第六章钛冶金
第六章 钛冶金
课程回顾1.金属钛的性质及主要应用。2.人造金红石有哪些生产方法？原理是什么？其中氧化、还原等环节的作用是什么？3.选-冶联合稀盐酸加压浸出法对我国钛生产的意义？
课程回顾 1. 金属钛的性质及主要应用。 2. 人造金红石有哪些生产方法？原理是什么？其 中氧化、还原等环节的作用是什么？ 3. 选-冶联合稀盐酸加压浸出法对我国钛生产的意 义？
86.4.3钛渣的熔炼钛渣是废渣或副产物吗?1、钛渣概述钛渣，或称高钛渣（High Titanium Slag），是经过物理化学生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛精矿，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。是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。以钛渣作为氯化原料，在TiO,含量相同的前提下，其价格只有天然金红石的1/2，人造金红石的2/3~1/2。另外，含有部分低价态的氧化钛和FeO，他们在氯化时发热量大，可维持氯化反应的自热进行
3 §6.4.3 钛渣的熔炼 以钛渣作为氯化原料，在TiO2含量相同的前提下，其价格只 有天然金红石的1/2，人造金红石的2/3~1/2。另外，含有部分 低价态的氧化钛和FeO，他们在氯化时发热量大，可维持氯 化反应的自热进行。 1、钛渣概述 钛渣，或称高钛渣（High Titanium Slag），是经过物理化学 生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛精 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。是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质 原料。 钛渣是废渣或 副产物吗？
86.4.3钛渣的熔炼2、国内外钛渣生产概况全球钛渣冶炼技术发达国家主要是加拿大、南非、挪威和克兰。2006年世界钛渣总产能250万吨。加拿大魁北克铁钛公司（QIT）、南非里查兹湾铁钛公司(RBM)和挪威TINFOS公司都采用大型密闭电炉冶炼钛渣工艺，能够实现连续加料冶炼，污染少、自动化程度高。加拿大QIT、南非RBM采用矩形电炉冶炼，挪威TINFOS采用圆形电炉冶炼，这些工艺都代表了当今世界先进水平
4 §6.4.3 钛渣的熔炼 全球钛渣冶炼技术发达国家主要是加拿大、南非、挪威和乌 克兰。2006年世界钛渣总产能250万吨。 加拿大魁北克铁钛公司（QIT）、南非里查兹湾铁钛公司 (RBM)和挪威TINFOS公司都采用大型密闭电炉冶炼钛渣工艺， 能够实现连续加料冶炼，污染少、自动化程度高。加拿大 QIT、南非RBM采用矩形电炉冶炼，挪威TINFOS采用圆形电 炉冶炼，这些工艺都代表了当今世界先进水平。 2、国内外钛渣生产概况
86.4.3钛渣的熔炼2、国内外钛渣生产概况我国现有钛渣生产企业60多家，主要集中在四川、云南、河北、辽宁、内蒙古等地区，总产能在1500kt左右。近年来由于国内电力资源和钛精矿短缺等原因，部分钛渣企业停产或减产，国内钛渣产量约650kt，其中氯化钛渣产量约200kt，年产能在100kt以上的企业仅有1家，造成产品成本升高，产量不能满足现有钛行业对原料的需求，特别是氯化钛渣的缺口量较大，依靠进口金红石和氯化钛渣补充
5 §6.4.3 钛渣的熔炼 我国现有钛渣生产企业 60 多家，主要集中在四川、云南、河 北、辽宁、内蒙古等地区，总产能在1 500 kt 左右。 近年来由于国内电力资源和钛精矿短缺等原因，部分钛渣企 业停产或减产，国内钛渣产量约 650 kt，其中氯化钛渣产量 约 200 kt，年产能在 100 kt 以上的企业仅有 1 家，造成产品 成本升高，产量不能满足现有钛行业对原料的需求，特别是 氯化钛渣的缺口量较大，依靠进口金红石和氯化钛渣补充。 2、国内外钛渣生产概况
86.4.3钛渣的熔炼3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法原理#钛渣的生产方法主要为电炉熔炼法（电炉还原熔炼法）：是一个使用还原剂，将钛精矿中的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2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Ti0含量72-95%的钛渣
7 §6.4.3 钛渣的熔炼 钛渣的生产方法主要为电炉熔炼法（电炉还原熔炼法）： 是一个使用还原剂，将钛精矿中的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TiO2含量72-95%的 钛渣。 3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法 原理#
86.4.3钛渣的熔炼3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法原理电炉熔炼温度为1600-1700℃，最高可达1800℃：高温主要反应：FeTiO,+C=Fe+TiO,+CO(1)高温副反应（生成低价钛）：3/4FeTiO,+C=3/4Fe+1/4Ti,0s+CO...(2)2/3FeTiO,+C-2/3Fe+1/3Ti,O3+CO...(3)1/2FeTiO,+C=1/2Fe+1/2TiO+CO......(4)在高温下，FeO·TiO,还原反应可以自发进行，温度越高还原反应越易向右进行，生成不同价态的钛氧化物的易难顺序为：TiO,< TisO, < Ti,Os < Ti2O3 < TiO < TiC < Ti在2000K温度下，主要是铁和Ti0，被还原，伴有低价钛生成。渣与铁比重不同，易于分离
8 §6.4.3 钛渣的熔炼 电炉熔炼温度为1600-1700℃，最高可达1800℃： 高温主要反应：FeTiO3+C=Fe+TiO2+CO (1) 高温副反应（生成低价钛）： 3/4FeTiO3+C=3/4Fe+1/4Ti3O5+CO . (2) 2/3FeTiO3+C=2/3Fe+1/3Ti2O3+CO. (3) 1/2FeTiO3+C=1/2Fe+1/2TiO+CO. (4) 3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法 原理 在高温下，FeO·TiO2还原反应可以自发进行，温度越高还原反应越易向右进 行,生成不同价态的钛氧化物的易难顺序为： TiO2< Ti5O9 < Ti3O5 < Ti2O3 < TiO < TiC < Ti 在2000K温度下，主要是铁和TiO2被还原，伴有低价钛生成。 渣与铁比重不同，易于分离
86.4.3钛渣的熔炼3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法原理杂质走向：①钛铁矿中游离的铁氧化物在电炉还原熔炼的条件下最容易被还原：Fe,0,+3C=2Fe+3C0②MgO、CaO、Al,O,在2000K高温下不被还原而全部进入钛渣;③SiO2、MnO、V,Os不同程度被还原成Si、Mn、V而溶于铁相
9 §6.4.3 钛渣的熔炼 杂质走向： ①钛铁矿中游离的铁氧化物在电炉还原熔炼的条件下最容易 被还原： Fe2O3+3C=2Fe+3CO ②MgO、CaO、Al2O3在2000K高温下不被还原而全部进入钛 渣； ③SiO2、MnO、V2O5不同程度被还原成Si、Mn、V而溶于铁 相。 3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法 原理
86.4.3钛渣的熔炼3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法原理在生产实践中，通常把Ti0，品位在70%～80%的钛渣称为酸溶性钛渣，把Ti0，品位在80%～95%的钛渣称为氯化钛渣。氯化钛渣又称为高钛渣，主要作为TiCl的生产原料；酸溶性钛渣主要作为硫酸法钛白的生产原料。在电炉熔炼过程中，当Ti0，品位在70%～80%时终止熔炼，即可获得酸溶性钛渣，当继续进行深还原熔炼时，TiO，品位一般会提高到80%～95%，但此时Ti0，会被进一步还原为低价态Ti,O,和TiO5
10 §6.4.3 钛渣的熔炼 在生产实践中，通常把TiO2品位在70%～80%的钛渣称为酸溶 性钛渣，把TiO2品位在80%～95%的钛渣称为氯化钛渣。氯化 钛渣又称为高钛渣，主要作为TiCl4的生产原料；酸溶性钛渣 主要作为硫酸法钛白的生产原料。 在电炉熔炼过程中，当TiO2品位在70%～80%时终止熔炼，即 可获得酸溶性钛渣，当继续进行深还原熔炼时，TiO2品位一般 会提高到80%～95%，但此时TiO2会被进一步还原为低价态 Ti2O3和Ti3O5。 3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法 原理
86.4.3钛渣的熔炼3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法影响因素钛的低价氧化物温度制度还原剂种类和配入量钛渣熔炼的主要影响因素炉体结构和电气制度精矿性质熔炼工艺制度
11 §6.4.3 钛渣的熔炼 钛的低价氧化物 3、钛渣生产工艺：电炉还原熔炼法 影响因素 钛渣熔炼的主要 影响因素 温度制度 还原剂种类和配入量 炉体结构和电气制度 精矿性质 熔炼工艺制度