[发明专利]一种钛铁矿的冶炼新工艺

说明书

技术领域

本发明是一种金属冶炼技术，尤其是一种在钛铁矿的冶炼新工艺。背景技术

钛是一种化学元素，化学符号Ti，原子序数22，是一种银白色的过渡金属。钛的密度为4.506-4.516克/立方厘米（20℃），高于铝而低于铁、铜、镍，但比强度位于金属之首。熔点1668±4℃。钛具有可塑性，高纯钛的延伸率可达50-60%，断面收缩率可达70-80%。

钛具有熔点高、比重小、比强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、导热系数低、高低温度耐受性能好、在急冷急热条件下应力小等特点，被应用于航空、航天等高科技领域，并不断向化工、石油、电力、海水淡化、建筑、日常生活用品等行业推广，钛金属日益被人们重视，被誉为“现代金属”和“战略金属”，是提高国防装备水平不可或缺的重要战略物资，也是衡量一个国家工业规模的重要指标。

在地壳中，钛的储量仅次于铁、铝、镁，居第四位，中国钛资源总量9.65亿吨，居世界之首，占世界探明储量的38.85%，主要集中在四川、云南、广东、广西及海南等地。钛的主要矿石是金红石TiO₂、钛铁矿FeTiO₃和钙钛矿，存在分散难以提取。

制取金属钛的原料主要为金红石和钛铁矿FeTiO₃，金红石中含TiO₂大于96%。缺少金红石矿的国家则采用钛铁矿制成高钛渣，其中含TiO₂在90%左右。因天然金红石涨价和储量日减，各国都趋向于用钛铁矿制成富钛料，即高钛渣和人造金红石来制取金属钛。工业上常用硫酸分解钛铁矿的方法制取二氧化钛，再由二氧化钛制取金属钛。

电炉法是目前工业上钛铁矿制取富钛料的一种高效方法，该方法采用碳作为还原剂，对钛铁矿进行微波碳热还原，以获得TiO₂，但存在生产成本高、耗能大等问题。

以云南富民产钛铁矿冶炼为列，该钛铁矿中含TiO₂约42~46%，Fe约31~35%，采用自焙电极敞口式的电炉冶炼熔炼高钛渣，TiO₂含量可达到72~92%以上。其具体的冶炼工艺是将钛铁矿破碎后与焦煤或木炭等含碳物料混合配料，并进入电炉中进行冶炼，然后出料渣铁分离，破碎筛分，经磁选有形成高钛渣。该方法中主要涉及的反应式为：

FeTiO₃+C=Fe+TiO₂+CO；

FeTiO₃+CO=Fe+TiO₂+CO₂；

CO₂+C=2CO；

常见的电炉，其额定容量6300kVA，一次可冶炼钛铁矿20吨，电炉电耗量在6300kw﹒h，在冶炼TiO₂含量大于92%的高钛渣时，需要冶炼6小时出渣，按一度电0.5元计算，电力费用在18900元，其耗电量相当大。与此同时，敞口式电炉冶炼还会存在塌料和翻渣的情况，导致电压电流的不稳定，造成热料四处喷溅导致发生加料人员灼烫事故，冶炼过程环境恶劣。

目前，为实现钛铁矿电炉法高效低耗的制备富钛料，对电炉法制备高钛渣技术进行了多方面的优化研究，提出低温还原钛铁矿生产高钛渣的方法，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，但是要实现该工艺需要钛精矿的颗粒度在1~ 2 um, 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，因此无法实现规模化的工业应用。

发明内容

本发明的目的就是解决目前采用自焙电极敞口式的电炉冶炼熔炼高钛渣低效高耗能的问题，提出一种钛铁矿的冶炼新工艺，该工艺能够降低生产成本，提高电能利用率，并保证高钛渣的质量，使其符合相关国家标准要求。

本发明的一种钛铁矿的冶炼新工艺，该工艺是将破碎的钛铁矿进入电炉中进行冶炼，然后出料，渣铁分离并获得高钛渣，其特征在于该钛铁矿在进电炉冶炼前首先进行预还原处理，其具体冶炼过程是：

首先，将破碎后与含碳物料混合的钛铁矿压制成块状；