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1、 钛渣质量分析方法摘要：钛渣质量的体现关系到钛渣在熔炼工艺技术和经济合理性，由于钛渣的诸多特殊性质对它进行质量的评估及钛渣生产的要求，可以从钛渣中的钛化合物，TIO2渣系中本身的溶化性，钛渣的导电性，熔渣体表面性质，钛渣涨泡性，渣熔体中夹钛特性。渣本身的化学组成包括有物相及性状从而在高温亲液溶胶属性等进行更加深一步的研究与探索。了解钛渣的知识让渣熔炼工艺中有一个较经济合理方法来得到合理的品味。前言我国是居世界首位的钛资源大国，以计TIO2储量达9.65亿吨，占世界总储量的38.85%，其中绝大部分为钛磁铁矿和钛铁矿，钛铁矿主要赋存与钒钛磁铁矿中岩矿，主要部分在四川和河北。我国钛资源储存量最大的
2、是攀西地区，钒钛磁铁矿储量达到100亿T，以TIO2计达8.07亿T其中攀枝花占5.04亿T。而金红石等矿产很少，钛铁矿有砂矿和岩矿两种，他们是从选铁尾矿中回收的具有重要生态与环境价值。现在除了尚有部分硫酸法钛白产品的生产企业仍在直接使用钛铁矿作原料外采用氯化法制取钛白和金属钛等产品的企业。基本上是以钛铁矿经火法冶金或湿法除铁后的富钛料为原料。生产氯化钛渣或酸溶性钛渣，前者的氯化性优于金红石，用后者替代钛精矿生产硫酸法钛白，可以实现清洁生产。以钛铁精矿为原料经电炉熔炼得到的钛渣。TIO2含量在70%95%被称为富钛渣或钛渣，它是目前应用的主要富钛料之一，是生产金属钛，钛白等钛产品的重要原料。世
3、界上(主要我国，南非)试验研究了将含钒钛磁铁矿精矿或原料矿经直接还原然后在电炉中进行熔化分离，就得生铁和品味较低的钛渣，在攀枝花资源综合利用研究中，试验过程包括裂解天然气的流态化还原和煤基回转窑直接还原等多种方法及其焙砂，金属球团的电炉熔炼，但这些钢铁新流程在技术上和经济上尚难与高炉竞争，产出的熔分钛渣的品位仅能达到50%左右而应用受限。据息南非拥有巨大钛资源又是钛渣生产大国。既有内陆岩矿更有印度洋和大西洋沿岸的砂矿，钛铁矿全部用来生产钛渣，南非潜在的钛项目技术在国际上占有首要地位。至今钛磁铁矿作为单纯的炼铁原料使用，其中大量钛随渣白白流失，若能通过（包括电弧炉熔炼在内）各种手段冶炼出钛铁水还
4、生产出标准质量的钛渣则是一种高技术含量的综合回收利用钛磁铁矿资源的工艺技术。作为一个钛资源和经济增势强劲的大国，我国的钛产品行业的前进步伐显得有些不够协调，如我国虽是钛资源大国但是不是钛产品大国，更不是钛材料生产技术强国，但这也说明我国钛产品和钛材料科技存在着一个很大的空白和发展空间。我国从资源大国走向钛产品大国的发展过程中，钛渣熔炼技术进步和装备水平的提高以及产品质量的提高均需要互相适应和协调。正文（材料方法）一 以钛渣（或铁钛矿物）中的钛化合物及其组成状态图（1）TIO系相图在钛冶金中有重要的地位，它决定着从钛的氧化物提取钛的途径，.TIO2渣系熔化性未还原态熔化性图3-59熔化性温度的变
5、化不是黏度显著增大的直接原因，未还原的TIO2渣系的黏度不大的原因。可用离子理论来解释。所以有的工业钛渣都是含有SIO2组分的多元渣系。而硅酸盐熔渣的黏度取决于渣中硅氧复合阴离子的结构复杂程度。随着O/SI原子比的降低则硅氧复合阴离子的结构会变的复杂，熔渣黏度变大。碱性氧化物在熔渣中能离解成阴阳离子的则渣黏度降低。有材料显示渣中的硅氧四面体O/SI的比值减少，聚合度加大故渣的黏度增大。从而TIO2对熔渣理论化性能的影响，决定于【TIO6】8-两种作用互相比较决定。虽然含钛熔渣的熔化性温度与普通的渣差不多，但含钛渣由流动性很好到完全失去流动性的温度却在2030摄氏度。而且还原深度对其影响不大。具
6、有明显的短渣特征图360查的钛渣熔体的变稠是高温碳还原所致，在过程中生成了低价氧化钛和金属钛也不会使渣变稠而生成的碳氮氧化钛。碳还原变稠钛渣熔化性1. 黏度;钛渣的还原变稠对炉熔炼的动力学过程产生重大影响。低黏度钛渣有利于钛渣中的分离（流动性好）。因此在电炉熔炼钛渣时，应尽量使钛渣保持低的黏度钛渣的低熔点对降低能耗，改善操作等方面具有非常重要的意义。影响钛渣黏度的的主要因素 ：A 碳氮化合物 影响钛渣黏度增大的化学组成因素最重要的是其中存在特殊高熔点矿物，它们会最早地结晶析出，以致恶化熔渣的流动性，使黏度变大。实验证明渣中难熔矿物对钛渣黏度的影响都不是主要的因素TI(C .N)是以固相存在于渣
7、中常分布在金属铁周围形成固体壳，促使钛渣黏度变大。生产实践证明，例如高炉冶炼钒钛磁铁矿的高含钛炉渣，TI(C .N)含量小于0.5%时炉况处于正常状况，0.5%1.0%时熔渣稠化，大于1.0%时则使钛渣稠化甚至形成稠渣。电炉熔炼的钛渣一般是0.225%0.67%的TIC和0.37%1.35%的TIN以致其稠化程度更高。图361 B 温度：对于W（TiO2）70%的钛渣，在高温黏度也并不高，一般大于0.1P a. S流动性好只是当渣温度接近其熔化温度时黏度才增大说明钛渣结晶的范围很窄。这是渣中的少量TIC等的结晶固体在温降至熔化时析出所致 图3-62 C TiO2的含量 由于其TiO2含量不同，
8、主要表现在变稠的速度上 图3-63D FeO含量 FeO对钛渣黏度的影响，这种“熔剂” 作用一是源于FeOTiO2系共熔点的降低；二是最重点FeO含量高标志着还原程度不深，在此条件下降低的钛氧化物含量很少，碳氮化物或未生产的数量很少。 说明了钛渣的FeO含量对黏度的影响不单是FeO自身还有钛还原度（如以a=w(Ti2O3)/w(TiO2)表示）高低的影响，但无论a高低，FeO不同程度降低钛渣的黏度 ，图3-64根据实验证明当FeO含量07%的范围时为得到黏度最小的钛渣，其还原控制在0.20.3才最好，大于0.4黏度增大， 图3-65E CaO含量 对于电炉熔炼钛渣，国内研究证明CaO是良好的助
9、溶剂，尤其是在10%为最好，无论还原度的大小当CaO增加黏度总是降低的。 图3-66F MgO含量 它对黏度的影响表现在其一是含量，其二对低价钛的作用。在还原度不大（a=w(Ti2O3)/w(TiO2)0.5） 时MgO的存在有利于降低钛渣的黏度，当还原度的增大时MgO却使钛渣黏度增大，为了使MgO起到熔炼的作用，TiO2还原度不应太高。 图 3-67G AL2O3含量 AL2O3是熔点较高的化合物，它与TiO2形成多元渣系从状态图中可以看出随着AL2O3含量的增加，熔渣的熔点和黏度都会增加 图3-69AL2O3存在负面的影响，在MgO等的含量较低的高品位钛渣中比较突出，在考查含TiO2 85
10、%96%和Fe含量都接近的几炉钛渣中，其AL2O3含量由2.15%升至3.4%以上则钛渣的的流动性有明显的变差，电耗有大幅度的升高。这是由于钛渣熔炼温度大约在16001800，甚至更高，而Ti3O5, Ti2O3, TiO的生成温度分别为：1200，12701400，14001600。它们的熔点分别是1744，1839，1750，所以随着熔炼温度的升高和钛渣的还原，Ti3O5, Ti2O3, TiO在钛渣中的浓度增加，而钛渣中的AL2O3含量的增加又为渣熔点升高提供了条件，也为这些熔点高黏度大的低价钛化物生成提供条件，图3-70 H 低价钛氧化物钛渣中低价氧化物的含量，是影响黏度的一个重要的因
11、素。例如测得下面组成的钛渣在1500，1550和1600下的黏度表：Ti2O3TiO2FeOTi2O3/TiO2150015501600977888385012固体08202321536623383032固体0702033735415335062固体4002153803413390157固体固体068此渣的其它成分是4%SIO2，2%AL2O3，2%MgO。由此可见钛渣黏度是随着低价氧化钛含量的增加而升高。而成分基本同的钛渣中FeO含量不同时，黏度与低价钛含量之间的关系则有图3-71低价钛对黏度的这种影响特点由图3-72渣铁共存使渣变稠与渣还原生成低价钛及碳化钛的关系 表3-6 变稠TiO2系渣的化学成分 （%）变稠时间/min表观黏度/Pa.s中层Ti下层7
