原创 邹建新等

钛渣的生产方法主要是电炉熔炼法。这种方法是使用还原剂，将钛精矿中的铁氧化物还原成金属铁分离出去的选择性除铁，从而富集钛的火法冶金过程。

以无烟煤或石油焦为还原剂，与钛精矿经过配料、制团后，加入矿热式电弧炉内，于1600～1800℃高温下还原熔炼，所得凝聚态产物为生铁和钛渣，根据生铁和钛渣的比重和磁性差别，使钛氧化物与铁分离，从而得到含TiO272%～95%的钛渣。

冶炼钛渣的原料：钛精矿，焦炭（无烟煤）。

冶炼钛渣的产品：酸溶性钛渣或氯化钛渣、生铁。

冶炼钛渣的工艺：电炉熔炼法。

冶炼钛渣的设备：矿热式电弧炉（密闭式、半密闭式、敞口式、圆形、矩形、直流、交流）。

钛渣产品和电弧炉分别如图4.2.1和图4.2.2所示。

表4.2.1 攀钢主流程钛精矿产品典型化学成分，%

高温主反应为:

FeTiO3＋C=Fe＋TiO2＋CO     ΔG=190900-161T     （298~1700K）

高温副反应为(生成低价钛):           

    3/4 FeTiO3＋C=1/4 Ti3O5＋3/4 Fe＋CO  ΔG=209000-168T （298~1700K）

2 FeTiO3＋3C=2Fe＋Ti2O3＋3CO      ΔG=213000-171T  （298~1700K）

FeTiO3＋2C=Fe＋TiO＋2CO          ΔG=252600-177T  （298~1700K）

    另有赤铁矿被还原：

Fe2O3＋3C=2Fe＋3CO               ΔG=1000-176T  （298~1700K）

在2000K以下温度，主要是铁和TiO2被还原，伴有低价钛生成。渣与铁比重不一样，可以分离获得生铁和钛渣。

随温度升高，生成的产物不同：

TiO2→Ti3O5→Ti2O3→TiO→TiC→Ti（Fe） 

再考查杂质SiO2、CaO、MgO、Al2O3等能否被还原。

MgO + C = Mg + CO    ΔG=597500-277T  T始=2153K  (1376~3125K) 

CaO + C = Ca + CO     ΔG=661900-269T  T始=2463K  (1756~2887K) 

SiO2 + C = SiO + CO    ΔG=667900-327T  T始=2043K  (1696~2000K) 

Al2O3 +3C = 2Al+ 3CO  ΔG=443500-192T  T始=2322K  (932~2345K) 

可见，在电炉内2000K以下的温度下，杂质不可能被还原，故进入钛渣渣相，只有氧化铁被还原成了单质金属铁。

在生产实践中，通常把TiO2品位在70%～80%的钛渣称为酸溶性钛渣，把TiO2品位在80%～95%的钛渣称为氯化钛渣，氯化钛渣又称为高钛渣，主要作为TiCl4的生产原料，酸溶性钛渣主要作为硫酸法钛白的生产原料。在电炉熔炼过程中，当TiO2品位在70%～80%时终止熔炼，即可获得酸溶性钛渣，当继续进行深还原熔炼时，TiO2品位一般会提高到80%～95%，但此时TiO2会被进一步还原为低价态Ti2O3和Ti3O5。

参考文献

[1]朱俊士.中国钒钛磁铁矿选矿[M].北京：冶金工业出版社，1995.

[2]谢广元.选矿学[M].北京：中国矿业大学出版社，2001.

[3]中华人民共和国国家知识产权局，www.sipo.gov.cn/zljs.

——《钒钛产品生产工艺与设备》，北京：化工出版社，邹建新等,2014.01

【钒钛资源综合利用四川省重点实验室（攀枝花学院）】下载本文