钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法及钛精矿冶炼钛渣方法

摘要

本发明涉及一种钛精矿还原冶炼钛渣品位的确定方法，特别适用于大型钛渣冶炼电炉工艺。本发明提供一种钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法，包括以下步骤：a采用钛精矿冶炼钛渣，假定所选钛精矿用来冶炼品位分别为70-85％之间不同值的钛渣；b根据步骤a中假定钛渣品位预估钛渣中FeO和Ti₂O₃的含量；c根据假定钛渣品位及所得％Ti₂O₃和％FeO，预估所选钛精矿冶炼钛渣所需电耗，d根据所得电耗，结合所选钛精矿和所得钛渣的市场价格，选择综合生产成本最低的钛渣品位进行冶炼。本发明的方法可实现：在采用某些钛精矿还原冶炼钛渣时，能预先估计所选钛精矿应冶炼哪一品位的钛渣时生产成本最低，从而指导大型钛渣冶炼电炉进行冶炼钛渣。

主权项

钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：a、采用钛精矿还原冶炼钛渣，假定所选钛精矿用来冶炼品位分别为70‑85％之间不同值的钛渣；b、根据步骤a中假定钛渣品位预估不同品位钛渣中FeO的含量和Ti₂O₃的含量，预估方法为：1)分析检测所选钛精矿及所选还原剂灰分中TiO₂、FeO、Fe₂O₃、MnO、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、V₂O₅的含量；2)预估所选钛精矿冶炼得到的钛渣中杂质氧化物M_xO_y的含量，记为M_xO_y％，采用式1分别计算钛渣中M_xO_y的含量：M_xO_y含量＝(所选钛精矿和所选还原剂灰分中M_xO_y的含量×M_xO_y的入渣率×假定钛渣品位)/(钛精矿品位×TiO₂的收率)   (1)式1中，M_xO_y为钛渣中杂质氧化物的通式，M为Fe、Mn、Mg、Ca、Si、Al、Cr或V元素中的一种，1≤x≤5，1≤y≤5；式1中，所选钛精矿和所选还原剂灰分中M_xO_y的含量由步骤1测得，假定钛渣品位为步骤a中所假定的冶炼钛渣品位，M_xO_y的入渣率分别为：MgO93.62％、MnO87.21％、CaO97.1％、V₂O₅82％、Al₂O₃91.5％、SiO₂71.6％、Cr₂O₃100％；钛精矿品位为步骤1所得的TiO₂的含量；TiO₂的收率为97％，3)预估钛渣中FeO的含量，采用式2‑6进行计算：(％Ti₂O₃)eq＝(％Ti₂O₃)+(M_Ti2O3/M_V2O5)(％V₂O₅)+(M_Ti2O3/M_Cr2O3)(％Cr₂O₃)+(M_Ti2O3/M_Al2O3)(％Al₂O₃)   (2)(％Ti₂O₃)eq＝‑2.0737(％FeO)eq+0.64527   (3)(％TiO₂)eq＝(％TiO₂)+(2M_Ti/M_Ti2O3)×(M_TiO2/M_Ti)(％Ti₂O₃)   (4)(％FeO)eq+(％Ti₂O₃)eq+(％TiO₂)＝100％   (5)(％FeO)eq＝(％FeO)+(M_FeO/M_MgO)(％MgO)+(M_FeO/M_MnO)(％MnO)+(M_FeO/M_CaO)(％CaO)+(M_FeO/M_SiO2)(％SiO₂)/2   (6)；式中，(％Ti₂O₃)eq、(％FeO)eq分别表示Ti₂O₃、FeO的等效含量，(％TiO₂)eq表示步骤a中假定的钛渣的品位；M_Ti、M_TiO2、M_Ti2O3、M_V2O5、M_Cr2O3、M_Al2O3、M_FeO、M_MgO、M_MnO、M_CaO、M_SiO2分别为Ti及各氧化物的摩尔质量；％V₂O₅、％MgO、％MnO、％Cr₂O₃、％Al₂O₃、％CaO、％SiO₂为步骤2所得钛渣中各氧化物的含量，％Ti₂O₃、％FeO分别表示钛渣中Ti₂O₃和FeO的含量；c、根据假定钛渣品位及步骤b所得％Ti₂O₃和％FeO，预估所选钛精矿冶炼钛渣所需电耗，预估方法为：采用式7确定钛精矿冶炼钛渣所需电耗：所选钛精矿冶炼钛渣所需电耗＝理论吨钛渣电耗/电炉电效率   (7)式7中，电炉电效率由冶炼设备和冶炼工艺确定；式7中，理论吨钛渣电耗采用式8计算：理论吨钛渣电耗＝钛渣升温吸收热量Q₁+铁水升温吸收热量Q₂+还原反应热Q₃   (8)Q₁、Q₂和Q₃分别采用式9‑11得到：钛渣升温吸收热量Q₁：式9中：А₁–钛渣质量kg；C_p·q–钛渣比热，取值为0.27142kcal/kg.℃；t–钛渣出渣温度，为1680‑1700℃；λq–熔化热，取值为198.6367kcal/kg；铁升温吸收热量Q₂：$Q_2=A_2·[C_{p_1·q}·t_1+{\lambda }_q+C_{p_2·q}·(t_2-t_1)]---\left(10\right)$式10中：А₂‑铁质量，铁质量/A₁＝0.463，kg；С_p1·q‑固态铁比热，取值为0.11096kcal/kg.℃；C_p2·q‑液态铁比热，取值为0.18526kcal/kg.℃；λq–熔化热，取值为67.2754kcal/kg；t₂‑出铁温度，为1470‑1520℃；t₁‑铁熔化温度，取值为1250℃；还原反应热Q₃：Q₃＝FeO所需还原反应热+Fe₂O₃所需还原反应热+TiO₂所需还原反应热   (11)FeO所需还原反应热、Fe₂O₃所需还原反应热、TiO₂所需还原反应热的确定方式为：所选钛精矿还原冶炼钛渣过程中，还原反应及反应热如式12‑14，根据所选钛精矿成分和吨钛渣矿耗，结合式13确定Fe₂O₃所需还原反应热，吨钛渣矿耗等于钛渣品位/(钛精矿品位×TiO₂的收率)，TiO₂的收率为97％；根据钛精矿成分和吨钛渣矿耗，以及步骤b得到的钛渣中FeO含量，结合式12确定FeO所需还原反应热；根据步骤b得到的钛渣中Ti₂O₃的含量，将Ti₃O₅等效为TiO₂和Ti₂O₃，通过Ti₂O₃含量进而推算出Ti₃O₅含量，结合式14确定TiO₂所需还原反应热；FeO+C＝Fe+CO   ΔН＝158.49kJ/mol   (12)Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO   ΔН＝490.02kJ/mol   (13)3TiO₂+C＝Ti₃O₅+CO   ΔН＝264.52kJ/mol   (14)d、根据步骤c所得电耗，再结合所选钛精矿的市场价格以及所得钛渣的市场价格，选择综合生产成本最低的钛渣品位进行冶炼。