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。     

电炉熔炼钛精矿的热力学讨论

对攀枝花钢铁研究院电炉熔炼钛精矿的有关反应进行热力学分析,认为在电炉熔炼过程中钛精矿中游离的FeO和Fe2O3首先被还原,然后钛精矿中的主要成分FeTiO3按下列顺序逐步被还原FeO·TiO2→Fe+TiO2→Fe+Ti3O5→Fe+Ti2O3→Fe+TiO;MgO、CaO和Al2O3等杂质在电炉还原熔炼钛精矿的温度(2000K左右)下不可能被还原,从而进入钛渣中;电炉熔炼得到钛渣主要物相为黑钛石,玻璃体硅酸盐相.     

钛精矿碳热还原制备碳氮化钛的研究

以钛精矿和石墨为原料,在氮气气氛下通过碳热还原法制备出碳氮化钛(Ti CN)粉体。结合XRD、SEM、化学成分分析和TG-DSG综合热分析研究了配碳量及反应温度对钛精矿碳热还原进程的影响。研究结果表明,配碳量的增加影响逐级还原反应温度以及反应总失重,当配碳量达到23%时碳氮化钛产物中出现游离碳。钛精矿碳热还原过程中铁氧化物优先还原,钛氧化物经逐级还原形成Ti CN,还原顺序为Ti O2→Ti4O7→Ti3O5→Ti N→Ti(C,N,O)→Ti CN。得到的碳氮化钛粉体呈微米级不规则形状。     

用磁选的方法从含钛高炉渣中回收碳氮化钛

采用冶炼钒钛磁铁矿产生的含TiO2 20%～26%的高炉渣为原料,通过对渣中的钛氧化物进行还原碳化和氮化处理生成碳氮化钛后,利用铁作为载体,用磁选的方法实现碳氮化钛和脉石矿物的分离.磁选后获得Ti(C,N)品位大于36.46%,回收率达到43.77%的碳氮化钛精矿.     

以转底炉技术利用钛资源的基础研究

提出了一种以转底炉煤基直接还原技术利用钛资源的新工艺及两个不同的方案。该工艺以攀枝花钒钛磁铁精矿或钛精矿粉、煤粉和少量添加剂组成的复合球团为原料,在高温加热条件下将含钛矿中的氧化铁还原为铁,经渣铁分离后获得生铁和富集了的钛渣。第一方案以钒钛磁铁精矿配20%钛精矿为原料,还原后渣铁自然分离,得到块铁和品位为50%左右的钛渣;第二方案以钛精矿为原料,还原后经破碎磁选分离得到粒铁和TiO2富集率为～75%的钛渣。对这两种方案均进行了初步试验,确定了合理的工艺条件。     

攀枝花钛精矿预还原制备金属化球团技术研究

针对直接使用钛精矿冶炼钛渣存在的冶炼电耗高、钛渣产能低的问题,研究开发了攀枝花钛精矿"内配碳钛精矿压球—转底炉预还原"制备金属化球团新工艺。研究发现,影响金属化率的主要因素为:还原剂配比、还原温度、停留时间、冷却方式等。工业试验结果表明,球团金属化率达到70%,最高72.65%。SEM和物相分析表明:经碳热还原,钛精矿金属化后物相组成发生了明显的变化,由钛铁矿相转变为黑钛石、金属铁等物相。     

钛精矿预还原球团冶炼钛渣的电耗水平分析

采用攀枝花钛精矿冶炼钛渣,其吨渣电耗均高于国际先进冶炼技术的电耗,若对攀枝花钛精矿进行预还原处理后冶炼钛渣,其电耗得到大幅度的降低。根据已开展的工业试验基本数据,结合采用钛精矿、还原剂的主要成分,测算了不同金属化率钛精矿预还原球团的化学成分。在此基础上,通过热力学计算,测算了不同金属化率钛精矿预还原球团在室温和800℃热装入炉时冶炼钛渣的电耗。结果表明:钛精矿预还原是降低钛渣冶炼电耗的有效手段,以转底炉生产的60%金属化率球团代替粉矿入炉,吨渣电耗由2 800 kWh降为1 948.5 kWh,800℃热装条件下可进一步降至1 523.1 kWh,具有良好的应用前景。     

云南钛砂矿在微波场中的吸波行为和还原效应

测定了钛砂矿的吸波特性,表明钛砂矿具有良好的吸波性,据此提出了微波辐射还原云南钛砂矿的新工艺,进行了焦炭最佳配比吸波特性的测定和条件实验,探索了内配碳、复合添加剂用量、还原温度和还原时间等因素对TiO2品位的影响;确定了微波碳热还原云南钛砂矿的最佳条件为:还原温度1 150℃、还原时间1.5 h、复合添加剂用量3%、内配焦炭15%.在此条件下得到的还原产物TiO2品位为50.34%.     

电炉冶炼钒钛磁铁矿的工艺研究

研究了电炉冶炼钛精矿的工艺，以及温度、配碳量、冶炼时间对钛精矿还原和ＴｉＯ２在渣中富集的影响。结果表明，配碳量不超过理论还原所需碳量的４％，采用钛精矿压块，选择高温、高碱度和适当的冶炼时间，能取得较好的冶炼效果，用ＴｉＯ２在渣中富集，渣中ＴｉＯ２可达７０％以上，有利于钛的综合利用。但由于渣量小，脱硫反应动力学差，脱硫效果不好。适当增加渣量，提高炉渣脱硫能力或与其它炉外脱硫手段相结合，电炉冶炼钛精矿     

钒钛铁精矿内配碳球团高温快速直接还原历程

采用高温实验炉,在1 350℃,氮气保护气氛条件下对钒钛磁铁精矿内配碳球团进行了阶段还原试验,通过TG-DSC、XRD、SEM等检测方法对不同时间内配碳球团还原的组织成分、显微结构等进行研究.结果表明,钒钛铁精矿的还原历程依次为Fe2TiO4和Fe3O4、3(Fe3O4)·Fe2TiO4、Fe3O4·Fe2TiO4、Fe2TiO4和FeO、Fe和FeTi2O5;在磁铁矿大量还原生成浮士体的阶段,钛铁矿与新生成的浮士体发生"钛铁晶石化",最终还原转变为单质铁和含铁黑钛石.     

全攀枝花钛精矿冶炼钛渣的生产实践

对25.5MVA半密闭圆形钛渣电炉使用全攀枝花钛精矿冶炼生产的情况进行分析,提出使用全攀枝花钛精矿冶炼酸溶性钛渣的方案。     

Ilmenite Smelted by Oxygen-Enriched Top-Blown Smelting Reduction

 Total ilmenite from Yunnan, China, difficult to smelt in blast furnace, was smelted by oxygen-enriched top-blown smelting reduction ironmaking technology. Much more details on smelting were discussed. Specifically, the influence of reduction temperature, slag basicity and molar ratio of carbon to oxygen on the reduction quality level including iron recovery and titanium and sulfur contents in the pig iron produced in the experiment was investigated. Iron recovery rate could reach 95% with titanium content below 005% in pig iron produced, under the conditions of holding time of 30 min at 1823 K, basicity of 11, carbon to oxygen molar ratio of 10 and oxygen-enriched flow rate of 250 L/h. Oxidization potential of top-space of smelting reduction vessel and slag combination could create the driving force to partition phosphorous, titanium and silicon into the slag, which ensured low contents of the impurities involved above and carbon in pig iron. In addition, it avoided the generation of Ti(C,N) that could reduce interfacial tension of slag, which induced the formation of foaming slag seriously. Furthermore, jam of chargings and bubble flooding would be triggered, resulting in deterioration of BF state, increase of iron loss and decline of desulfurization rate.     

直流电炉冶炼钛渣时钛元素分配研究

介绍了电炉冶炼钛渣的基本原理，分析了直流电炉冶炼钛渣时，钛元素的行为。将分析结果与采用30MW密闭电炉冶炼云南钛铁矿的试验结果进行对比，比较得出钛渣中钛存在的主要形式为二氧化钛和三氧化二钛，这两种氧化物分别占钛渣成分的50％和35％；钛渣中没有碳化钛存在；有微量的钛氧化物还原成金属钛进入铁相中。     

Vacuum Carbothermic Reduction of Panzhihua Ilmenite Concentrate: A Thermodynamic Study

Electric arc furnace is mainly used in the production of high titania slag; however, since impurities cannot be eliminated, this causes difficulty in the production of titania pigment with chlorination process. Consequently, removing impurities is the crucial way to deal with low-grade ilmenite, especially for the Panzhihua ilmenite concentrate in China. This article studied the theoretical calculation of vacuum carbothermic reduction of Panzhihua ilmenite concentrate. Thus, when the temperature was higher than 1600°C and the carbon amount was greater than 12%, all of the Fe almost entered into the gas phase. When the temperature was higher than 1300°C and the carbon amount was greater than 14%, magnesium also entered the gas phase. When the temperature was higher than 1100°C, most of the element manganese was volatilized in the gas phase. The TiO₂ grade increased with the increase in carbon amount (14%). When the temperature was higher than 1600°C and the carbon amount was less than 14%, the TiO₂ grade in the slag phase could reach the maximum value, which can be used for the chlorination process to prepare titanium dioxide.     

电炉冶炼高镁酸溶钛渣的热力学及试验研究

电炉冶炼钛铁矿制备酸溶渣时,为降低冶炼温度、保障渣的流动性,高钛渣中通常保留一定数量的氧化亚铁,导致后续钛白粉生产中产生硫酸亚铁,造成酸耗高等不利影响.针对上述问题,通过采用FactSage热力学分析结合电炉冶炼试验,研究了氧化镁对高钛渣物化性质影响规律及其降低炉渣冶炼温度的可行性.结果表明,提高氧化镁含量、降低氧化亚...     

攀西钛精矿主要杂质元素赋存状态研究

通过对攀西钒钛磁铁矿矿物结构及攀西钛精矿选钛工艺研究,同时采用XRD、扫描电镜对攀西钛精矿进行深度剖析,得出在攀枝花钛精矿中主要元素分布及杂质元素的赋存状态。攀西钛精矿是以偏钛酸铁(FeO·TiO_2)晶格为基础,含有Mg、Mn等氧化物杂质的固溶体,主要杂质元素Si、Ca、Mg、Al、Fe、Ti等物质以一种或多种氧化物形式固溶于钛铁矿伴生相硅酸盐中。针对不同用途,提出通过深度解粒,调整钛精矿选别工艺参数,可生产出高品质的钛精矿,实现高附加值利用。     

酸性含钛炉渣泡沫化问题的研究

为解决攀钢熔分深还原电炉冶炼钒钛磁铁矿金属化球团过程中出现的泡沫化严重的问题,采取提高炉渣二元碱度、控制金属化球团w(FeO)和残碳量、减少低温电炉加料量等措施,使炉内泡沫化严重的现象得到控制,保证了冶炼过程的连续进行。同时钒还原率提高了13%,冶炼时间缩短了45min。     

钛铁矿高效利用新技术研究和开发

 通过研究钛铁矿的还原热力学可知,钛铁矿的还原难度大于普通铁矿。动力学研究表明,通过粉体细化,可以加速钛铁矿的还原速度;用碳还原钛铁矿的最佳温度应选择在900～1100℃。金属铁的渗碳有利于铁的晶粒长大,铁中的渗碳量越高,越有利于金属铁的聚集;外场对铁晶粒长大有明显作用,为金属铁与钛渣的充分分离提供了最佳条件。通过晶粒长大技术将还原后的细微铁晶粒长大到一定粒度,通过简单破碎和磁选,即可得到钛渣和铁产品。开发的钛铁矿高效利用新技术具有反应温度低、无需高温熔分等特点,从而实现高效率、低能耗及低成本生产钛渣和铁产品。     

TiO2对含钛高炉初渣物相转变与黏度的影响

为了研究含钛高炉初渣的形成过程和各种物相成分相互作用、迁移重组的过程，明晰TiO2对高炉初渣形成的影响规律，利用FactSage热力学软件及旋转柱体式黏度仪研究了TiO2质量分数对高炉初渣熔化温度、物相转变行为以及初渣黏度的影响。结果表明，随着初渣中TiO2质量分数的增加，含钛高炉初渣熔化温度升高，TiO2质量分数从4%增加到16%，其熔化温度从1 360升高到1 410 ℃，增加了50 ℃；含钛高炉初渣中TiO2质量分数对初渣中各种物相组成的转变和比例都有较大的影响，随着TiO2质量分数的增加，初渣固液相共存的温度区间变大，使高炉软融带变宽；TiO2对含钛高炉初渣黏度的影响相对较为复杂，当TiO2质量分数为4%～8%时，含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“碱性渣”的形态；当TiO2质量分数为16%时，含钛高炉初渣黏度 温度曲线呈现出“酸性渣”的形态。     

钛渣连续熔炼渣铁界层凝固机理及控制探讨

探讨了高功率全密闭直流电炉连续熔炼钛渣过程中渣铁界层的凝固机理及控制措施。分析表明,渣铁界层钛渣中夹杂有少量金属铁,且越接近界面铁量越大,渣铁温差、界层钛渣TiO2还原程度较高等是造成界层易于凝固的重要原因;通过调整渣层厚度、熔炼温度、还原程度等可对凝固范围进行有效控制。