全攀枝花鈦精礦冶煉鈦渣的生產(chǎn)實踐

陳賢幕

（攀鋼集團鈦業(yè)有限責(zé)任公司，四川 攀枝花 617000）

1 引言

電爐熔煉鈦渣的實質(zhì)是鈦鐵礦與固體還原劑無煙煤（或焦炭）等混合加入電爐中進行還原熔煉，礦中鐵的氧化物被選擇性地還原為金屬鐵，鈦的氧化物被富集在爐渣中，經(jīng)渣鐵分離后，獲得鈦渣和副產(chǎn)品金屬鐵［1］。

攀鋼鈦業(yè)公司鈦冶煉廠25.5MVA鈦渣電爐自2006年6月投產(chǎn)以來，生產(chǎn)逐步順行，主要生產(chǎn)74%酸溶性鈦渣，同時成功開發(fā)出78%熔鹽氯化渣和85%氯化渣等產(chǎn)品。所用鈦精礦主要為云南鈦精礦、進口礦以及攀枝花鈦精礦。攀枝花鈦精礦屬于巖礦［2］，其鐵的氧化物三價鐵低，礦中的主要雜質(zhì)CaO、MgO含量高，粒度細，還原性能較差，在生產(chǎn)過程中攀枝花鈦精礦的使用比例一直較低，基本上維持在30%～40%。

酸溶性鈦渣（TiO2≥74%）主要用于硫酸法鈦白的生產(chǎn)。由于使用鈦精礦直接生產(chǎn)硫酸法鈦白產(chǎn)生的“三廢”量大，每生產(chǎn)1t鈦白將排出8～10t20%的廢酸和3～4t的硫酸亞鐵，不利于環(huán)境保護，同時，處理“三廢”將會導(dǎo)致生產(chǎn)成本的提高［3］。因此，以鈦渣為原料是鈦白生產(chǎn)廠商提高產(chǎn)能、消除環(huán)境污染、提高競爭力的一種手段和發(fā)展趨勢，客觀上增加了對鈦渣的需求［4］。同時，為了進一步提高攀枝花鈦精礦冶煉水平、提高攀枝花鈦精礦資源利用水平，降低生產(chǎn)成本，要求不斷提高攀枝花鈦精礦的使用比例。2013年6月至9月，鈦冶煉廠進行了攀枝花鈦精礦粉礦與攀枝花鈦精礦球團礦不同比例的生產(chǎn)實踐。

2 生產(chǎn)條件

2.1 主要原料

鈦渣生產(chǎn)主要原料均為攀枝花鈦精礦和還原劑焦炭，攀枝花鈦精礦有粉礦和球團礦兩種形式，球團礦是微細粒級攀枝花鈦精礦經(jīng)過造球生產(chǎn)而成。電爐組織生產(chǎn)時按全粉礦、粉礦與球團礦之比分別為7:3，6:4及5:5等4種方案進行，不同生產(chǎn)方案入爐鈦精礦主要化學(xué)成分見表1。

表1 鈦精礦化學(xué)成分 （%）

不同生產(chǎn)方案在生產(chǎn)時使用還原劑焦炭保持穩(wěn)定，其主要成分見表2。

表2 焦炭化學(xué)成分 （%）

2.2 生產(chǎn)設(shè)備

為25.5MVA鈦渣電爐系統(tǒng)，主要包括:（1）原料儲存?zhèn)}；（2）配料和上料系統(tǒng)；（3）加料系統(tǒng)；（4）電爐本體系統(tǒng)；（5）自焙電極系統(tǒng)；（6）出渣和出鐵的開口、堵口機；（7）鑄鐵機系統(tǒng)；（8）粉塵回收及煙氣處理系統(tǒng)。

2.3 主要操作制度

1.3.1 送電制度

25.5MVA鈦渣電爐為間歇式生產(chǎn)，即生產(chǎn)一爐就進行一次出渣出鐵，出渣出鐵結(jié)束后進入下一爐次冶煉，電爐每爐送電制度見圖1。

1.3.2 加料制度

鈦渣冶煉加料鈦精礦與焦炭按一定比例混合后加入電爐內(nèi)，一般情況下，鈦精礦與焦炭的配比為100:11～100:13，每爐加料分為4～6批次加入，每爐總加料量按照鈦精礦與焦炭混合料140～150t控制。

圖1 鈦渣電爐每爐送電制度

正常冶煉時，要求電爐送電制度與加料制度匹配較好，尤其時每批料冶煉完成后的補加料操作，否則會使?fàn)t況發(fā)生波動，導(dǎo)致電耗增加。

3 生產(chǎn)情況及生產(chǎn)分析

3.1 生產(chǎn)情況

3.1.1 冶煉操作控制

電爐冶煉鈦渣的主要能源消耗就是電耗，因此，在鈦渣冶煉生產(chǎn)過程中，就要想方設(shè)法降低電耗。衡量單爐冶煉控制過程的好壞，主要指標(biāo)是噸料耗電，即電爐送電冶煉每噸混合料所使用的功耗，4種方案的噸料耗電分 別 為 1.362、1.356、1.389 和 1.431MWh／t混合料。

3.1.2 鈦渣質(zhì)量情況

根據(jù)生產(chǎn)實際統(tǒng)計，各個方案生產(chǎn)出爐鈦渣質(zhì)量均在合格范圍內(nèi)，每階段生產(chǎn)鈦渣質(zhì)量情況見表3。

3.1.3 主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)情況

電爐生產(chǎn)鈦渣主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)包括礦耗、爐前電耗、焦炭單耗、收率等，每階段生產(chǎn)過程的爐前主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)情況見表4。

表3 電爐生產(chǎn)鈦渣質(zhì)量情況

表4 爐前主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)情況

3.2 生產(chǎn)分析

3.2.1 噸料耗電控制分析

鈦渣電爐每爐冶煉噸料耗電的多少與入爐原料品質(zhì)、生產(chǎn)鈦渣品位等密切相關(guān)，同時，也與送電制度相關(guān)，通過對以上生產(chǎn)情況進行分析得出噸料耗電的主要影響關(guān)系是:

（1）入爐鈦精礦品位越低，冶煉相同品位的鈦渣，所需噸料耗電越高；

（2）入爐鈦精礦及焦炭水分越高，所需噸料耗電越高；

（3）入爐鈦精礦品位不變，冶煉越高品位的鈦渣，所需噸料耗電越高；

（4）送電制度與冶煉還原各階段不匹配，導(dǎo)致冶煉過程出現(xiàn)長時間泡沫渣，所需噸料耗電越高。

（5）冶煉過程控制不當(dāng)，補加料時機沒有掌握好，提前或者延后補加料也會導(dǎo)致噸料耗電增加。

3.2.2 主要消耗指標(biāo)分析

從表4爐前主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)情況分析可知:

（1）入爐鈦精礦品位越低，生產(chǎn)鈦渣品位越高，則會導(dǎo)致礦耗、爐前電耗以及焦炭單耗都增加；

（2）入爐鈦精礦品位越高，生產(chǎn)相同鈦渣品位時，礦耗越低，爐前電耗也可以相應(yīng)降低；

（3）收率與入爐鈦精礦品位、粒度以及冶煉過程負壓操作有關(guān)，隨著球團使用比例增加，入爐粉料減少，有利于提高收率；

（4）從表中還可直觀看到，隨著球團使用比例的逐步提高，當(dāng)粉礦與球團礦比例達到5:5時，冶煉過程反而不好控制，噸料耗電增加，導(dǎo)致爐前電耗增加。

3.2.3 存在的問題

根據(jù)攀枝花鈦精礦冶煉鈦渣生產(chǎn)實際情況，同時對比以往電爐生產(chǎn)情況，使用全攀枝花鈦精礦冶煉酸溶性鈦渣時，目前仍存在以下問題:

（1）爐前電耗偏高，單爐冶煉周期延長，電爐產(chǎn)能下降；

（2）爐前收率偏低，尤其是全攀枝花鈦精礦粉礦時，收率僅為93.36%；

（3）出鐵溫度偏高，根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計，使用全攀枝花鈦精礦冶煉酸溶性鈦渣時，出鐵溫度平均達到1550℃左右，較云南礦及進口礦冶煉鈦渣時的出鐵溫度高出80～100℃。同時，出現(xiàn)生鐵含碳量下降、含硫量增加的情況。

3.3 生產(chǎn)操作建議

經(jīng)過近3個月的生產(chǎn)實踐，25.5MVA鈦渣電爐逐步提高了攀枝花鈦精礦的使用比例，為了更好的掌握全攀枝花鈦精礦冶煉鈦渣的特性，解決由使用攀枝花鈦精礦冶煉后電爐所產(chǎn)生的問題，建議在組織電爐生產(chǎn)時，穩(wěn)定一種生產(chǎn)方案，根據(jù)以上分析可知，粉礦:球團礦＝6:4時生產(chǎn)指標(biāo)最優(yōu)，所以可以采用此方案進行連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)3個月，逐步優(yōu)化完善全攀枝花鈦精礦冶煉的加料及送電制度，解決全攀枝花鈦精礦冶煉過程中發(fā)現(xiàn)的問題。

4 結(jié)語

通過本次生產(chǎn)實踐，將攀枝花鈦精礦用于冶煉鈦渣的使用比例由30%～40%提高到了100%，實現(xiàn)了25.5MVA鈦渣電爐穩(wěn)定使用全攀枝花鈦精礦的目標(biāo)，指標(biāo)也較前期生產(chǎn)有所改善。當(dāng)然，我們將繼續(xù)優(yōu)化冶煉參數(shù)，不斷提高全攀枝花鈦精礦的冶煉技術(shù)水平。

［1］楊紹利，盛繼孚.鈦鐵礦熔煉鈦渣與生鐵技術(shù)［M］.冶金工業(yè)出版社，2006.

［2］莫畏，鄧國珠，等.鈦冶金［M］.治金工業(yè)出版社，1993.

［3］余偉.用鈦精礦冶煉鈦渣的工業(yè)試驗研究［J］.稀有金屬與硬質(zhì)合金，2005.

［4］馬勇，秦興華.鈦渣—國內(nèi)鈦白工業(yè)的原料趨勢［J］.攀鋼鈦業(yè)，2012.