钛铁冶炼工艺
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高钛高锰铁水冶炼实践摘要:针对天山钢铁巴州有限公司炼钢厂转炉冶炼高钛高锰铁水实践,从炼铁工艺、转炉冶炼、加料控制、溅渣工艺等各方面进行了认真分析总结,采取了一些措施,效果较为明显。
关键词:转炉冶炼、加料控制、终点残锰、溅渣效果1.技术背景天山钢铁巴州有限公司炼钢厂主体装备1300吨混铁炉一座、120吨转炉一座、120吨LF炉一座、160mm×160mm8机8流小方坯连铸机一台,建于2011年单线生产组织模式;主要生产的钢种有Q195,Q235,HPB300,HRB400E,HRB500E等。
1.生产概况自原铸管新疆合并宝武集团后,天山钢铁巴州有限公司前端原料进行调整,配加高钛高锰原料,铁水成分发生较大变化(锰从0.52%提升到1.12%,钛从0.04%提升到0.116%)。
同时迎来市场环境向好,发挥极致产能、增加效益成为炼钢厂首要任务。
由于高钛铁水,炼铁出铁后拉运到炼钢厂已经结壳严重,铁水罐包沿粘接。
增加混铁炉入炉困难、铁水罐维护困难、洒铁事故,钢铁料耗明显升高由原来2020年平均1052kg/t升高到1083.5 kg/t(2021年4月)。
由于高炉铁水锰含量在0.90%-1.50%范围波动,被迫采用双渣操作和转炉炉况恶化严重,直接影响炼钢厂产能发挥,成为巴州钢铁生产线瓶颈。
为解决这一问题,我们成立了攻关小组,从炼铁铁水管控、优化扒渣工艺、转炉冶炼控制、溅渣工艺等,取得了明显效果。
1.铁水钛含量升高的不利影响1.铁水罐结壳的影响。
由于铁水钛含量较高,含钛铁水表面裸露,铁水中的钛会与空气中的氧迅速反应,生产钛的氧化物TiO2进入渣中,渣熔点升高,形成高熔点渣系物质极易结壳。
2.扒渣工序铁损的影响。
渣黏稠,由于渣黏稠,渣中的铁液被包裹在渣中,造成扒渣工序铁损增加。
3.转炉冶炼终点温度的影响。
钛在转炉冶炼过程中氧化放热,当铁水中钛含量在0.10%~0.20%时,发热量较大,因此在计算热平衡时必须考虑此部分的热量增加,才能准确控制终点温度。
钛铁矿选矿工艺流程一、前言钛铁矿是一种重要的矿产资源,广泛应用于航空、航天、冶金等领域。
由于钛铁矿的含量较低,需要进行选矿处理才能得到高品质的产品。
本文将介绍钛铁矿选矿工艺流程。
二、钛铁矿性质及选矿原理1. 钛铁矿性质钛铁矿主要成分为二氧化钛和氧化亚铁,其它杂质元素包括SiO2、Al2O3、Fe2O3等。
钛铁矿通常呈黑色或棕色,硬度较高,密度大约为4.5-5.0g/cm3。
2. 选矿原理根据钛铁矿中二氧化钛和氧化亚铁的比例不同,可以采用不同的选矿方法。
通常采用的方法有重介质分离法、浮选法和电选法等。
三、工艺流程1. 重介质分离法重介质分离法是利用物料在不同密度下的沉降速度差异进行物理分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)重介质分离:将物料放入重介质分离机中,通过调节介质密度和流速,使得密度较大的钛铁矿颗粒沉降到底部,密度较小的杂质则浮在上面。
(3)浮选:将底部沉淀物进行浮选处理,去除其中的杂质。
2. 浮选法浮选法是利用气泡与颗粒表面的亲水性差异进行分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)药剂处理:在物料中加入药剂,使得钛铁矿颗粒表面变为亲水性,而杂质则变为疏水性。
(3)气泡吸附:将气泡注入物料中,在气泡与颗粒表面接触处形成气液界面。
由于钛铁矿颗粒表面具有亲水性,因此会被气泡吸附并上升至液面,而杂质则沉入底部。
(4)浓缩:将气泡吸附的钛铁矿颗粒收集起来进行浓缩处理。
3. 电选法电选法是利用物料在电场中的运动差异进行分离。
具体步骤如下:(1)粉碎:将钛铁矿矿石经过粉碎后,得到一定粒度的物料。
(2)药剂处理:在物料中加入药剂,使得钛铁矿颗粒表面带有电荷。
(3)电场分离:将物料放入电选机中,在电场作用下,钛铁矿颗粒受到力的作用向阳极移动,而杂质则向阴极移动。
(4)收集和浓缩:将阳极收集到的钛铁矿颗粒进行浓缩处理。
四、结论以上三种方法均可用于钛铁矿的选矿处理。
电炉熔分工艺处理钒钛磁铁矿电炉熔炼工艺在处理钒钛磁铁矿中具有重要作用,能够有效提取钒和钛等有价金属。
本文深入解析电炉熔炼工艺的全过程,包括矿石预处理、炉内反应、产物处理等环节,旨在全面了解该工艺的原理、步骤和应用。
一、引言电炉熔炼是一种常用于处理钒钛磁铁矿的冶金工艺,其通过高温电弧熔炼,使得钒和钛等有价金属从矿石中有效提取。
该工艺具有高效、环保等特点,被广泛应用于冶金工业。
二、电炉熔炼工艺步骤矿石预处理:矿石破碎:将原始的钒钛磁铁矿石进行机械破碎,获得适当粒度的矿石。
焙烧:通过焙烧过程,除去矿石中的挥发性物质、硫、碳等,为后续熔炼创造条件。
电炉熔炼过程:电炉装载:将经过预处理的矿石装入电炉,同时加入适量的还原剂和熔剂。
电炉加热:通过电炉产生的高温电弧,使矿石在高温下熔化,发生还原和氧化反应。
物质分离:在高温环境下,钒、钛等有价金属被还原并溶解,形成液态合金。
同时,非有价金属和杂质以气态或渣态形式排除。
炉渣处理:炉渣中含有非有价金属和杂质,需要经过相应的处理步骤进行资源回收或处置。
产物处理:合金提取:通过冷却和凝固,从电炉中得到含有钒和钛的合金。
分离提纯:利用冶金分离技术,对合金进行提纯,分离出单质钒和钛。
尾矿处理:钒钛磁铁矿石中的一部分元素可能以尾矿的形式存在,需要进行环保处理,以避免对环境造成负面影响。
三、电炉熔炼工艺的关键技术和应用电炉技术:采用先进的电炉技术,包括电极材料、电弧控制等,提高炉内温度和稳定性。
还原剂和熔剂选择:合理选择还原剂和熔剂,以确保有效的还原反应和良好的熔化性能。
在线监测:引入先进的在线监测系统,实时监测炉内温度、气氛成分等参数,及时调整工艺条件。
四、电炉熔炼工艺的应用前景电炉熔炼工艺在处理钒钛磁铁矿中具有广阔的应用前景。
随着对有价金属需求的增加和环保要求的提高,该工艺将成为提取钒、钛等有价金属的重要途径,推动冶金产业的可持续发展。
五、结论电炉熔炼工艺是一种高效、环保的处理钒钛磁铁矿的冶金工艺。
钛的工艺流程钛是一种重要的金属材料,具有优异的耐腐蚀性、高强度和轻质等特点,在航空航天、化工、医疗等领域有着广泛的应用。
钛的工艺流程是指将钛矿石经过一系列的物理和化学处理,最终得到纯度较高的钛金属的过程。
本文将介绍钛的工艺流程及其关键步骤。
1. 钛矿石选矿。
钛矿石是钛的原料,常见的钛矿石有钛铁矿、金红石等。
首先需要对原始的钛矿石进行选矿处理,去除其中的杂质和有害元素,提高钛的品位。
选矿的方法包括重选、浮选、磁选等,通过这些方法可以得到较为纯净的钛矿石。
2. 钛矿石还原。
经过选矿处理得到的钛矿石需要进行还原处理,将其中的氧化物还原成金属钛。
常用的还原方法有氯化法、硅还原法等。
其中,氯化法是较为常用的一种方法,首先将钛矿石与氯化剂在高温下反应,生成氯化钛,然后通过氯化钛的分馏和纯化过程,最终得到金属钛。
3. 钛的精炼。
得到的金属钛仍然含有一定的杂质,需要进行精炼处理,提高钛的纯度。
精炼的方法包括真空熔炼、电解精炼等。
其中,真空熔炼是一种常用的方法,将金属钛放入真空熔炼炉中,在高温下蒸发和除去其中的杂质,得到高纯度的金属钛。
4. 钛的成型。
经过精炼处理得到的金属钛可以进行成型加工,制成各种形状的钛制品。
常见的成型方法包括锻造、轧制、粉末冶金等。
通过这些方法可以制成钛板、钛管、钛棒等各种形状的钛制品,满足不同领域的需求。
5. 钛的表面处理。
钛制品在使用过程中需要具有一定的表面性能,如耐腐蚀性、耐磨性等。
因此,钛制品常常需要进行表面处理,常见的表面处理方法包括阳极氧化、喷丸、化学镀等。
通过这些表面处理方法可以提高钛制品的表面性能,延长其使用寿命。
总结。
钛的工艺流程包括钛矿石选矿、还原、精炼、成型和表面处理等关键步骤。
通过这些工艺流程可以将钛矿石加工成各种形状的钛制品,满足不同领域的需求。
钛的工艺流程在提高钛制品质量和性能方面起着至关重要的作用,对于推动钛材料的应用和发展具有重要意义。
钒钛磁铁矿冶炼技术简介一前言钒钛磁铁矿属于难冶炼的矿石之一,俗称呆矿,其在冶炼过程中会对炉内操作及炉外渣铁处理产生一系列不利的影响,使冶炼难以为继,建国以后,我国特别是四川攀钢等钒钛矿丰富的地区,在党和政府的支持下组织了专家进行了一系列的攻关,取得了满意的冶炼成果,积蓄了丰富的经验.二钒钛矿的分类钒钛矿依据所含钛化物的多少分为低钛矿,中钛矿和高钛矿,通常把含TiO2≤3.5%的钒钛矿称为低钛矿,把含3.5%<TiO2≤8.0%称为中钛矿,把含TiO2>8.0%的钒钛矿称为高钛矿.通过几十年的研究和探索,目前我国已完全掌握了钒钛矿冶炼的技术,特别是四川攀钢,经过长期的系统的技术研究,申报了20余项的专利技术,形成了独特的钒钛矿高配比高强度冶炼系统技术,高炉冶炼主要技术经济指标也有了显著的提高,高炉利用系数,焦比,煤比等指标都得到了改善,实现了高钒钛矿比例下高强度冶炼的重大技术突破,使钒钛矿冶炼技术达到了国内先进水平.三钒钛矿冶炼的特点及钛渣的性质钒钛矿冶炼的特点主要是高炉中还原出来的钛,与高炉内的碳和氮结合形成高熔点的化合物碳化钛和氮化钛,使渣铁粘稠,渣铁不分,流动性差,渣铁排放困难,严重时造成高炉炉缸堆积难行.高炉冶炼钒钛磁铁矿的主要困难是由钛渣的特殊性质决定的,高钛渣的特点是脱硫能力低,熔化性温度高和高温还原变稠等特点.1) 高钛渣的脱硫性质一般来说,一定冶炼条件下,高炉渣的脱硫能力与渣中的氧化钙含量及温度成正比,与普通高炉冶炼的四元渣系相比,高钛渣因含有较高的钛化物,在相同碱度下,渣中氧化钙的质量百分比要低15%左右,这必然降低炉渣的脱硫能力,与普通渣相比,若维持1.1的炉渣碱度,普通渣的脱硫系数可达36左右,而含氧化钛20,25,30的钛渣脱硫系数仅为13.12.10,可见脱硫能力甚低.且随着氧化钛的增加而减弱.而且因为氧化钙在钛渣中的质量百分比较小,所以碱度对钛渣的脱硫能力影响较普通渣弱,在钒钛矿冶炼中,即使选用较高的炉渣碱度,也难于改变钛渣脱硫能力低的弱点.反而,随碱度的提高,炉渣的熔化性温度提高,而熔化性温度过高会给操作带来困难,所以不能靠大幅提高炉渣碱度来维持炉渣的脱硫能力.2) 含钛炉渣的熔化性温度熔化性温度高是钛渣的另一特点,高钛渣是一种结晶能力很强的短渣,从岩相来看,普通渣的主要物相是黄长石,辉石,假硅灰石等,其熔点都低于1600度,而当氧化钛参加造渣后,其物相组成全部改观,主要由钙钛矿,巴依石,钛辉石,尖晶石,碳化钛,氮化钛等组成,全部是高熔点矿物,而且其结晶能力很强,实测表明,高钛渣其熔化性温度通常要高于普通渣80-100度,一般来说在高于1.0的常用炉渣碱度范围内,炉渣的熔化性温度随着碱度的提高而提高,从有利于高炉操作的方面考虑,提高碱度使钛渣的熔化性温度提高,过高的熔化性温度使高炉难操作,但为了改善脱硫能力又需要维持一定的炉渣碱度,因此对于钛渣来说,炉渣脱硫与熔化性温度之间存在着相互制约的关系,过高过低都会引起炉缸工作失调或生铁出格.3 含钛渣的炉渣粘度钛渣熔化性温度高,结晶能力强,必然给高炉冶炼带来困难,当遇原料波动,使炉渣碱度升高或炉缸温度降低时,很容易引起流动性变差,出现高结晶相,使炉缸工作失调.另外,出铁过程中不可避免的要有温降,熔点高,结晶能力强的钛渣很容易粘附在沟壁上,造成严重的挂沟现象.增加炉前劳动强度.含钛渣变稠是由于渣中氧化钛在高温下生成碳化钛和氮化钛等高熔点化合物,这些化合物以固体状态悬浮于液体渣中,使炉渣粘度增加,另外在还原的粘渣中含有许多不能聚合的铁珠,这些铁珠周围包裹着相当数量的碳化钛和氮化钛,它们呈环状或半环状分布于铁珠周围形成一个固体壳,一方面增加了铁珠与熔渣间的摩擦力,减轻铁珠的有效重量,影响铁珠的沉降,使渣中铁损增加,同时也使炉渣粘度增加.四针对钒钛矿冶炼的措施1严格控制生铁硅钛含量,在钒钛矿冶炼中,生铁中硅钛含量不但是炉温的表征,而且是二氧化钛被还原的判据,炉温是影响炉渣变稠速率的最重要因素,即便在二氧化钛含量很低的情况下,提高炉温,仍然会引起炉缸失调,冶炼不能正常进行,因此在冶炼钒钛矿时,在保证生铁合格的情况下,应尽量压低炉温,生产中常用生铁中硅加钛含量表示炉温,硅加钛一般不高于0.5%.渣中二氧化钛含量越高,生铁中硅加钛应越低,适宜的生铁中硅加钛含量以0.15%比较适合于冶炼,并应保持稳定.2 选择适宜的炉渣碱度钒钛矿冶炼中,碱度可以引起炉渣性质的双重变化,提高碱度可以改善生铁脱硫,但也会使熔化性温度提高,适宜的碱度应兼顾两者,过低难于得到合格生铁,过高将出现风口挂渣,炉缸堆积,风量萎缩等冶炼困难.适宜的炉渣碱度与硫负荷,高炉容积,操作水平有关,我国攀钢条件下,一般控制在1.1左右,3 稳定优质的原燃料条件原燃料的波动易引起炉温的波动,而对于钒钛矿冶炼来说,炉温的波动往往是致使的因素,炉温过高或炉温过低都容易引起炉渣的流动性变差,渣铁不分.所以要求原燃料要稳定,另外由于钛渣的脱硫能力较弱,所以要求要选用优质的焦炭,生铁中的硫主要来自于焦碳,因此要求焦碳含硫要低,以降低硫负荷,一般要求硫负荷在4公斤/吨铁左右,4 操作特点的影响高炉取样研究表明,高炉内钛的还原以及碳化钛氮化钛的生成在炉腹高温区最激烈,达到最大值,在经过风口燃烧带氧化区时,又有一部分被氧化,使碳化钛氧化钛含量降低,因此在操作中要维持较高的冶炼强度,大风操作,以保证风口区的氧化作用,坚决杜绝小风量操作,为缩短炉渣在炉缸中的停留时间,减少还原时间,应多放上渣,尽量增加出铁次数, 结语:1 钒钛矿冶炼的关健是钛渣的特殊性质问题,一切应围绕着有利于改善钛钛的性能的方向去努力.2 生产中应严格控制炉温即生铁中硅加钛不应大于0.5,并保持炉温的稳定性,保证炉缸充沛的热量.炉缸温度视炉容大小应控制在1450左右.3 目前有高炉为解决出铁时钛渣的流动性问题,在出铁时在主沟中加入化渣剂,也取得了很好的效果.而且在铁水缶中加入化渣剂也很好的解决了铁水缶使用时间短的问题.对降低炉外劳动强度有积极的意义.。
钛渣生产原理原创邹建新等钛渣的生产方法主要是电炉熔炼法。
这种方法是使用还原剂,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性差别,使钛氧化物与铁分离,从而得到含TiO272%~95%的钛渣。
冶炼钛渣的原料:钛精矿,焦炭(无烟煤)。
冶炼钛渣的产品:酸溶性钛渣或氯化钛渣、生铁。
冶炼钛渣的工艺:电炉熔炼法。
冶炼钛渣的设备:矿热式电弧炉(密闭式、半密闭式、敞口式、圆形、矩形、直流、交流)。
钛渣产品和电弧炉分别如图4.2.1和图4.2.2所示。
图4.2.1 粒状钛渣产品图4.2.2 电弧炉外观钛精矿原料典型化学成分和酸溶性钛渣产品典型化学成分分别如表4.2.1和表4.2.2所示。
表4.2.1 攀钢主流程钛精矿产品典型化学成分,%成分 TiO 2 ΣFe FeO Fe 2O 3 SiO 2 S P MgO Al 2O 3 含量 >47 30.58 34.27 5.55 <3.0 <0.19 <0.0049 6.12 1.34成分 MnO V 2O 5 Cu Co NiCrAsCaO 含量 0.650.0950.00520.00130.0087 <0.005 <0.00770.75表4.2.2 酸溶性钛渣典型化学成分,%成分ΣTiO 2 Ti 2O 3 ΣFe FeO Fe SiO 2 CaO V 2O 5 MgO Al 2O 3 含量 77.2226.46.241.533.771.360.077.621.76生产钛渣的电炉是介于电弧炉与矿热炉之间的一种特殊炉型,有敞开式、半密闭式和密闭式三种,熔炼温度一般为1600~1700℃,最高温度可达1800℃。
高温主反应为:FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO ΔG=190900-161T (298~1700K)高温副反应为(生成低价钛):3/4 FeTiO3+C=1/4 Ti3O5+3/4 Fe+CO ΔG=209000-168T (298~1700K)2 FeTiO3+3C=2Fe+Ti2O3+3CO ΔG=213000-171T (298~1700K)FeTiO3+2C=Fe+TiO+2CO ΔG=252600-177T (298~1700K)另有赤铁矿被还原:Fe2O3+3C=2Fe+3CO ΔG=164000-176T (298~1700K)在2000K以下温度,主要是铁和TiO2被还原,伴有低价钛生成。
钛渣中钛含量-概述说明以及解释1.引言1.1 概述钛是一种重要的金属材料,具有优异的机械性能和抗腐蚀性能,广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业等领域。
钛渣是生产钛金属时产生的副产品,含有不同含量的钛元素。
钛渣中钛含量的大小直接影响着其在工业生产中的应用价值,因此对钛渣中钛含量的研究具有重要意义。
本文将从钛渣的来源、钛渣中钛含量的影响因素、钛渣中钛含量的测定方法等方面展开讨论,旨在探讨如何提高钛渣中钛含量,从而提高钛的利用率和降低生产成本。
1.2 文章结构文章结构部分为:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分首先对钛渣的背景进行概述,介绍了钛渣中钛含量的重要性,接着阐述了文章的结构,说明了各个部分的内容和目的。
正文部分包括钛渣的来源、钛渣中钛含量的影响因素以及钛渣中钛含量的测定方法。
通过对这些内容的详细讨论,可以深入了解钛渣的性质和钛含量的变化规律。
结论部分总结了影响钛渣中钛含量的主要因素,强调了钛渣中钛含量的重要性,并提出了未来研究方向,为进一步深入研究提供了参考。
1.3 目的本文旨在探讨钛渣中钛含量的相关问题,包括钛渣的来源、影响因素以及测定方法。
通过对钛渣中钛含量的研究,可以更好地了解钛渣的特性和利用价值,为进一步开发利用钛资源提供理论支持和实践指导。
同时,通过对影响钛渣中钛含量的主要因素进行分析,可以为工业生产中钛资源的有效回收和利用提供参考,促进资源循环利用和环境保护。
最终,本文旨在为未来钛渣中钛含量研究的方向提供启示,推动相关领域的发展和进步。
2.正文2.1 钛渣的来源:钛渣是在冶炼钛铁过程中产生的副产物,主要来源于钛铁矿中的钛含量。
钛铁矿是一种重要的工业原料,其中含有丰富的钛元素。
在冶炼过程中,钛铁矿经过高温反应和还原过程,钛元素被提取出来制成钛铁,而剩下的部分则形成了钛渣。
钛渣的产生量与钛铁矿的质量和含钛量有直接关系。
一般情况下,含钛量高的钛铁矿产生的钛渣中钛含量也会更高。
钛铁矿转底炉固相直接还原工艺制备高钛渣作者:刘开琪王寿增顾静来源:《新材料产业》 2012年第5期文/刘开琪王寿增顾静中国钢研科技集团有限公司作为生产钛白粉和海绵钛的优质原料,高钛渣﹝二氧化钛(TiO2)>74%﹞生产技术的发展对我国钛白粉和海绵钛制造业持续健康发展、国际市场竞争力提升起到了关键作用。
由于国内供应紧张,且从2007年起,中国海关对高钛渣的矿产资源实行了零关税,因此国内自主研究高钛渣工艺及制备具有十分重要的意义。
一、钛铁矿资源的利用现状我国钛铁矿资源分布广泛,遍布国内29个省市,但主要集中在四川攀枝花、西昌,河北承德,云南,陕西汉中等地。
目前,由于国内铁矿石严重短缺,很多钛铁矿仅用作炼铁的原料,这样做最大的弊端是导致钛铁矿中的含钛资源不能有效地加以回收利用。
为此,国家曾多次组织过钛铁矿直接还原的相关科技攻关,以期实现铁、钛甚至一些含钒矿中钒资源的综合回收。
多年的研究证明,铁、钛有效分离是钛铁矿综合利用中的瓶颈技术。
钛铁矿资源的利用,目前主要有3个工艺路线,一是高炉流程,二是矿热炉流程,三是直接还原流程。
高炉流程以攀枝花钢铁(集团)公司(简称“攀钢”)为例,攀钢的“高炉-转炉”流程,能够回收铁90%、钒80%、钛0。
如果回收1t铁,高炉渣中TiO2 (占钒钛磁铁矿原矿中56%的钛)没有利用,会造成原矿中一半多的钛资源流失。
如果用选铁后的钛铁矿尾矿生产钛白粉,每生产1t钛白粉,钛精矿中就有70%的铁流失,又造成了铁资源的大量浪费。
矿热炉流程则采用钛矿配煤(焦)直接冶炼的工艺,用于冶炼T i O2含量大于85%的氯化法高钛渣,但是该工艺冶炼时间长,产能相对较低,单位产品的能耗大、成本偏高。
直接还原流程中,取得突破性进展并已打通回收钛铁矿全流程的工艺为转底炉固相直接还原技术,该工艺是目前最为先进的高钛渣生产工艺,优势在于占地小、自动化程度高、产能大、能耗较低。
钛铁矿主要分为2类:一是岩矿,如南非矿和攀枝花矿;另一种是海砂矿,如新西兰矿、菲律宾矿、印尼矿。
钒钛磁铁矿的⾼炉冶炼⽤⾼炉冶炼铁、钒、钛共⽣特种矿⽯的⼯艺过程。
这种矿⽯的含铁量⼀。
般较低,要经过磁选富集,获得钒钛磁铁精矿,然后制成烧结矿或氧化球团矿作为⾼炉炼铁的主要含铁原料。
经⾼炉冶炼得出的产品是含钒钛的炼钢⽣铁和五元系(CaO—MgO⼀SiO2⼀A12O3⼀TiO2)⾼炉渣。
铁⽔中的钒可通过提钒⼯艺⽣产钒淹,作为各种钒制品的原料。
钒钛磁铁矿的资源和特点钒钛磁铁矿是铁、钒、钛共⽣的磁性铁矿,钒绝⼤部分和铁矿物呈现类质同相赋存于钛磁铁矿中。
所以钒钛磁铁矿也称钛磁铁矿。
由于成矿条件不同,世界各矿区的这种矿⽯的铁、钛和钒的含量有很⼤的区别。
还由于各矿区的钛磁铁矿的可选性不同,所⽣产的钒钛磁铁精矿,铁、钛和钒的含量也有很⼤区别。
现在,钛磁铁矿已被看作是⽣产钒的主要原料。
据资料介绍,能经济地提取钒的钛磁铁矿中⾦属钒的储量约占世界⾦属钒储量的98%。
当今世界上每年⽣产的⾦属钒的88%是从⽤钛磁铁矿⽣产钢铁的同时产出的钒渣中提取的。
世界钛磁铁矿的储量⼤概情况见表。
基本反应和冶炼过程⾼炉冶炼钒钛矿的原料,实际上是钒钛烧结矿,其矿物组成是钛⾚铁矿、钛磁铁矿、钙钛矿和含钛硅酸岩相,还有少量的铁酸钙、铁板钛矿和残存的钛铁矿。
在⾼炉内烧结矿从炉喉下降到炉腹的过程中,经过不同温度区间完成冶炼的基本反应和物相组成变化。
块状带的反应⼤致分为三个温度区间,从炉喉到炉⾝上部的650~900℃温度区间,除⼀般的Fe2O3、Fe3O4、FeO和铁酸钙的间接还原外,还有钛⾚铁矿、钛磁铁矿和铁板矿的失氧,其化学反应主要有:反应后的物相组成是钛磁铁矿、浮⽒体和少量的细⼩铁粒。
炉⾝中部的900~1150~C温度区间,是钛磁铁矿被还原,主要化学反应有反应后⽣成浮⽒体和钛铁晶⽯固溶体以及部分浮⽒体被还原⽣成⾦属铁。
炉⾝下部的i150~1250℃温度区间,是钛铁晶⽯还原分解阶段,主要化学反应有:反应后⽣成的物相组成有⾦属铁、钛铁晶⽯、少量的浮⽒体、钛铁矿、板钛矿固溶体和钙钛矿。
钛铁冶炼工艺
一、 钛铁简介
钛铁合金是中间合金的一种,根据含钛量的不同可分为三种:含
钛量为25%~35%的是低钛铁,含钛量为35%~45%的是中钛铁,含钛
量为65%~75%的是高钛铁。
二、 钛铁用途
钛铁合金具有改善结晶组织、提高钢的强度、固定间隙元素、储
氢的功能。
三、 钛铁冶炼工艺
钛铁冶炼的主要方法有重熔法、金属热还原法、电解法。
1、 重熔法
重熔法是目前制备高钛铁的主要方法,它是以废钛材或海绵钛为
原料加铁重熔,主要使用感应炉和电炉。
钛氧化物还原反应△F0一T关系图
特点:采用适量的脱氧剂和碱性四元熔渣操作,工艺技术可行,
且得到的高钛铁合金产品化学成分稳定,杂质含量低,但是其
成本过高,而且受市场价格影响很大。
2、 金属热还原法
(1)铝热法
根据自由焓图可知,只有以生成的氧化物比钛的氧化物更
稳定的金属还原剂才能生产出钛及其合金来。金属热还原法可
在常压下进行,也可在真空下进行。该法具有原料广、生产成
本低等有点,国内外对该方法进行了大量的研究,又由热力学
计算可知,金属铝、镁、钙、钡、钠、锂都是二氧化钛理想的
还原剂,考虑到还原剂成本的问题,主要采用铝为还原剂。
理论上,在高温范围内,铝能将TiO2还原成金属钛。实际
上TiO2还原过程非常复杂。一部分TiO2被还原成金属钛,另
一部分TiO2被还原成TiO,还生产一些其它的氧化物,使得
用铝热法在生产钛铁的过程中,氧的残留量,过高的问题。因
而严重影响产品的回收率及纯度。分析其热力学过程的出,提
高钛的回收率,和降低氧含量主要有俩个方向,一是增加铝的
含量。二是降低氧化铝的活度。
(2)复合还原剂法
为了得到低成本低氧的高钛铁,有研究人员采用复合还原剂
来制备高钛铁。复合还原剂主要有AI-Mg,AI-Ca,AI-Mg-Ca等,
采用复合还原剂有如下好处:Mg,Ca都属于强还原剂,同时其
生成物MgO,CaO都属于强碱性氧化物,较易与氧化铝结合,降
低了氧化铝的活性,可以保证TiO2被充分还原。
3、 电解法
电解法是通过熔盐电解制备钛铁合金,是将钛的氧化物与铁及
氧化物混合烧结制电极,在熔盐中进行电解还原制备合金。
综上所述
目前钛铁合金的冶炼主要是重熔法和金属热还原法。重熔法是
制备优质钛铁的主要方法,但以海绵钛为原料来源有限,价格受
市场影响大,成本高。铝热还原法因它原料钛铁混合物来源广泛,
但产品质量不稳定,特别是高氧含量的不能作为制备特种钢的添
加剂。许多研究者采用了复合还原剂、改善渣系的组成、复合工
艺等制备低氧高钛铁,但都还在试验及扩大试验阶段。