全攀枝花钛精矿冶炼钛渣的生产实践

陈贤幕

（攀钢集团钛业有限责任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤（或焦炭）等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离后，获得钛渣和副产品金属铁［1］。

攀钢钛业公司钛冶炼厂25.5MVA钛渣电炉自2006年6月投产以来，生产逐步顺行，主要生产74%酸溶性钛渣，同时成功开发出78%熔盐氯化渣和85%氯化渣等产品。所用钛精矿主要为云南钛精矿、进口矿以及攀枝花钛精矿。攀枝花钛精矿属于岩矿［2］，其铁的氧化物三价铁低，矿中的主要杂质CaO、MgO含量高，粒度细，还原性能较差，在生产过程中攀枝花钛精矿的使用比例一直较低，基本上维持在30%～40%。

酸溶性钛渣（TiO2≥74%）主要用于硫酸法钛白的生产。由于使用钛精矿直接生产硫酸法钛白产生的“三废”量大，每生产1t钛白将排出8～10t20%的废酸和3～4t的硫酸亚铁，不利于环境保护，同时，处理“三废”将会导致生产成本的提高［3］。因此，以钛渣为原料是钛白生产厂商提高产能、消除环境污染、提高竞争力的一种手段和发展趋势，客观上增加了对钛渣的需求［4］。同时，为了进一步提高攀枝花钛精矿冶炼水平、提高攀枝花钛精矿资源利用水平，降低生产成本，要求不断提高攀枝花钛精矿的使用比例。2013年6月至9月，钛冶炼厂进行了攀枝花钛精矿粉矿与攀枝花钛精矿球团矿不同比例的生产实践。

2 生产条件

2.1 主要原料

钛渣生产主要原料均为攀枝花钛精矿和还原剂焦炭，攀枝花钛精矿有粉矿和球团矿两种形式，球团矿是微细粒级攀枝花钛精矿经过造球生产而成。电炉组织生产时按全粉矿、粉矿与球团矿之比分别为7:3，6:4及5:5等4种方案进行，不同生产方案入炉钛精矿主要化学成分见表1。

表1 钛精矿化学成分 （%）

不同生产方案在生产时使用还原剂焦炭保持稳定，其主要成分见表2。

表2 焦炭化学成分 （%）

2.2 生产设备

为25.5MVA钛渣电炉系统，主要包括:（1）原料储存仓；（2）配料和上料系统；（3）加料系统；（4）电炉本体系统；（5）自焙电极系统；（6）出渣和出铁的开口、堵口机；（7）铸铁机系统；（8）粉尘回收及烟气处理系统。

2.3 主要操作制度

1.3.1 送电制度

25.5MVA钛渣电炉为间歇式生产，即生产一炉就进行一次出渣出铁，出渣出铁结束后进入下一炉次冶炼，电炉每炉送电制度见图1。

1.3.2 加料制度

钛渣冶炼加料钛精矿与焦炭按一定比例混合后加入电炉内，一般情况下，钛精矿与焦炭的配比为100:11～100:13，每炉加料分为4～6批次加入，每炉总加料量按照钛精矿与焦炭混合料140～150t控制。

图1 钛渣电炉每炉送电制度

正常冶炼时，要求电炉送电制度与加料制度匹配较好，尤其时每批料冶炼完成后的补加料操作，否则会使炉况发生波动，导致电耗增加。

3 生产情况及生产分析

3.1 生产情况

3.1.1 冶炼操作控制

电炉冶炼钛渣的主要能源消耗就是电耗，因此，在钛渣冶炼生产过程中，就要想方设法降低电耗。衡量单炉冶炼控制过程的好坏，主要指标是吨料耗电，即电炉送电冶炼每吨混合料所使用的功耗，4种方案的吨料耗电分 别 为 1.362、1.356、1.389 和 1.431MWh／t混合料。

3.1.2 钛渣质量情况

根据生产实际统计，各个方案生产出炉钛渣质量均在合格范围内，每阶段生产钛渣质量情况见表3。

3.1.3 主要经济技术指标情况

电炉生产钛渣主要经济技术指标包括矿耗、炉前电耗、焦炭单耗、收率等，每阶段生产过程的炉前主要经济技术指标情况见表4。

表3 电炉生产钛渣质量情况

表4 炉前主要经济技术指标情况

3.2 生产分析

3.2.1 吨料耗电控制分析

钛渣电炉每炉冶炼吨料耗电的多少与入炉原料品质、生产钛渣品位等密切相关，同时，也与送电制度相关，通过对以上生产情况进行分析得出吨料耗电的主要影响关系是:

（1）入炉钛精矿品位越低，冶炼相同品位的钛渣，所需吨料耗电越高；

（2）入炉钛精矿及焦炭水分越高，所需吨料耗电越高；

（3）入炉钛精矿品位不变，冶炼越高品位的钛渣，所需吨料耗电越高；

（4）送电制度与冶炼还原各阶段不匹配，导致冶炼过程出现长时间泡沫渣，所需吨料耗电越高。

（5）冶炼过程控制不当，补加料时机没有掌握好，提前或者延后补加料也会导致吨料耗电增加。

3.2.2 主要消耗指标分析

从表4炉前主要经济技术指标情况分析可知:

（1）入炉钛精矿品位越低，生产钛渣品位越高，则会导致矿耗、炉前电耗以及焦炭单耗都增加；

（2）入炉钛精矿品位越高，生产相同钛渣品位时，矿耗越低，炉前电耗也可以相应降低；

（3）收率与入炉钛精矿品位、粒度以及冶炼过程负压操作有关，随着球团使用比例增加，入炉粉料减少，有利于提高收率；

（4）从表中还可直观看到，随着球团使用比例的逐步提高，当粉矿与球团矿比例达到5:5时，冶炼过程反而不好控制，吨料耗电增加，导致炉前电耗增加。

3.2.3 存在的问题

根据攀枝花钛精矿冶炼钛渣生产实际情况，同时对比以往电炉生产情况，使用全攀枝花钛精矿冶炼酸溶性钛渣时，目前仍存在以下问题:

（1）炉前电耗偏高，单炉冶炼周期延长，电炉产能下降；

（2）炉前收率偏低，尤其是全攀枝花钛精矿粉矿时，收率仅为93.36%；

（3）出铁温度偏高，根据生产统计，使用全攀枝花钛精矿冶炼酸溶性钛渣时，出铁温度平均达到1550℃左右，较云南矿及进口矿冶炼钛渣时的出铁温度高出80～100℃。同时，出现生铁含碳量下降、含硫量增加的情况。

3.3 生产操作建议

经过近3个月的生产实践，25.5MVA钛渣电炉逐步提高了攀枝花钛精矿的使用比例，为了更好的掌握全攀枝花钛精矿冶炼钛渣的特性，解决由使用攀枝花钛精矿冶炼后电炉所产生的问题，建议在组织电炉生产时，稳定一种生产方案，根据以上分析可知，粉矿:球团矿＝6:4时生产指标最优，所以可以采用此方案进行连续稳定生产3个月，逐步优化完善全攀枝花钛精矿冶炼的加料及送电制度，解决全攀枝花钛精矿冶炼过程中发现的问题。

4 结语

通过本次生产实践，将攀枝花钛精矿用于冶炼钛渣的使用比例由30%～40%提高到了100%，实现了25.5MVA钛渣电炉稳定使用全攀枝花钛精矿的目标，指标也较前期生产有所改善。当然，我们将继续优化冶炼参数，不断提高全攀枝花钛精矿的冶炼技术水平。

［1］杨绍利，盛继孚.钛铁矿熔炼钛渣与生铁技术［M］.冶金工业出版社，2006.

［2］莫畏，邓国珠，等.钛冶金［M］.治金工业出版社，1993.

［3］余伟.用钛精矿冶炼钛渣的工业试验研究［J］.稀有金属与硬质合金，2005.

［4］马勇，秦兴华.钛渣—国内钛白工业的原料趋势［J］.攀钢钛业，2012.