攀枝花钛渣熔盐氯化特性研究

开展了攀枝花74%品位钛渣、78%钛渣和85%钛渣的化学成分、物相及矿物结构研究,考察了三种钛渣熔盐氯化时反应差异、放热量差异和氯化系统热平衡控制差异。研究表明:74%渣、78%渣和85%渣在物相组成上无较大差异,但黑钛石、金红石及其过渡相含量存在差异,导致74%渣熔盐氯化放热量比78%渣多21.9%、85%渣熔盐氯化放热量比78%渣少9.9%,氯化炉热平衡计算所需的返炉矿浆量与实际氯化应用所需矿浆量结果一致。     

全攀枝花钛精矿冶炼钛渣熔盐氯化技术应用分析

针对以全攀枝花钛精矿冶炼的钛渣中Ti O2含量低、钙镁含量高的特点,分析了其熔盐氯化工艺关键控制点,并分别以Ti O2品位为74%、78%的钛渣为原料,研究了熔盐氯化工艺生产过程控制,分析比较了不同钛渣原料对产品粗四氯化钛质量的影响及粗四氯化钛生产成本的影响。结果表明:以全攀枝花钛精矿冶炼的Ti O2含量为74%、78%的高钙镁钛渣为熔盐氯化原料时,氯化熔盐中Ti O2、C含量宜控制在3%左右,循环泥浆中固体杂质含量宜控制在200 g/L左右。与采用Ti O2含量为78%钛渣相比,采用Ti O2含量为74%钛渣生产时氯化熔盐温度和收尘室进口气体控制温度降低30~50℃,石油焦、氯化钠单耗和废盐、收尘渣量增加,粗四氯化钛产品中固体杂质和VOCl3、Si Cl4、Fe Cl3含量较低。采用Ti O2含量为74%的钛渣为原料熔盐氯化生产粗Ti Cl4比采用Ti O2含量为78%的钛渣成本降低5%~10%。     

熔盐氯化炉氯化反应最高理论温度及其引热措施的探讨

高钙镁钛渣熔盐氯化生产四氯化钛的问题之一是氯化反应放出较多的热量,如果这些热量不及时从氯化炉中引出,就会影响熔盐氯化生产的正常进行,也会影响四氯化钛的气相收尘和冷凝回收以及液体四氯化钛中泥浆的沉积等。     

攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化研究

开展了攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化制备四氯化钛的试验研究,考察了74%品位钛渣作为氯化原料时,氯化炉温度控制、熔盐成分控制和产品质量情况,并对不同品位钛渣熔盐氯化时技术经济指标进行了对比分析。研究表明:使用攀枝花74%品位钛渣熔盐氯化生产高品质海绵钛用四氯化钛工艺可行,与采用78%钛渣熔盐氯化相比,每吨粗四氯化钛可节约成本98.3元。     

石油焦中硫含量对熔盐氯化过程的影响

利用HSC软件计算了硫在熔盐氯化过程中发生化学反应的标准吉布斯自由能,研究了石油焦中硫含量对粉磨性质、熔盐氯化过程控制、粗四氯化钛质量和精制除杂的影响。结果表明,硫在熔盐氯化体系中的主要反应产物是SO_2、COS、SO_2Cl_2和SOCl_2;硫含量不会影响熔盐氯化过程连续稳定运行,但会导致熔盐、收尘渣、尾气和粗四氯化钛中硫含量增大;硫在精制过程中难以除去,应选择硫含量低于0.45%的石油焦。     

熔盐氯化反应机理的研究

通过熔盐氯化实践的总结、数据分析和试验对反应机理进行研究，提出了熔盐氯化反应和收尘机理新观点——熔盐氯化的反应过程中高钛渣组分与氯气发生氯化反应的同时与熔盐中的组分直接生成低熔点复合氯化物。分析了低熔点复合氯化物生成机理，研究了低熔点复合氯化物的特点和形成低熔点复合氯化物的工艺条件。     

熔盐氯化法制备粗TiCl_4过程热平衡控制研究

对TiO_2品位为74%的高钙镁钛渣物相组成及氯化行为、熔盐氯化生产粗四氯化钛过程的熔盐温度控制进行了分析。结果表明,在粗四氯化钛单炉产量为100t/d的条件下,通过合理调节返炉矿浆量,可将钛渣氯化过程的熔盐温度与混合炉气温度分别稳定控制在740～770℃与350～501℃,并产出平均固相含量4.06～4.1g/L的合格粗TiCl_4产品。     

酸溶性钛渣酸解性能研究

采用物相分析及成分分析等方法对酸溶性钛渣的酸解性能进行研究.结果表明,酸溶性钛渣的酸解性能受钛渣品位、金红石型TiO2含量、钛渣物相等因素的影响.其中,钛渣黑钛石物相的酸溶性能好坏直接影响钛渣的酸解性能,而Fe含量是影响黑钛石酸溶性好坏的主要因素;钛渣品位及钛渣中的金红石型TiO2也将对钛渣的酸解性能产生较大影响; FeO 和MgO对钛渣的酸解性能起促进作用,而CaO、SiO2和Al2O3则抑制钛渣的酸解.冶炼过程中控制钛渣F值(即TFe(当量)/TTi)在0.28以上,钛渣酸解率可达95%.     

高钙镁钛渣熔盐氯化技术的研究与熔盐氯化炉大型化的探讨

本文通过不同规模和不同内容的工业试验研究,着重论述了钛渣熔盐氯化技术的发展.尤其是高钙镁钛渣采用低浓度氯气(76％和85％)在熔盐氯化技术上应用的成功,不仅解除了人们对氯气中的氧影响四氯化钛质量的顾虑,而且对熔盐氯化炉大型化以及电解镁的阳极氯气直接用于钛渣熔盐氯化炉将具有更重要的现实意义。     

高钛渣加碳氯化反应热力学在熔盐氯化中的应用

通过对高钛渣各组分氧化物加碳氯化反应的热力学计算与分析,发现循环氯气中的氧气与石油焦的燃烧反应是影响熔盐氯化炉温度的主要因素,而炉温的稳定控制是提高熔盐氯化炉运行效率的关键;在900~1 500 K时,高钛渣加碳氯化热力学趋势表明:所有氧化物在氯化过程中全部转变为氯化物,但实际反应中Al2O3、尤其是SiO2仅有很小一部分被氯化,同时确定了此温度区间各组分氧化物加碳氯化难易顺序;热力学条件对TiO2和SiO2氯化率的影响近于一致,所以从热力学角度不能进一步有效降低SiO2的氯化率而减少TiCl4中Si含量。     

熔盐氯化生产工艺及现实意义

本文对熔盐氯化工艺原理、工艺过程及工艺特点进行了详细的描述,分析了氯化反应过程及熔盐氯化炉内热量情况,指出熔盐氯化技术在我国钛工业未来发展中的重要性。     

氯化渣冶炼技术开发与生产实践

通过对攀枝花钛精矿冶炼熔盐氯化渣技术难点的分析,在25.5MVA大型钛渣电炉上开展了熔盐氯化渣的技术开发,成功生产出满足海绵钛生产的专用钛渣。     

钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失以及影响钒入铁因素分析

对钒钛磁铁矿金属化球团熔分-深还原过程热量损失进行了计算,讨论了熔分温度、二元碱度、熔分渣中FeO含量、钛走向以及铁水中Si含量对钒进铁影响。结果表明:熔分过程的热量损失为6.34%左右;熔分温度为1 570℃,二元碱度为1.1~1.2,熔分渣中FeO的含量为8%~12%,合理控制配碳比以及适当的提高铁水中的Si含量,有利于熔分过程中钒进铁。     

钒渣微波升温特性及氯化的研究

为了研究微波熔盐氯化钒渣的可行性,在2.45 GHz频率下采用谐振腔微扰法测量钒渣的介电特性,并考察了不同物料的升温特性,研究了不同熔盐对钒渣氯化的影响。结果表明:常温下,粒径小于75μm的钒渣具有良好的吸波性能,而氯化物的吸波性能较差;钒渣升温速率与粒径大小呈负相关,而钒渣质量增加,升温速率会先增大后减小;AlCl_3-NaCl-KCl熔盐对钒渣的氯化效果最强,强化氯化的机理可以描述为微波与熔盐的耦合更容易使矿相裂解,增加反应面积,增强氯化作用。     

直流电弧炉冶炼钛渣中元素分配的研究

借助多相、多成分体系中化学平衡计算法,对冶炼过程中钛、碳及伴生元素的分配行为进行了研究,并用生产结果加以验证,计算结果与实验结果较吻合。分析了配碳比(AIR)对Ti,C,Ca,Mg,Si,Al等元素分配的影响。结果表明:AIR对钛渣和铁水中元素的分配行为有重要的影响。随AIR的增加,钛渣中TiO2,MgO,CaO,Al2O3,SiO2的质量分数呈增加趋势,而FeO的质量分数呈降低趋势;金属中各元素的含量增加,表现为金属元素摩尔分数逐渐增加;参与还原TiO2和FeO的C量和固溶成为微量元素的C量增加,而AIR对参与还原Fe2O3的C量影响较小。富集在钛渣中的杂质有SiO2,MnO,V2O5。当AIR由120增加到134 kg·t-1时,钛渣中TiO2的质量分数由83.8%增加到91.77%,FeO的质量分数由14.7%降低到6.25%;铁水中铁的含量由6.25 kmol增加到7.08 kmol,碳的含量由0.97 kmol增加到1.09 kmol;参与还原TiO2和FeO的C量增加了约13%。可调整AIR来实现熔体中氧化物的选择还原。对钛渣还原冶炼过程中元素分配行为的研究,可实现对工艺的更好控制、提高钛渣品位。     

高热装铁水比冶炼工艺的优化

 针对电弧炉炼钢过程中石灰消耗较高、炉渣中FeO含量过高的问题,研究了温度、炉渣成分、渣量、流渣时机对脱磷的影响以及终点碳含量、炉渣的碱度、吹氧强度对终点渣中FeO含量的影响,并对吹氧制度、造渣制度进行了优化。工业应用表明：石灰的消耗从每吨铁34. 3kg降到25. 2kg,氧气的消耗从每吨铁48. 2m3降到42. 5m3,终渣中w(FeO)从33. 4%降到25. 1%,终点w［C］从0. 07%提高到0. 15%。     

熔盐电解法制备高纯钛的质量控制及工业化研究

在熔盐电解法制备高纯钛的工业化生产过程中,分析了熔盐电解及电子束熔炼过程杂质的去除规律,并对工业化生产过程中熔盐成分配比、熔盐钛离子浓度及硫酸盐等因素对产品质量的影响进行了探讨。结果表明,熔盐成分配比对阴极钛颗粒形貌影响显著;熔盐钛离子浓度低于1%时,不利于工业化连续生产;熔盐电解质中硫酸根离子会加剧阴极钛副反应的发生,造成阴极钛杂质含量尤其是氧含量明显增加。     

CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-MnO渣系物相组成的热力学计算

摘要：在含铬铁水转炉冶炼过程中,Cr很容易被氧化成Cr2O3进入渣中,并与渣中其他成分反应生成高熔点含铬尖晶石。采用FactSage热力学软件计算了CaO-SiO2-FeO-Cr2O3-MgO-MnO转炉渣系在冶炼温度1300～1700℃下的物相组成,研究了Cr2O3、FeO和碱度对炉渣中尖晶石相含量的影响规律。研究结果表明,温度和渣系成分都会影响炉渣的物相组成。渣系中含有Cr2O3时,物相中均含有MgCr2O4、FeCr2O4和MgFe2O4尖晶石相,尖晶石相的总含量随着Cr2O3和碱度的增加而增加,随着炉温的升高而减少。温度为1300～1500℃时,炉渣中尖晶石含量随着FeO的增加而增加;温度为1500～1700℃时,尖晶石含量随着FeO的增加而略有减少。在温度小于1500℃的转炉冶炼前中期,炉渣物相组成中尖晶石相所占比例较大,易造成化渣不良或者炉渣粘稠,影响转炉冶炼工艺的顺行。     

CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO渣系物相组成的热力学计算

在含铬铁水转炉冶炼过程中,Cr很容易被氧化成Cr_2O_3进入渣中,并与渣中其他成分反应生成高熔点含铬尖晶石。采用FactSage热力学软件计算了CaO-SiO_2-FeO-Cr_2O_3-MgO-MnO转炉渣系在冶炼温度1 300～1 700℃下的物相组成,研究了Cr_2O_3、FeO和碱度对炉渣中尖晶石相含量的影响规律。研究结果表明,温度和渣系成分都会影响炉渣的物相组成。渣系中含有Cr_2O_3时,物相中均含有MgCr_2O_4、FeCr_2O_4和MgFe_2O_4尖晶石相,尖晶石相的总含量随着Cr_2O_3和碱度的增加而增加,随着炉温的升高而减少。温度为1 300～1 500℃时,炉渣中尖晶石含量随着FeO的增加而增加;温度为1 500～1 700℃时,尖晶石含量随着FeO的增加而略有减少。在温度小于1 500℃的转炉冶炼前中期,炉渣物相组成中尖晶石相所占比例较大,易造成化渣不良或者炉渣粘稠,影响转炉冶炼工艺的顺行。     

SiO2-TiO2-CaO-MgO-FeO-MnO渣系与脱钛过程铁水中Ti-Si平衡热力学模型

 为降低铁水中钛含量,采用烧结矿或球团矿进行铁水包脱钛预处理。基于共存理论,采用Matlab编程软件,建立了铁水包脱钛典型渣系SiO2-TiO2-CaO-MgO-FeO-MnO中TiO2活度计算模型。结果表明,随着MgO、FeO、MnO摩尔分数和炉渣碱度的增大,脱钛渣中TiO2活度下降;随着TiO2摩尔分数的增大,TiO2活度提高。脱钛终点铁水中的钛含量与硅含量呈线性关系,其斜率受温度、铁水成分以及炉渣中SiO2和TiO2活度的影响。计算结果与试验结果及实际生产数据十分吻合。