钛渣生产原理
高钛渣生产工艺资料
低温还原钛铁矿生产高钛渣的新工艺引言目前世界上9 0％以上的钛矿用于生产钛白，约4％~5％的钛矿用于生产金属钛，其余钛矿用于制造电焊条、合金、碳化物、陶瓷、玻璃和化学品等。
我国的钛资源储量非常丰富，但主要是钛铁矿，金红石矿甚少。
我国钛矿主要由广东、广西、海南、云南和四川攀枝花开采生产，主要产品是钛铁矿精矿，也有少量的金红石精矿。
由于钛铁矿精矿的品位较低，需经过富集处理获得高品位的富钛料一高钛渣或人造金红石，才能进行下一步的处理。
电炉熔炼法是一种成熟的方法，工艺比较简单，副产品金属铁可以直接利用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可以回收利用，三废少，工厂占地面积小，是一种高效的冶炼方法。
电炉熔炼法可得到TiO2含量为 80％左右的高钛渣，作为下一步处理(如酸浸法或氯化法) 的原料。
由于电炉熔炼法属于高温冶金，能耗高是其固有的特点，生产1t高钛渣，大约需要3000 kWh的电能，而实际上将铁从钛铁矿中还原出来所需的化学能量仅在 500 kWh左右，即能量的有效利用率仅在17％左右，非常低；其二、电炉熔炼法使用冶金焦或石油焦作还原剂，也存在一定的环境污染。
El-Tawil等人研究了在固态下先将铁从钛精矿中还原出来，然后再通过磁选方式将铁分离出来的方法生产高钛渣。
他们通过添加催化剂等方式，研究了钛铁矿在1000～1200℃的还原性能，结果表明，在1200 ℃恒温180 min，钛铁矿的金属化率达到85％。
因此还原效果不很理想。
Williams等人研究了通过球磨促发方式实现钛精矿的低温还原性能，发现了在760℃条件下恒温30 min基本上将铁从钛精矿中还原出来这一低温反应现象，具有很强的理论意义。
但是实验条件很苛刻，要求钛精矿的颗粒度在1～2μm，一般球磨机难以实现这一目标，即使能够达到，也将耗费大量能量。
赵沛等人提出了煤基低温冶金学和冶金流程，可将铁矿石的冶炼温度降低到700℃以下，甚至更低的温度。
在此基础上，钢铁研究总院低温冶金学课题组经过研究，发现钛精矿粉体的平均粒度在10μm左右时也能将它的还原温度降低到600℃左右，并且研究出一种高效球磨机，这样为钛精矿的低温还原工艺的产业化奠定了理论和实践基础。
钛的冶炼
金属钛的冶炼更新时间:2013/04/25 10:57:25 浏览次数: 2957金属钛的冶炼：钛在地壳中的含量十分丰富，按丰度值算占第九位。
解放前，我国的钛锆铪冶炼工业是空白，虽然资源丰富，但未得到利用。
解放后，开始建立我国的钛锆铪冶炼和加工工业，适应了我国尖端技术和相关工业部门对这些金属和化合物的需要。
现在，我国的钛锆铪工业都在积极发展中。
化学性质钛位于元素周期表中第四周期第IV副族，原子序数为22。
钛的化学性质相当活泼，可与很多元素反应或形成固溶体。
主要物理性质，熔点；钛的熔点为1660℃。
沸点钛的沸点为3302℃。
超导性，耐蚀性：不锈钢；机械性质纯钛的机械强度比铁大一倍，比铝大5倍。
钛具有可塑性，钛合金在航天航空工业上的应用，钛具有质轻、强度高，耐热、耐低温性能。
钛合金在化工、冶金上的应用：钛的耐蚀性能好，日常生活领域，钛和钛合金具有质轻、强度高、耐腐蚀并兼有外观漂亮等综合性能。
人造关节，假肢。
超导材料，钛镍合金具有形状记忆功能，在镍含量xNi为49.5%～51.5%的组成范围内，xNi每变化0.01，相变温度约变化10℃。
钛镍合金还具有超弹性，它的耐磨性能也很优异。
钛铁合金具有储氢功能，FeTi合金的吸放氢气可在接近常温﹑常压条件下进行，而且，储氢容量也很大。
钛铌合金具有超导性，钛在地壳中的丰度为0.56％，按元素丰度排列居第九位，仅次于氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾和镁。
钛属于典型的亲岩石元素，存在于所有的岩浆岩中。
钛的分布极广，遍布于岩石、砂土、粘土、海水、动植物，甚至存在于月球和陨石中。
钛的化学活性很强，所以自然界中没有钛的单质存在，总是和氧结合在一起。
在矿物中，钛以氧化物（金红石）形式和钛酸盐形式存在，钛还经常与铁共生（钛铁矿）。
金红石是一种黄色至红棕色的矿物，其主要成分是TiO2，还含有一定量的铁、铌和钽。
铁是由于它与钛铁矿共生的结果。
由于Ti4+与Ni+、Ta5+ 离子的相似性，铌和钽常伴生在钛矿石中。
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)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。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
国外钛渣生产技术现状
国外钛渣生产技术现状
钛渣是钛金属生产过程中产生的一种副产品，由于其含有大量的钛元素，因此具有重要的应用价值。
目前国外钛渣生产技术已经相当成熟，主要包括以下几个方面：
1. 氯化法生产钛渣：该方法是目前国际上主流的钛金属生产技术，其特点是操作简单，反应速度快，钛渣品质较高。
其中，Kroll法是最为常用的氯化法技术之一，它通过钛矿石经过还原反应得到的粗钛，再通过氯气气氛下的氯化反应获得钛渣。
2. 电熔法生产钛渣：该方法是一种高温熔化技术，将钛矿石直接加热至高温，使其熔化后冷却凝固即可得到钛渣产品。
该方法适用于高品质的钛矿石，但成本较高。
3. 溶融盐法生产钛渣：该方法是一种能源消耗较少的生产技术，将钛矿石与氯化剂等混合物加入到高温的溶盐中，经过化学反应后获得钛渣产品。
该方法适用于低品质的钛矿石，但钛渣质量较差。
4. 钛渣的后续处理技术：除了上述生产技术，国外还开发出了许多针对钛渣的后续处理技术，如氧气氧化法、酸法、超声法等，用以提高钛渣的纯度和利用价值。
总之，国外钛渣生产技术实现了从粗加工向细加工的提升，同时注重环境保护和资源利用，不断推动着钛金属工业的发展。
钛渣的冶炼原理
钛渣的冶炼原理1．钛渣冶炼的原理及工艺流程电炉熔炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤(或石油焦或叫焦炭)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。
钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O5 等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。
期间可能发生的化学反应如下：Fe2O3+C=2FeO+CO （1）FeO+C=Fe+CO （2）以钛精矿为原料，敞口电炉冶炼钛渣的工艺流程如图1所示。
钛渣图1、工艺流程图2. 电炉冶炼的主要特征钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。
2.1钛渣的高电导率和熔炼钛渣的开弧熔炼特征2.1.1钛渣的高电导率钛铁矿在熔化状态具有较大的电导率，在1500℃时为2.0～2.5ks/m,在1800℃为5.5～6.0ks/m，随着还原熔炼钛铁矿过程的进行，熔体组成发生变化，FeO含量减少，而TiO2和低价钛氧化物的含量增加，因此其电导率迅速上升，如加拿大索雷尔钛渣在1750℃电导率为15～20ks/m，而一般的炉渣在1750℃电导率为100s/m，可见钛渣的电导率比普通冶金炉渣的电导率高数十倍甚至几百倍，比普通离子型电解质（如Nacl液体在900℃时的电导率约为400s/m）的电导率都高很多，且温度变化对钛渣电导率影响不大,这些都说明钛渣具有电子型导电体的特征。
2.1.2熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征钛渣的高电导率决定了熔炼钛渣电炉的开弧熔炼特征，即熔炼钛渣的热量来源主要依靠电极末端至熔池表面间的电弧热，这就是所谓的“开弧冶炼”,而在高电阻炉渣的情况下，电极埋入炉渣,熔炼过程的热量来源主要是渣阻热，即所谓的“埋弧熔炼”。
主要钛产品术语简介
钛产品术语简介成都工业学院材料工程学院邹建新攀枝花学院材料工程学院彭富昌1钛精矿钛精矿（ilmenite）是从钒钛磁铁矿或钛铁矿中采选出来，是生产钛白粉的原料，也是生产钛渣的原料，还可用于生产人造金红石。
主要成分包括般为粉状，黑色，200目左右。
形状如图1。
钛精矿又常简称为钛矿。
我国攀西地区生产的钛精矿约占全国钛精矿产量的2/3，且具有不含放射性及品质稳定的特点，是生产硫酸法钛白粉的优质原料。
2钛渣钛渣（titanium slag）是采用钛精矿为原料，在电弧炉内经过高温冶炼而形成的钛矿富集物俗称。
通过电炉加热熔化钛矿，使钛矿中氧化铁被碳还原为液态金属铁，再将铁与熔融状固态的二氧化钛、二氧化硅、氧化镁、氧化钙等分离后得到二氧化钛含量较高的富集物（即钛渣）。
钛渣一般为粉状，黑色，粒度在40-200目，形状如图2。
图1 钛精矿商品图2 钛渣产品除大多数铁后提高TiO2的品位。
钛渣按用途又可分为酸溶性钛渣和氯化钛渣。
酸溶性钛渣用于生产硫酸法钛白粉，其TiO2品位一般为74%左右；氯化钛渣用于生产四氯化钛产品，进一步可生产氯化法钛白粉，其TiO2品位一般为90%以上。
酸溶性钛渣一般不适合用于生产四氯化钛，原因在于其较低的TiO2品位降低了生产效率，且较高含量的钙镁会严重影响氯化炉顺行。
氯化钛渣一般不适合用于生产硫酸法钛白粉，原因在于其较高含量的低价钛严重影响酸解工序的顺行，较大增加了成本。
钛渣常被称为高钛渣，少数人常用高钛渣来特指氯化渣。
酸溶性钛渣生产硫酸法钛白粉的优势在于：生产过程中基本上不产生硫酸亚铁（绿矾），且消耗的浓硫酸较少；劣势在于：酸溶性钛渣价格显著高于钛精矿。
钛精矿生产硫酸法钛白粉的优势在于：原料成本较酸溶性钛渣低；劣势在于：副产大量的硫酸亚铁和稀废硫酸。
2014年，攀钢集团海绵钛厂首创了利用TiO2品位74%左右的攀枝花高钙镁钛渣生产四氯化钛的工艺装备技术，处于国内外领先水平。
我国攀西地区共有攀钢钛冶炼厂、国钛科技、金港钛业、大互通钛业、龙坤电冶、金江钛业、天旺钛业、伟建熔炼、源通钛业、奥磊工贸等十余家钛渣生产企业。
钛的基本知识
熔炼钛渣基本知识钛是一种金属元素，钛有13种同位素，其中稳定同位素5个，其余8个为不稳定的微量同位素，钛的最高氧化钛通常是正四价。
钛广泛应用于航空航天、化工、冶金、电力、船舶和日常生活中。
由于钛的化学活性很强，所以自然界中没有单质存在，总是和氧结合在一起。
在矿中钛主要以TiO2和钛酸盐形式存在。
FeO、Fe2O3、TiO2三者可形成无限固溶体。
钛铁矿是一种以偏钛酸铁晶格为基础的多组分复杂固溶体，熔点是1470ºC。
理论分子式为Fe TiO3（FeO·TiO2），分岩矿和砂矿，岩矿储量大，FeO/ Fe2O3高，结构致密，不易将TiO2与其他成分分离。
砂矿储量小，FeO/ Fe2O3小，结构疏松，易将TiO2与其他成分分离。
世界上90%以上钛矿用于生产钛白。
钛的氧化物中主要是TiO2，此外还有许多低价氧化物，如TiO、Ti2O3、Ti3O5。
高价氧化物，如TiO3、Ti2O7等，它们彼此可形成固溶体。
TiO2在自然界中存在三种同素异型钛态，即金红石型、锐钛型和板钛型。
金红石型TiO2是最稳定的一种，即使在高温下也不发生转化和分解。
锐钛型TiO2仅在低温下稳定，610ºC便开始缓慢转化为金红石型，915ºC可完全转化为金红石型。
板钛型TiO2是不稳定化合物，加温高于650ºC则转化为金红石型。
TiO2是一种白色粉末。
是两性化合物。
钛渣是由钛铁矿经火法冶金处理后获得的含钛品位较高的物料，含TiO2一般大于72%的富钛料。
钛渣分酸溶性钛渣（TiO2为72~85%，主要用于硫酸法生产钛白）和高钛渣（TiO2≥85%，主要用于氯化法生产钛白和金属钛）。
酸溶性钛渣应含有适量的助熔杂质（主要是FeO 和MgO）和一定量的Ti2O3，使钛的氧化物尽可能赋存于黑钛石（Mg Ti2O5）固溶体中，并在工艺上尽量采取措施避免生成金红石型TiO2。
钛渣是一种高熔点的炉渣，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性。
弛张筛在钛渣生产行业中的实践应用
弛张筛在钛渣生产行业中的实践应用一、目前钛渣生产行业常规成品筛分工艺介绍钛渣是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛矿，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。
钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。
而钛渣的下一步加工，在氯化或酸解的使用中，都需要粉状钛渣。
如果用户厂家不安装粉碎加工设备，那就要求以成品级粉料供应。
不论钛渣氯化还是酸解，对于粉状钛渣的粒度要求都有所不同，这也就意味着钛渣生产企业直接为用户提供不同粒度的粉状钛渣就能够助力企业赢得更多的市场。
电炉熔炼得到的炉前渣，由于分层不好，可能夹杂有8%-12%的金属铁，通常采用破碎、磁选的方法除去。
钛渣经精细破磨设备磨细到所需的粒度，检验合格后便是成品钛渣。
目前，国内钛渣生产企业由于发展年限不长，钛渣破碎磨细后的筛分，通常采用直线振动筛进行筛分。
我公司目前生产线也同样采用直线振动筛筛分，主要是炉前渣首先经过冷却粗破后，再经过锤式破碎机精细破碎，最后经筛分设备筛分得到所需粒度的成品钛渣。
二、弛张筛与普通直线振动筛的区别弛张筛和普通振动筛是常见的筛分设备，它们在工业生产中起着重要作用。
虽然它们的功能都是对物料进行筛分，但是在使用过程中存在一些区别。
首先，弛张筛和普通振动筛的工作原理不同。
弛张筛是通过调节筛网张力来实现筛分的过程，通过改变筛网的张力可以调节筛分效果。
而普通振动筛则是通过振动设备产生的震动力来使物料在筛网上进行运动，从而实现筛分的目的。
因此，弛张筛的筛分效果受到筛网张力的影响，而普通振动筛的筛分效果受到振动力的影响。
其次，弛张筛和普通振动筛在适用范围上也有所不同。
弛张筛适用于对粘性较大的物料进行筛分，因为通过调节筛网张力可以有效地防止物料在筛分过程中粘附在筛网上。
而普通振动筛适用于对干燥、易流动的物料进行筛分，因为振动力可以使物料在筛网上均匀分布，从而实现筛分。
高钛渣能耗限额
高钛渣能耗限额简介高钛渣是一种含有大量钛的冶金副产品，其产生是由于冶炼过程中的不完全还原和熔融渣体中钛元素的残留所导致的。
高钛渣在冶金工业中广泛应用，但其生产过程中的能耗问题一直备受关注。
为了减少能源消耗和环境污染，制定高钛渣能耗限额已成为当前的重要任务。
本文将详细介绍高钛渣能耗限额的背景、目标、措施以及预期效果，并对相关政策进行分析和评估。
背景随着工业化进程的加速和经济发展水平的提高，我国对于钢铁等金属材料的需求不断增加。
而高钛渣作为一种重要的冶金副产品，在冶金行业中扮演着重要角色。
然而，传统生产方式下高钛渣存在着能源消耗过大、环境污染严重等问题。
传统生产方式下，高钛渣通常通过矿石还原和熔融方法进行制备。
这些方法需要高温和大量的电力供应，导致能源消耗较高。
同时，高钛渣的制备过程还会产生大量的废气、废水和固体废弃物，对环境造成严重污染。
为了解决这些问题，制定高钛渣能耗限额成为当务之急。
目标制定高钛渣能耗限额的目标是降低高钛渣的生产能耗，减少环境污染，并提升冶金行业的可持续发展水平。
具体目标如下：1.降低高钛渣生产过程中的能源消耗。
2.减少高钛渣生产过程中对环境的污染。
3.提升冶金行业的可持续发展水平。
通过实施上述目标，可以有效改善高钛渣生产过程中存在的问题，并推动冶金行业向更加环保、节能的方向发展。
措施为了实现上述目标，制定高钛渣能耗限额需要采取一系列措施。
以下是一些可能采取的措施：1.技术创新：加强对高钛渣生产技术的研究与开发，推广应用高效节能的生产工艺和设备，减少能源消耗。
2.资源综合利用：开发高钛渣的资源综合利用技术，将其转化为有价值的产品或原材料，减少废弃物的产生。
3.环境治理：加强对高钛渣生产过程中废气、废水和固体废弃物的治理，降低对环境的污染。
4.法律法规：制定相关法律法规，明确高钛渣生产过程中能耗限额和环保要求，并建立相应的监管机制。
通过上述措施的综合应用，可以有效降低高钛渣生产过程中的能源消耗和环境污染。
一种利用高温钛渣余热去除其中钙镁杂质的方法
一种利用高温钛渣余热去除其中钙镁杂质的方法引言钛是一种重要的工业金属，在航空航天、船舶制造、化工等领域具有广泛的应用。
然而，钛材料中常常存在着一些杂质，如钙和镁，会降低钛材料的纯度和力学性能。
因此，研究一种高效去除钛材料中钙镁杂质的方法具有重要的意义。
本文将介绍一种基于高温钛渣余热的方法，能够有效去除其中的钙镁杂质。
基本原理钛渣是从钛冶炼过程中产生的一种副产物，其主要组成成分是透钛矿、锐钛矿和钛铁矿等。
其中，钛渣中的钙和镁元素含量较高，需要通过一定的方法进行去除。
利用高温钛渣余热去除其中钙镁杂质的方法基本原理是在高温条件下，钙和镁元素与一种特殊剂发生反应，形成易挥发的氧化物，从而实现对钙镁杂质的去除。
实施步骤1.准备实验材料和设备：包括高温炉、钛渣样品和特殊剂。
特殊剂是一种能够与钙镁反应生成易挥发氧化物的化合物，可以选择氯化钠或氯化铵等。
2.将钛渣样品放入高温炉中，加热到一定的温度。
具体的加热温度可以根据实际情况进行调节，一般在1000摄氏度至1500摄氏度之间。
3.在钛渣样品上均匀撒布特殊剂，确保每个样品表面都能得到覆盖。
4.继续加热一段时间，使得特殊剂与钙镁反应充分。
此时，特殊剂与钙镁反应生成的易挥发氧化物会蒸发到空气中，从而将钙镁杂质移除。
5.关闭高温炉，待钛渣样品冷却后，取出样品进行分析和测试，确定钙镁杂质的去除效果。
结果与讨论经过实验证明，利用高温钛渣余热去除其中钙镁杂质的方法具有较好的效果。
该方法能够在较高温度下将钙镁杂质转化为易挥发的氧化物，并随后蒸发到空气中，从而实现了钙镁杂质的去除。
经过对去除后的钛渣样品进行分析和测试，发现其中钙镁元素的含量明显降低，钛材料的纯度得到了提高。
结论本文提出了一种利用高温钛渣余热去除其中钙镁杂质的方法。
该方法基于高温条件下的化学反应，通过特殊剂与钙镁反应生成易挥发的氧化物，并将其蒸发到空气中，从而实现了对钙镁杂质的去除。
经过实验证明，该方法具有较好的去除效果，可以提高钛材料的纯度和力学性能。
国外钛渣生产技术现状
国外钛渣生产技术现状钛渣是钛金属生产过程中产生的一种副产品，其主要成分是氧化钛和其他杂质。
由于钛渣的成分和性质与钛金属不同，因此需要对其进行处理和利用。
目前，国外钛渣生产技术已经相对成熟，本文将从以下几个方面对其进行介绍。
一、钛渣的来源钛金属是一种重要的金属材料，广泛应用于航空航天、生物医药、化工、船舶、汽车等领域。
钛金属的生产过程中，一般采用克鲁兹法或Kroll法。
这两种方法都需要使用钛矿石作为原料，经过多道工艺处理后，得到钛金属和钛渣两种产品。
其中，钛渣是一种含有大量氧化钛和其他杂质的副产品。
目前，国外主要的钛渣生产国家有美国、澳大利亚、南非等。
二、钛渣的性质钛渣的主要成分是氧化钛，其含量一般在50%-70%之间。
此外，钛渣中还含有一定量的铁、铝、镁、钠、钾等元素，这些元素的含量因钛矿石的不同而有所差异。
钛渣的颜色一般为黑色或棕色，具有一定的脆性和可磨性。
在常温下，钛渣不易溶于水和酸，但可以在高温下与氢气发生反应，生成钛金属。
三、钛渣的处理方式由于钛渣中含有大量的氧化钛和其他杂质，因此需要对其进行处理和利用。
目前，国外主要的钛渣处理方式有以下几种。
1、硫酸法硫酸法是一种将钛渣转化为钛酸盐的方法。
该方法主要分为两步：首先，将钛渣与硫酸反应，生成硫酸钛酸盐；然后，用水或其他溶剂将硫酸钛酸盐溶解，得到钛酸盐溶液。
钛酸盐可以用于生产钛白粉、涂料、橡胶、陶瓷等产品。
2、氯化法氯化法是一种将钛渣转化为氯化钛的方法。
该方法主要分为两步：首先，将钛渣与氯气反应，生成氯化钛；然后，用水或其他溶剂将氯化钛溶解，得到钛酸盐溶液。
氯化钛可以用于生产钛金属、钛合金、钛酸盐等产品。
3、热处理法热处理法是一种将钛渣转化为钛金属的方法。
该方法主要是将钛渣与还原剂一起加热，并通过还原反应将氧化钛还原为钛金属。
热处理法可以生产高纯度的钛金属，适用于航空航天等高端领域。
四、钛渣的利用钛渣的利用主要包括以下几个方面。
1、生产钛酸盐钛酸盐是一种广泛应用于陶瓷、涂料、橡胶、塑料等领域的化学品。
钛渣介绍
钛渣介绍1概述高钛渣（High Titanium Slag）是经过物理生产过程而形成的钛矿富集物俗称，通过电炉加热熔化钛矿，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。
高钛渣既不是废渣，也不是副产物，而是生产四氯化钛、钛白粉和海绵钛产品的优质原料。
钛渣是由钛精矿（ILMEnite）冶炼而成。
2 应用领域1.TiO2含量大于90%的高钛渣可以作为氯化法钛白的生产原料2.TiO2小于90%的高钛渣是硫酸法钛白生产的优质原料3 成份标准4 状态颜色一般状态粉状，黑色。
粒度在40-200目（Mesh）5 发展概况1、我国钛资源比较丰富，除少量钛铁砂矿外，主要以钛铁岩矿为主，国内钛铁岩矿的缺点是品位低，杂质含量高，不能直接满足氯化法钛白对原料的要求，仅适宜作硫酸法钛白的原料。
由于硫酸法钛白生产过程中产生大量难以治理、污染环境的“三废”，近年来全球硫酸法钛白产能急剧萎缩。
随着我国氯化法钛白以及海锦钛工业的快速发展，对高品位富钛料的需求日益增加。
因此，寻求经济合理的钛原料处理方法，将我国丰富的钛铁矿资源加工成富钛料是我国钛白和钛材产业发展的当务之急。
国内从上世纪50年代就开始对电炉冶炼钛渣的生产工艺进行研究开发，经过近50年的发展，目前全国钛渣生产能力仍很小，约15万吨/年，仅占世界年生产能力的5%。
如果加上攀钢正在建设的年产6万吨钛渣厂和承德年产3.3万吨的高钛渣厂，全国总生产能力也仅占世界的8.1%，与我国丰富的钛资源和全球第二大钛白生产国的地位极不相称。
因此，必须加快我国钛渣产业的发展，为钛白和钛材业提供更多的优质原料，减轻钛白行业环保压力，促进我国钛白和钛材工业整体水平的全面提高。
2、国内钛渣技术发展现状国内钛铁矿一般直接供硫酸法钛白生产作原料，少量加工成富钛料，供氯化法钛白、四氯化钛、海绵钛和电焊条工业使用。
随着海绵钛和氯化钛白工业的迅速发展，对钛渣等富钛料的需求越来越大，国内钛渣产量逐年增加。
25.5MVA圆形电炉钛渣冶炼过程中的问题与对策探讨的研究
3.3攀矿用于钛渣冶炼过程泡沫渣严重3.3.1泡沫渣情况攀西地区的钒钛磁铁矿（简称攀矿）是一种富含MgO、CaO的复合矿，至今仅作为单纯的炼铁原料使用，对冶炼钛渣还存在一定技术上的问题。
在2007年11月、12月以及2008年2月、4月用攀、云混合矿代替全云南矿试验中，几乎所有炉次冶炼周期中都存在一个小时左右的严重泡沫渣，有的炉次甚至持续约3小时。
存在过于严重的泡沫渣，导致整个钛渣熔池呈泡沫化，造成电极高位运行，电极位置达1.8m以上(见图2、图3的电极位置图)，有时甚至被迫停电，使产量降低，热量大量散失；同时，熔池液面过高，距炉顶过近,不但增加了炉气带走的热量，而且对炉衬和炉盖热辐射加剧，既造成熔池中下部温升困难，延长了冶炼时间，电耗上升，同时造成炉盖维护困难，炉盖使用寿命缩短。
图2 11月23日-12月11日的电极位置曲线图3 12月11日-12月17日的电极位置曲线试验期间吨渣消耗中，吨渣电耗较全云矿上升约147kW·h，矿耗、还原剂与其他材料消耗比试验之前也都有所升高（见表1）。
表1 全云南矿酸渣与试验期间吨酸渣消耗比较表图4 4月14日-4月19日的电极位置曲线3.3.3 避免严重泡沫渣产生的措施①增加加料批次，增加第一、第二批料输入功率等措施，降低了泡沫渣的激烈程度；在产生了严重泡沫渣时，通过采取提电压、加钛精矿等消泡措施，较快的消除了泡沫渣。
②原料粒度合适，波动不能太大，控制矿的粒度在范围-40～+200目达90%以上。
③配料时取样分析矿样成分，根据原料TiO2、FeO、Fe2O3含量调整配料比，前期采取“缺碳操作”。
4结论与建议针对本文提出的几个问题的分析，得出以下结论（1）提高冶炼强度，缩短冶炼时间：对除尘系统与冷却系统进行改造，使之能满足电炉满负荷运行的要求；（2）减少塌料现象：①在炉盖上增加布料点6个，每相电极增加两个，使物料入炉后分布均匀；②适当增加炉顶料仓数，将现在的混合料仓分离为钛精矿与还原剂仓，各料仓下料改成计量加料，这样可以降低物料偏析现象；③采取合适的加料与送电制度，根据不同冶炼时间段调整，以能够达到尽快形成大熔池，功率输入平稳的目的。
钛渣活化机理研究及其表征
攀枝花学院本科毕业设计（论文）钛渣活化机理研究及其表征学生姓名：朱中俊学生学号：200310519069院（系）：材料工程系年级专业：2003级材料科学与工程指导教师：刘松利助教(硕士)助理指导教师：二〇〇七年六月攀枝花学院本科毕业设计(论文) 摘要摘要钛原料90%以上用于钛白工业，钛白生产技术发展趋势、产品品种和市场需求的变化对钛原料有直接影响。
目前，国内外主要采用氯化法生产钛白，该法对原料（钛渣）的各种性能提出了更高要求。
攀枝花钢铁公司生产的钛渣，由于TiO2品位低，钙、镁含量高，不能满足氯化法生产钛白的需要。
因此，研究钛渣升级的新工艺，具有重要的意义。
本研究利用攀枝花钢铁公司提供的酸溶性钛渣，通过添加Na2CO3进行改性，然后用硫酸酸浸，制备出TiO2品位较高的富钛料。
对改性钛渣进行X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析表明，其主要由金红石型TiO2，钛铁矿(FeTiO3)和分解的玻璃质硅酸盐相组成。
金红石型TiO2不与稀硫酸发生反应, 钛铁矿(FeTiO3)和分解的玻璃质硅酸盐相能溶于硫酸中，从而实现硫酸选择性除去杂质，提高TiO2品位。
实验过程中，重点研究了在钛渣中加入活化剂进行活化焙烧的热力学，以及活化后钛渣的选择性浸出机理，确定了选择性浸出的热力学条件和动力学参数。
关键词钛渣，活化，热力学，动力学，酸浸I攀枝花学院本科毕业设计(论文) ABSTRACTABSTRACTThe ninety percent of titanium materials are used for titanium dioxide industry . Titanium materials are affected by the trend of production technology for titanium dioxide industry，the variety of product and the changes of demand in Market.Nowadays，TiO2 is mostly manufactured by chlorinating method which has high requirement for the quality of titanium materials. The titanium slag provided by PanZhiHua iron and steel company has low quality TiO2 ,a little calcium and magnesianion，and can not cater to the requirement for chlorinating TiO2.Therefor,it is very significant to improve the quality of titanium slag.The sour soluble titanium slag which is provided by the PanZhiHua iron and steel company is studied through increasing Na2CO3 to carry on the modification. First, its black titanium stone structure was changed, then put it into sulfuric acid for leaching ,finally the production was suited to manufacture chlorination TiO2.Through Carrying on XRD(X- beam diffraction) to the titanium slag and SEM(scanning electricity mirror) analyse,it is indicated that the titanium slag is made up of ilmenite (FeTiO3) ,the decomposition vitreous saline and a little rutile TiO2. Rutile TiO2 does not has the response with the dilute sulphuric acid, (FeTiO3) and the decomposition vitreous silicate get well along with dissolving in the sulfuric acid, thus sulfuric acid slectivity remove the impurity, and the TiO2quality has been enhanced.In this paper, the thermodynamic of activated Calcinations for titanium slag after activator has been added and the selective leaching of the titanium slag are investigated.Finally,the thermodynamic conditions and kinetic parameters of the selective leaching have been gained.Key words Titanium slag,Activation,Thermodynamic,Kinetics,Acid leachingII攀枝花学院本科毕业设计(论文) 目录目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 攀西地区钛资源现状 (1)1.3 攀西地区钛资源利用现状 (2)1.4 富钛料的生产方法 (4)1.4.1 电炉熔炼法 (4)1.4.2 Becher还原锈蚀法 (4)1.4.3 酸浸法 (5)1.5 国内外富钛料生产发展趋势 (6)1.6 本论文研究的主要内容 (7)2 实验部分 (8)2.1 实验主要原材料、仪器及设备 (8)2.1.1实验主要原材料 (8)2.1.2主要仪器及设备 (8)2.2 实验方法 (8)2.2.1实验准备 (9)2.2.2单因素实验和正交实验 (9)2.2.3分析检测 (10)2.2.4机理研究 (10)3 结果与讨论 (11)3.1 热力学和动力学机理研究 (11)3.1.1钛渣活化焙烧反应热力学 (11)3.1.2酸浸过程的热力学和动力学 (12)3.2 单因素实验 (16)3.2.1钛渣粒度的影响 (16)3.2.2 Na2CO3添加量对TiO2品位的影响 (16)3.2.3焙烧温度的影响 (17)3.2.4浸出酸浓度的影响 (18)攀枝花学院本科毕业设计(论文) 目录3.2.5浸出温度的影响 (18)3.3 正交实验 (19)3.3.1 正交实验方案和实验结果 (19)3.3.2 正交实验数据分析 (19)3.4 活化-浸取实验结果 (21)3.4.1实验SEM结果 (21)3.4.2实验XRD结果 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)攀枝花学院本科毕业设计(论文) 1 绪论1 绪论1.1 引言钛资源十分丰富，且分布很广，几乎遍布全世界。
海绵钛生产工艺
海绵钛生产工艺标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]海绵钛生产工艺介绍图1 劳尔法海绵钛生产工艺流程图工艺流程简述：电炉熔炼：即高钛渣生产。
其工艺流程如下见图2 钛渣生产流程图。
图2钛渣生产流程图电炉熔炼法生产高钛渣是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中的氧化物被选择性地还原为金属铁，而钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离获得高钛渣和副产品金属铁，高钛渣经过冷却、破碎、磁选、磨粉后送氯化车间。
在钛渣生产流程中，主要用能为电。
主要用能设备为自制6300kV·A矮烟罩电弧炉。
氯化：即粗四氯化钛的生产。
主要流程图见图3。
破图3 氯化钛生产流程图破碎好的高钛渣、石油焦按一定比例进行称量配料，经过混合、干燥，用加料机由混合料斗从沸腾段上方加入氯化炉内。
氯气从氯化炉底进入炉内，加入的混合料与氯气反应生成四氯化钛和其他杂质的氯化物以及一氧化碳和二氧化碳等气体。
沸点低于氯化温度的氯化物如：FeCl3、AlCl3(升华气体)等气体就和TiCl4一起挥发逸出氯化炉，而沸点高于氯化温度的氯化物如：CaCl2、MgCl2等，与未反应的TiO2、C粉等一起留在炉内成为炉渣。
从氯化炉顶以气体逸出的混合气体，主要成分为TiCl4、AlCl3、FeCl3等，还有被气流夹带出来的固体颗粒，进入收尘器，由于减速降温的作用，使其中AlCl3、FeCl3等高沸点氯化物以及被气体带出的固体颗粒大部分被冷凝沉积下来。
通过收尘器出来的混合气体进入淋洗塔，被冷冻盐水冷却后的TiCl4、的液体相接触，使TiCl4、等气体和高沸点杂质被淋洗下来，淋洗下来的TiCl4液体还含有较多的杂质，经过沉降、过滤以后，得到淡黄色或红棕色的粗四氯化钛液体。
不能冷凝的气体经过尾气净化处理后达标通过烟囱排空。
在粗四氯化钛生产过程中，主要用能为石油焦、压缩空气、电、循环水以及低温盐水。
主要设备有Ф1200氯化炉、Ф2400氯化炉以及附属的泵类设备。
钛铁矿转底炉固相直接还原工艺制备高钛渣
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。
海绵钛生产工艺
海绵钛生产工艺介绍图1 劳尔法海绵钛生产工艺流程图工艺流程简述：电炉熔炼：即高钛渣生产。
其工艺流程如下见图2 钛渣生产流程图。
图2 钛渣生产流程图电炉熔炼法生产高钛渣是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，矿中的氧化物被选择性地还原为金属铁，而钛的氧化物被富集在炉渣中，经渣铁分离获得高钛渣和副产品金属铁，高钛渣经过冷却、破碎、磁选、磨粉后送氯化车间。
在钛渣生产流程中，主要用能为电。
主要用能设备为自制6300kV·A矮烟罩电弧炉。
氯化：即粗四氯化钛的生产。
主要流程图见图3。
破图3 氯化钛生产流程图破碎好的高钛渣、石油焦按一定比例进行称量配料，经过混合、干燥，用加料机由混合料斗从沸腾段上方加入氯化炉内。
氯气从氯化炉底进入炉内，加入的混合料与氯气反应生成四氯化钛和其他杂质的氯化物以及一氧化碳和二氧化碳等气体。
沸点低于氯化温度的氯化物如：FeCl3、AlCl3(升华气体)等气体就和TiCl4一起挥发逸出氯化炉，而沸点高于氯化温度的氯化物如：CaCl2、MgCl2等，与未反应的TiO2、C粉等一起留在炉内成为炉渣。
FeCl3TiCl4、等气体和高4的气体经过尾气净化处理后达标通过烟囱排空。
在粗四氯化钛生产过程中，主要用能为石油焦、压缩空气、电、循环水以及低温盐水。
主要设备有Ф1200氯化炉、Ф2400氯化炉以及附属的泵类设备。
精制：精制工艺流程图见图4 。
从氯化车间来的粗四氯化钛进入高位槽，经过流量计由浮阀塔的中部加入塔内，连同回流液与由蒸馏釜上升的蒸汽相遇时，进行气液交换。
低沸点四氯化硅等氯化物由塔顶冷凝器冷凝进入回流槽。
其中一部分返回塔顶进行回流，多余的溢流到四氯化硅储罐。
已经除去低沸点杂质的四氯化钛被汽化由浮阀塔底部进入铜丝蒸馏釜，与铜丝接触除三氯氧钒、脱色后，进入冷凝器，冷凝得到精制四氯化钛液体，经检验合格后送往储罐，供给还原工序。
各蒸馏釜和高位槽富集的有高沸点氯化物的四氯化钛，定期返回氯化车间浓密机，所有塔及设备的尾气经酸封罐排入大气。
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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 Ni
Cr
As
CaO 含量 0.65
0.095
0.0052
0.0013
0.0087 <0.005 <0.0077
0.75
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 77.2
22
6.4
6.24
1.53
3.77
1.36
0.07
7.62
1.76
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。
渣与铁比重不一样，可以分离获得生铁和钛渣。
随温度升高，生成的产物不同：
TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→TiC→Ti（Fe）
再考查杂质SiO2、CaO、MgO、Al2O3等能否被还原。
MgO + C = Mg + CO ΔG=597500-277T T始=2153K (1376~3125K)
CaO + C = Ca + CO ΔG=661900-269T T始=2463K (1756~2887K)
SiO2 + C = SiO + CO ΔG=667900-327T T始=2043K (1696~2000K)
Al2O3 +3C = 2Al+ 3CO ΔG=443500-192T T始=2322K (932~2345K)
可见，在电炉内2000K以下的温度下，杂质不可能被还原，故进入钛渣渣相，只有氧化铁被还原成了单质金属铁。
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。
参考文献
[1]朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[M].北京：冶金工业出版社，1995.
[2]谢广元.选矿学[M].北京：中国矿业大学出版社，2001.
[3]中华人民共和国国家知识产权局，/zljs.
——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，邹建新等,2014.01
【钒钛资源综合利用四川省重点实验室（攀枝花学院）】。