛渣，大约需要3000kWh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500kWh左右，能量的有效利用率仅在17%左右，非常低。另外，电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，会造成环境污染。
钢铁研究总院赵沛等人运用煤基低温冶金流程的原理，发现当钛精矿粉体的平 均粒度减小到10微米左右时，能使它的还原温度降低到600℃左右。实验证明，在600°C下恒温1小时，还原率可以达到95%以上。 低温快速还原生产高钛渣的具体流程为，将钛铁矿粉和煤粉分别在高效球磨机 中磨细成超细粉，然后将它们按一定比例混匀，造球后在加热设备中还原。还 原后的产品经冷却后磨碎通过磁选方式得到铁粉和高钛渣。 初步工作表明，这种新工艺的最大特点是降低冶炼能耗。由于冶炼温度低(600℃)，物料(高钛渣)的物理热量仅相当于电炉熔炼法的1/4左右。其次，600℃左右时的化学反应较单一，化学反应耗热少，约为电炉熔炼法的60%左右。还有，在低温条件下，尾气冷却水带走的热量也仅相当于电炉熔炼法的1/4左右。因此，低温法冶炼高钛渣的能量相当于电炉熔炼法的1/3左右。这种新工 艺除了可以用电加热外，也可采用煤，这样可进一步降低生产成本。
国内钛及钛合金的应用现状及前景分析 王保山李桃山 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：20号 南昌航空大学飞行器工程学院100631班：10号 前言： 随着航空科技的迅猛发展，许多问题都凸显出来，尤其是受到材料性能的约束，材料不仅是制造航空产品的物质基础，同时也是使航空产品达到人们所期望的技术性能、使用寿命与可靠性的技术基础。钛以及钛合金在航空材料中有着举足轻重的地位，在航空工业中应用越来越广泛，但是否会像铝合金一样在几十年后淡出航空领域而被其它材料所取代呢？ 本文对钛及其合金有一个大概介绍，并通过多方查询现有资料并结合实际情况，阐述了钛行业的发展现状以及未来的市场情况，论证了钛行业在未来的几十年里将会有一个发展的契机。 关键字：钛钛合金应用现状前景分析 摘要： 钛及钛合金是上世纪40年代末发展起来的一类新型结构材料。凭借着其密度小，比强度、比刚度高，抗腐蚀性能、高温力学性能、抗疲劳和蠕变性能都很好，具有优良的综合性能。使得在航空材料的使用上占有一席之地，同时具有广阔的发展空间和应用前景。和传统金属相比，钛是稀有金属，是重要的替代金属。我国钛资源储量丰富，凭借“稀而不缺”的优势，我国钛工业具有进一步壮大的潜力。 正文： 1、钛金属的简介： 钛是一种金属元素，灰色，原子序数22，相对原子质量47.87。能在氮气中燃烧，熔点高。钝钛和以钛为主的合金是新型的结构材料，主要用于航天工业。钛的密度为4.5克/立方厘米（20℃），高于铝而低于铁、铜、镍。但比强度位于金属之首，是不锈钢的3倍，是铝合金的1.3倍。熔点1668±4℃沸点3260±20℃，临界温度4350℃，临界压力1130大气压。 钛作为结构材料所具有的良好机械性能，就是通过严格控制其中适当的杂质含量和添加合金元素而达到的。 世界钛矿原料主要包括钛铁矿精矿、金红石精矿、锐钛矿精矿、人造金红石、钛渣等，其中，锐钛矿精矿很少。大量开采利用的是钛铁矿和金红石，其中钛铁矿占绝大多数。全球钛资源分布广泛，30多个国家拥有钛资源。钛资源主要分
关于钛渣冶炼炉的新工艺介绍 前言 本方案瞄准国际先进技术，借鉴国内引进的成败实例，结合我团队自主研发并已成熟应用的成果而制定。 本方案所采用的各种“非常规”措施，最终将体现为： 1.节能，比常规交流电炉耗电低25%～35%，真正实现低成本运行； 2.生产环境优良，低噪音、全密闭，突显“人性化”，尾气排放可满足新国标；由于工艺上的改革，使除尘器过滤面积、烟管面积、风机及功率，与传统工艺的除尘器相比，≦1/8，并且通过新工艺，使被过滤的烟气温度有效、可靠地控制在200℃以下，促使滤袋寿命成倍地延长。 3.生产过程简化，实行计算机控制，在原编制上可大幅削减冶炼工人； 4.电炉设计上，倾向于多功能——满足冶炼多种产品（随意可调的宽幅电压）； 5.产品生产的质量特别稳定、易控。 6.电炉本体故障率特低，平时只需巡视和加注润滑等基本保养。 本方案其它特点： 1.独创的底电极结构，从根本上杜绝了铜质针刺因高温频繁烧蚀的断电事故，彻底保障了导电可靠性。 2.电炉功率因数高（只考虑动力补偿）；同时，在电气设计上已消除了谐波危害。 3.采用可控硅整流方式，能很方便地化解凝炉（非正常停电）、因SiC沉积造成的炉底上涨现象。 4.原料连续入炉、大容量电炉可实现产品连续出炉。 5.利用电炉产生的高温烟气烘干原料及煤气回收发电技术。烟气进入原料干燥装置降温后，再进除尘器除尘，由煤气风机送至煤气发电车间，全程安全可控。 根据国家对铁合金、电石等冶炼行业的准入限制，为适应国家可能出台的新政策，综合考虑钛渣炉性价比，建议钛渣炉的单台容量≧2万kVA。 工信部规定，容量在6300KVA以下的交流矿热炉逐步淘汰，新上的交流矿热炉容量必须≥25000KVA，直流炉容量≥12500KVA。内蒙、贵州及四川攀枝花等地已经在落实。 一台2万KVA空心电极直流密闭炉，可年产主产品钛渣67000吨左右，副产品半钢5000吨左右。与传统冶炼方式相比，生产一吨主产品可节省电能1200～1800度。 建造一台生产钛渣的2万KVA空心电极直流密闭炉，约需人民币6000～7000万元。投产后1～2年即可收回投资。 直流密闭炉节能效果显著，为国内首创。建设单位可以向国家工信部申报节能减排项目，寻求国家奖励或资助。贵州兴义某企业计划新建4台30000万KVA半密闭直流铁合金炉，已获得当地政府3亿元的贴息贷款扶植。内蒙古卓资县一铁合金企业新建一台16500KVA全密闭直流铁合金炉，已获得当地政府4百万元资助，正在向工信部申请立项。 目前，发达国家中的钛渣炉，容量都比较大，多采用全封闭，湿法除尘和回收煤气，并向干法除尘转变。这些大型电炉采用计算机进行控制，从原料准备到产品出炉全过程自动化，生产效率高，产品质量稳定，环保设施完善，有利于资源的综合利用，也是中国钛渣生产发展的方向。国内某企业从南非引进的3万kVA全密闭直流高钛渣炉，已经将高钛渣的吨产电耗从国内普遍的3500kwh/t～4500 kwh/t降至2600kwh/t～ 2800kwh/t，大大降低了生产成本（注：由于该企业对引进技术吸收消化严重不足，加之过份神秘化的保密隔绝，导致试生
薛工： 现将几个问题的意见写给你，供参考 1.钛渣在钛产业链中的地位 1.1钛产业链目前的大致走向 钛精矿---硫酸法制钛白粉 钛精矿---酸溶性钛渣---硫酸法钛白 钛精矿---高钛渣---四氯化钛---氯化法钛白 钛精矿---高钛渣---四氯化钛---海绵钛---钛合金 钛精矿---钛铁 钛精矿---钢结碳氮化钛---超硬材料 用钛精矿直接生产钛白时，铁在酸溶时生成硫酸铁，为脱Fe，需加铁粉将其还原成硫酸亚铁，再冷冻结晶后，从钛酸液中沉淀出来。才能保证钛白质量。因这一路线的酸耗大，流程长，逐渐被钛渣制钛白粉代替。 用酸溶性钛渣生产钛白，因大部分铁已在冶炼中脱出，酸溶时耗酸少，并可减少硫酸铁还原和硫酸亚铁结晶工序，可降低成本，近年来发展很快。 酸溶钛渣和高钛渣的区别在于钛品位高低，钛渣的酸溶性好坏取决于物相，在以Ti3O5为基，溶解FeO、MgO等组成的黑钛石相酸溶性最好。因此酸溶性钛渣需保存一定的FeO量，MgO存在是有益的。TiO2的还原程度也不能高。通常用指标Ti2O3/ TiO2的比值衡量。而高钛渣是做四氯化钛的原料，TiO2与氯气反应，要求Mg，Ca，Fe含量少，钛高。对钛的价位没有特别要求。 2.两段法生产钛渣，因在固相还原时，铁的金属化率可控，TiO2的还原成低价钛
也可控。因此这种工艺生产的钛渣容易满足不同用户的要求。 3.由钛精矿富集成富钛料有人造金红石法，钛渣法等，钛渣的优点是钛和铁都能应用。特别是高铁，低钛原料，铁的回收是一个重要的利润来源。 将铁只作为渣铁回收是最差的方法，只有在设计对将铁的处理一并考虑，将熔分的铁水处理成带合金元素的金属料，是提高附加值的重要方法。 4.钛铁矿固相还原的原理 ①钛铁矿的组成TiO2●FeO ②在液态还原时其中的反应 FeO●TiO2→FeO+ TiO2 FeO→Fe TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→Ti→TiCN ③钛渣一段法生产时，铁与钛的还原都能进行，铁在低温下完成还原，但要保证渣的流动性，须提高炉温。钛还原成低价钛的趋势增加，当生成较多的TiCN时，渣稠，出渣就很困难了，操作时应采用低温，但难度较大。 ④合理的方法是将Fe还原过程放在固相完成。 ⑤钛精矿中除钛铁矿外同时还有磁铁矿等物相，固相还原时，铁还原遵循逐级还原原理。 Fe2O3→Fe3O4→FeO→Fe 而TiO2还原为却与液态还原不同，为非逐级还原。其过程为： TiO2→Ti3O5→TiCN ⑥可见，两段法生产钛渣时，质量比一段法易控，可使用较低的炉温，电耗低。
高钛渣生产工艺技术规程
高钛渣生产工艺技术规程 一、总则 为了更好的落实公司对高钛渣生产、质量方针，以及更好的完成公司下达的生产计划，做到文明生产和安全生产，提高公司的经济效益和社会效益，特制定本公司的高钛渣生产工艺技术规程。 二、高钛渣生产工艺流程图（见下页） 三、生产工艺规程 1、原料 1.1严格按照配料单配料 1.2所有原材料分别准确检斤，按照配料单的比例均匀混合。 1.3混合好的原材料，按照指定的位置进行堆放，严禁与其它炉料混合 1.4如果有偏加料的炉料，指定专门的堆放位置，供冶炼偏加使用。 1.5所有原料都不得混入其它杂质，必要时，采取相关的措施。 1.5运行混料设备时，要进行工作前的相关检查，只有设备
高钛渣生产工艺流程图
工作状态良好，方可启动混料操作。 1.6所有的炉料，堆放要整齐规整，地面保持清洁，防止杂质的进入。 1.7如有配料发生变化，要及时通知冶炼车间，并告知不同料比的混合炉料的堆放地址，防止冶炼上错料 1.8所有人员，进入操作现场，都必须佩戴好劳保用品，防止不安全因素的产生。 1.9生产工具，在操作完成后，必须撤离现场，按照指定的位置整齐摆放。 2、冶炼 2.1原料主要成分： 2.2基本化学反应方程式 TeTiO3+C==TiO2+Fe+CO
2.3化学反应条件 开始反应温度1116K，所以，为了达到铁还原率95%以上，要远远高于这个温度，也就是说，冶炼要达到熔分效果，冶炼温度要达到16000C以上。 2.4高钛渣的冶炼，是阶段性连续式冶炼，也是间歇式冶炼方式，即一次性加料到出炉，再进行下一炉的冶炼。 2.5冶炼设备 矿热熔炼电炉，也就是矿石还原加热电炉。大体上分为炉体、电极、电极把持器系统、排烟系统、出铁系统，短网、变压器等。 2.6热量来源 总体上就是电阻热和电弧热两种，不同时期的热量来源是不同的，所占的比例相互变化也不同。 2.6生产工艺 2.6.1入炉原材料为原料车间按照配料通知单混合好的原料，均匀加入炉内，料面为电极根部凸起200左右，料面呈馒头状微微凸起。进入冶炼工序。 2.6.2矿热炉是高钛渣生产的主要生产设备，主要的化学反应都在这里完成。 2.6.3冶炼的是间歇式的，一次投料，一次出炉， 2.6.4随着送电的时间加长，炉料逐渐熔化，熔池也加大，此时的化学反应也在逐步进行。
钛材生产工艺 目前，金属钛生产的工业方法是可劳尔法，产品为海绵钛。制取钛材传统的工艺是将海绵钛经熔铸成锭，再加工而成钛材。按此，从采矿到制成钛材的工艺过程的主要步骤为：钛矿-采矿-选矿-太精矿-富集-富钛料-氯化-粗TiCl4-精制-纯TiCl4-镁还原-海绵钛-熔铸-钛锭-加工-钛材或钛部件上述步骤中如果采矿得到的是金红石，则不必经过富集，可以直接进行氯化制取粗TiCI4。另外，熔铸作业应属冶金工艺，但有时也归入加工工艺。 上述工艺过程中的加工过程是指塑性加工和铸造而言。塑性加工方法又包括锻造、挤压、轧制、拉伸等。它可将钛锭加工成各种尺寸的饼材、环材、板材、管材、棒材、型材等制品，也可用铸造方法制成各种形状的零件、部件。 钛和钛合金塑性加工具有变形抗力大；常温塑性差、屈服极限和强度极限比值高、回弹大、对缺口敏感、变形过程易与模具粘结、加热时又易吸咐有害气体等特点，塑性加工较钢、铜困难。 故钛和钛合金的加工工艺必须考虑它们的这些特点。钛采用塑性加工，加土尺寸不受限制，又能够大批量生产，但成材率低，加工过程中产生大量废屑残料。针对钛塑性加工的上述缺点，近年来发展了钛的粉末冶金工艺。钛的粉末冶金流程与普通粉末冶金相同，只是烧结必须要在真空下进行。它适用于生产大批量、小尺寸的零件，特别适用于生产复杂的零部件。这种方法几乎无须再经过加工处理，成材率高，既可充分利用钛废料作原料，又可以降低生产成本，但不能生产大尺寸的钛件。钛的粉末冶金工艺流程为:钛粉(或钛合金粉)-筛分-混合-压制成形-烧结-辅助加工-钛制品。 钛材生产的原则流程钛材除了纯钛外，目前世界上已经生产出近30种牌号的钛合金。使用最广泛的钛合金是Ti-6Al-4V，Ti-5Al—2.5Sn等。 钛及钛合金的应用情况
中国钛产业状况 原创邹建新等 我国是世界上能生产全部钛产品的少数国家之一。可生产钛白、钛渣、海绵钛、钛材、钛合金、钛设备等。 长期以来，国家对钒钛资源综合利用和产业发展给予了大力支持。依据资源优势，初步建成了以攀钢、承钢为主的四川攀西、河北承德地区钒钛资源综合利用产业基地，形成了攀钢钒钛、河北承钢、山东东佳、河南佰利联、遵义钛厂、宝鸡钛业、宝钢特钢等一批钒钛产品深加工骨干企业。 （1）钛原料 2012年，全国钛原料（钛精矿 + 钛渣）产量约345万t/年，其中钛精矿总产量280万t/年，钛渣总产量约65万t/年，总产能约95万t/年。攀西地区是我国钛铁矿的主要来源，钛精矿产能约235万t/年，产量约160万t/年，钛渣产能约52万t/年，产量约24万t/年。由于近年国内钛白行业迅猛发展，约有50%的钛原料需靠进口。 钛铁砂矿的开发以两广、云南、海南为主。如表3.12所示。 表3.12 我国主要钛矿资源及产能分布
除攀枝花外，国内富钛料（钛渣）生产企业共30余家，总产能约40万t/a。其中钛渣企业25家左右，人造金红石企业4家，天然金红石企业3家。钛渣生产主要集中在川滇两省，分布在云南富民、武定、辽宁阜新、锦州、遵义等地。 国内最大的生产企业是攀钢钛冶炼厂，年产能18万t/a，其余有遵义钛厂、阜新冶炼厂、源通钛业等。 除攀钢钛冶炼厂等极少数企业采用乌克兰密闭电炉技术外，几乎所有企业均采用半密闭（敞口）圆形电炉冶炼技术。攀枝花金江钛业公司已建设亚洲最大的矩形电炉生产线。 （2）钛白 2012年国内钛白产能已超过250万t/年，产量达到175万t。 2013年，国内钛白生产企业达70余家，产量在10万t以上的有3家。行业前10名企业依次为：四川龙蟒钛业、山东东佳、河南佰利联、济南裕兴、云南（攀枝花）大互通、宁波新福、攀钢钛业（含渝钛白）、南京钛白、山东道恩钛业和安徽安纳达钛业。钛白企业遍布全国，攀西地区、两广大量集中。 近年我国钛白的实际产量不断上升：1998年为14万t，1999年为18万-19万t，2000年为29万t，2001 年为33万t，2002年为39万t，2003年为49万t，2004年达到60万t，2005年全国钛白总产量为70万t左右，2006年全国钛白总产量达到85万t，2012年达到175万t。总体呈现快速发展势头。 中国钛白企业的特点：一是几乎全部采用硫酸法工艺；二是以民营和股份制企业为主；三是规模较小，产品质量普遍不高。氯化法钛白只有攀锦钛业一家，另有攀钢钛业及云南新立等几家公司还在建设之中。 钛白产品从晶型上可分为锐钛型和金红石型，金红石型钛白在耐候性等应用性能上高于
×××××钛渣炉项目 生 产 工 艺 技 术 规 程 ××××工业炉制造有限公司编制 20-×××××
高钛渣生产工艺技术规程 一、总则 为了更好的掌握对高钛渣生产、质量要求，以及更好的生产计划，做到文明生产和安全生产，提高的经济效益和社会效益，特制定本高钛渣生产工艺技术规程。 二、高钛渣生产工艺流程图（见下页） 三、生产工艺规程 1、原料 1.1严格按照配料单配料。 1.2所有原材料分别准确检斤，按照配料单的比例均匀混合。 1.3混合好的原材料，按照指定的位置进行堆放，严禁与其它炉料混合。 1.4如果有偏加料的炉料，指定专门的堆放位置，供冶炼偏加使用。 1.5所有原料都不得混入其它杂质，必要时，采取相关的措施。 1.5运行混料设备时，要进行工作前的相关检查，只有设备工作状态良好，方可启动混料操作。
高钛渣生产工艺流程图 1.6所有的炉料，堆放要整齐规整，地面保持清洁，防止杂
质的进入。 1.7如有配料发生变化，要及时通知冶炼车间，并告知不同料比的混合炉料的堆放地址，防止冶炼上错料 1.8所有人员，进入操作现场，都必须佩戴好劳保用品，防止不安全因素的产生。 1.9生产工具，在操作完成后，必须撤离现场，按照指定的位置整齐摆放。 2、冶炼 2.1原料主要成分： 2.2基本化学反应方程式 TeTiO3+C==TiO2+Fe+CO 2.3化学反应条件 开始反应温度1116K，所以，为了达到铁还原率95%以上，
要远远高于这个温度，也就是说，冶炼要达到熔分效果，冶炼温度要达到16000C以上。 2.4高钛渣的冶炼，是阶段性连续式冶炼，也是间歇式冶炼方式，即一次性加料到出炉，再进行下一炉的冶炼。 2.5冶炼设备 矿热熔炼电炉，也就是矿石还原加热电炉。大体上分为炉体、电极、电极把持器系统、排烟系统、出铁系统，短网、变压器等。 2.6热量来源 总体上就是电阻热和电弧热两种，不同时期的热量来源是不同的，所占的比例相互变化也不同。 2.6生产工艺 2.6.1入炉原材料为原料车间按照配料通知单混合好的原料，均匀加入炉内，料面为电极根部凸起200左右，料面呈馒头状微微凸起。进入冶炼工序。 2.6.2矿热炉是高钛渣生产的主要生产设备，主要的化学反应都在这里完成。 2.6.3冶炼的是间歇式的，一次投料，一次出炉， 2.6.4随着送电的时间加长，炉料逐渐熔化，熔池也加大，此时的化学反应也在逐步进行。 2.6.5冶炼过程中，根据蘸观察确定产品的初步品位，蘸样时间一般在冶炼的中后期，也根据炉况随时进行，一次初步判
我国海绵钛生产现状和发展前景 邓国珠 （北京有色金属研究总院） 1、生产状况 我院1954年开始研究金属钛的制造技术，1958年开始建立小规模生产装置。上世纪60年代和70年代初，在抚顺、上海、遵义、宝鸡和沈阳建立海绵钛和钛材加工工厂，形成了从矿石、海绵钛、钛材、设备和工业应用的完整的金属钛生产和应用体系。至今，世界上只有美国、俄罗斯、日本和中国具有这样的钛生产和应用体系。 但是，由于经济发展水平和钛需求市场的影响，我国金属钛生产的发展速度是缓慢的，到1985年海绵钛年产量才突破千吨。从1985年至2003年的近二十年间，海绵钛年产量一直在1000吨至3000吨间徘徊。近几年的发展速度才加快，2004年产量达到4,800吨，2005年9,500吨，2006年达到18,000吨。按年产量，居世界第四（表1）。到2006年，我国才有了年产万吨级规模的海绵钛工厂。与此同时，钛材和应用也达到了相应的规模。 表1 近年来各国海绵钛产量（t/a）
在最近几年间我国掀起了海绵钛投资“热”，据不完全统计，全国有近三、四十家大小企业介入投资海绵钛。其中，有三家年产5000 t规模的工厂已初步建成和部分投产，还有一些年产小于5000 t规模的工厂也已在建或已投产。 从去年开始，发展到一个新阶段，出现一批国有大型企业公司投资建设大型化海绵钛工厂，目前有的已进入设计阶段。 今年我国海绵钛产量预计达到30,000吨。其中，只有大约一半是工艺和设备较配套的产能，另一半则是不配套的产能。不配套的产能，主要是在2005～2006年间海绵钛价格上涨，在暴利的刺激下建立起来的小生产线。这些生产线，大部分只有还原—真空蒸馏系统，靠外购四氯化钛和金属镁生产海绵钛，副产的氯化镁外销，不能实现氯和镁在生产中的循环使用，面临着成本高和环境压力，与国外的大型化工厂比较，缺乏竞争力。 2、技术状况 我国海绵钛生产技术，依靠国内力量不断实现进步。现在主要工序都已采用了国际主流技术（表2），如沸腾氯化技术、浮阀塔精馏技术、还原-蒸馏联合法技术、还原-蒸馏过程计算机控制技术和无隔板槽电解镁技术等。主要设备也已基本上实行了大型化，如直径2.6m 沸腾氯化炉、8t倒U型还原-蒸馏联合炉和110KA无隔板镁电解槽。