电炉钛渣相组成和除杂机理研究[1]

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1、电炉钛渣相组成和除杂机理研究雷霆I，米家蓉2,周林彳，杨艳华彳（1.云南冶金集I才I总公司，云南昆明650031；2.云南冶金集I才I总公司技术中心,云南昆明650031；3.昆明理工大学，云南昆明650093；）［摘要］采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜等分析方法，对电炉钛渣的相组成进行了研究，查明了钛渣主要由黑钛右固溶体、塔基右固溶体、硅酸盐玻璃体和游离的TiO2组成。分析了钛渣相组成和杂质的形成原因，提出了电炉钛渣的除杂机理，并通过盐酸常压浸出和硫酸加压酸浸试验，验证了主要结论，即钛渣相中的人部分铁、镒、镁、硅等杂质对无机酸木身固有惰性，直接采

2、用酸浸法除杂，将钛渣屮TiO2的品位提高到大于90%是不可行的，要使钛渣中的杂质能更有效地除去，在对钛渣进行酸浸除杂前，需对钛渣进行改性处理，破坏钛渣屮的同溶体结构。试验研究结果为寻求更有效的电炉钛渣除杂方法提供了依据。［关键词］屯炉钛渣；物相组成；除杂机理1引言电炉钛渣是生产海绵钛和钛口粉的主要原料。FT丽，工业上生产钛白粉的方法主要冇硫酸法和氯化法两种。硫酸法以钛铁矿或钛渣为原料，氯化法一般使用富钛料。近年来氯化法钛白粉发展迅速，对富钛料的需求量日益增长。富钛料是指TiO2含量大于90%的电炉钛渣和人造金红石。目前，我国生产人造金红石的厂家很少，

3、高钛渣生产的电炉，熔炼功率小、装备落后、污染严重。由于我国钛精矿品位较低，如从国外引进大功率电炉，通常只产出TiO2含量85-87（%）的钛渣,为适应海绵钛和氯化法生产钛白粉对原料的需求，冇必要将钛渣进一-步除杂，将其含TiChM位提高到大于90%以上。这样，一是可保证海绵钛和氯化法生产钛白粉的产品质量和技术经济指标，二是保证生产原料的供应不受人造金红石价格和市场的影响。本文采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜等分析方法，研究了电炉钛渣的相组成，并通过盐酸常压浸出和硫酸加压酸浸试验，验证了主耍结论。试验研究结杲为寻求更冇效的屯炉钛渣除杂方法提供了依据。

4、2钛渣的相组成研究试验采用云南武定某冶炼厂的电炉钛渣。钛渣的化学成份分析结果见表1,物相分析结果见表2,X射线衍射图见图1。表1钛渣化学成份分析/%Table1Chemicalcomponentanalysisofelectro-titaniumslag/%成份TiO2CaOMgOSiO2ai2o3FeMn%86.37<0.051.324.666.162.360.79表2钛渣物相分析/%Table2Phaseanalysisofelectro-titaniumslag/%成份TiC)2锐铁矿TiC)2金红右Ti3O5(Mg,Fe)Ti2O5AbTiz

5、SiOv(Mg,Fe)2SiO4其它%23.123.7843.259.7315.263.861.00w«*■(%>TlOj4144TIAJC它图1钛渣的X•射线衍射图Fig1PhaseanalysisbyX-raydiffractionofelectro-titaniumslag还原熔炼钛铁矿制备钛渣，是根据各氧化物的还原程度随还原剂的多少、温度的高低等条件而发生变化，从而选择性的除去一部分杂质。由于述原剂、熔炼温度和钛渣出炉后冷却温度的变化，钛渣的相组成也会发生变化。钛渣的基础是钛的各种氧化物，它们形成--系列复杂的固溶体。在钛铁矿还原中得到的钛低

6、价氧化物在钛渣中组成了地球自然界屮不存在的新型化合物(人造钛酸盐)⑴。钛渣屮最具代表性的是两个固溶体［2〕：白钛石一以口03为基础的固溶体；黑钛石一以Ti3()5(TiO、2TiO2)为基础的同溶体。3钛渣除杂机理3.1杂质的形成钛渣中的朵质是由丁电炉熔炼钛精矿时，钛精矿中的朵质不能还原或不能完全被还原而富集于钛渣中形成的。钛精矿中的全部杂质可分为三类［叭1）对渣的成分没有影响的杂质：P、C02、氏0等，磷完全转入金属相屮，而其余部分在熔炼过程中被出去；2）完全转入渣屮的杂质，冇CaO、MgO、AI2O3等；3）部分被还原的杂质，它们在熔炼过程中分布

7、在渣和生铁Z间，这类朵质是SiO2>MnO和V2O5等氧化物。在钛渣的还原熔炼过程屮，金属氧化物的还原反应是在固相和熔体屮进行的。当温度小于1500K时，发生固相还原；当温度大于1500K时，在熔体中发生还原反应，电炉述原熔炼钛渣的最高温度约达2000KoCaO、MgO和Al2O3iit行还原的开始温度分别为2463K、2153K和2322K,由此可见，它们在还原熔炼钛渣的温度（2000K左右）下不口J能被还原，它们富集在钛渣中，成为钛渣的主要杂质元索。SiO2、MnO和V2O5等氧化物，在还原熔炼钛渣的温度下会发生不同程度的还原，还原产物硅、镒和锐

8、溶于金属铁相中。但这些杂质远比FeO和TiO2难还原的多，大部分杂质还是富集于钛渣屮，成为钛渣的杂质元素⑷。