[发明专利]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MxOy的含量，记为MxOy％，采用式1分别计算钛渣中MxOy的含量：MxOy含量＝(所选钛精矿和所选还原剂灰分中MxOy的含量×MxOy的入渣率×假定钛渣品位)/(钛精矿品位×TiO2的收率)   (1)式1中，MxOy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MxOy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，MxOy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)+(MTi2O3/MV2O5)(％V2O5)+(MTi2O3/MCr2O3)(％Cr2O3)+(MTi2O3/MAl2O3)(％Al2O3)   (2)(％Ti2O3)eq＝‑2.0737(％FeO)eq+0.64527   (3)(％TiO2)eq＝(％TiO2)+(2MTi/MTi2O3)×(MTiO2/MTi)(％Ti2O3)   (4)(％FeO)eq+(％Ti2O3)eq+(％TiO2)＝100％   (5)(％FeO)eq＝(％FeO)+(MFeO/MMgO)(％MgO)+(MFeO/MMnO)(％MnO)+(MFeO/MCaO)(％CaO)+(MFeO/MSiO2)(％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；MTi、MTiO2、MTi2O3、MV2O5、MCr2O3、MAl2O3、MFeO、MMgO、MMnO、MCaO、MSiO2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；Cp·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：Q2=A2·[Cp1·q·t1+λq+Cp2·q·(t2-t1)]---(10)]]>式10中：А2‑铁质量，铁质量/A1＝0.463，kg；Сp1·q‑固态铁比热，取值为0.11096kcal/kg.℃；Cp2·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。