电炉钛渣相组成和除杂机制研究.pdf

第31卷专辑稀有金属年月
20076
Vol.31Spec.IssueCHINESEJOURNALOFRAREMETALSJun.2007

电炉钛渣相组成和除杂机制研究①

雷霆13,米家蓉2,周林2,杨艳华3,张玉林2
(1.云南冶金集团总公司,云南昆明650031;2.云南冶金集团总公司技术中心,云南昆明650031;
3.昆明理工大学,云南昆明650093)

摘要:采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜等分析方法,对电炉钛渣的相组成进行了研究,查明了钛渣主要由黑钛石固溶体、塔基石固溶

体、硅酸盐玻璃体和游离的TiO2组成。分析了钛渣相组成和杂质的形成原因,提出了电炉钛渣的除杂机制,并通过盐酸常压浸出和硫酸加

压酸浸试验,验证了主要结论,即钛渣相中的大部分铁、锰、镁、硅等杂质对无机酸本身固有惰性,直接采用酸浸法除杂,将钛渣中TiO2的
品位提高到大于90%是不可行的,要使钛渣中的杂质能更有效地除去,在对钛渣进行酸浸除杂前,需对钛渣进行改性处理,破坏钛渣中的固
溶体结构。

关键词:电炉钛渣;物相组成;除杂机制
中图分类号:TD954文献标识码:A文章编号:0258-7076(2007)-0093-05

电炉钛渣是生产海绵钛和钛白粉的主要原料。渣的化学成份分析结果见表1,物相分析结果见表
目前,工业上生产钛白粉的方法主要有硫酸法和2,X射线衍射图见图1。
氯化法两种。硫酸法以钛铁矿或钛渣为原料,氯化还原熔炼钛铁矿制备钛渣,是根据各氧化物
法一般使用富钛料。近年来氯化法钛白粉发展迅的还原程度随还原剂的多少、温度的高低等条件
速,对富钛料的需求量日益增长。而发生变化,从而选择性的除去一部分杂质。由于

富钛料是指TiO2含量大于90%的电炉钛渣和还原剂、熔炼温度和钛渣出炉后冷却温度的变化,
人造金红石。目前,我国生产人造金红石的厂家很钛渣的相组成也会发生变化。钛渣的基础是钛的
少,高钛渣生产的电炉,熔炼功率小、装备落后、各种氧化物,它们形成一系列复杂的固溶体。在钛
污染严重。由于我国钛精矿品位较低,如从国外引铁矿还原中得到的钛低价氧化物在钛渣中组成了

进大功率电炉,通常只产出TiO2含量85%～87%地球自然界中不存在的新型化合物(人造钛酸
的钛渣,为适应海绵钛和氯化法生产钛白粉对原盐)[1]。钛渣中最具代表性的是两个固溶体[2]:二

料的需求,有必要将钛渣进一步除杂,将其含TiO2钛酸盐与Al2O3·TiO2,Ti3O5等形成所谓的黑钛石

品位提高到大于90%以上。这样,一是可保证海固溶体;偏钛酸盐与Al2O3,Ti2O3等形成所谓的塔
绵钛和氯化法生产钛白粉的产品质量和技术经济基石固溶体。
指标,二是保证生产原料的供应不受人造金红石
钛渣除杂机制
价格和市场的影响。2
本文采用化学分析、X射线衍射和扫描电镜2.1杂质的形成
等分析方法,研究了电炉钛渣的相组成,并通过盐钛渣中的杂质是由于电炉熔炼钛精矿时,钛
酸常压浸出和硫酸加压酸浸试验,验证了主要结
表1钛渣化学成份分析(%)
论。试验研究结果为寻求更有效的电炉钛渣除杂
Table1Chemicalcomponentanalysisofelectro2titaniumslag(%)
方法提供了依据。
成份TiO2CaOMgOSiO2Al2O3FeMn
1钛渣的相组成研究含量/%86.37<0.051.324.666.162.360.79

试验采用云南武定某冶炼厂的电炉钛渣。钛

①收稿日期:2006-11-15;修订日期:2007-01-20
作者简介:雷霆(1964-),男,云南石屏人,副总工程师,教授级高工,博士生导师
3通讯联系人(E2mail:[e-mail])
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表2钛渣物相分析/%
Table2Phaseanalysisofelectro2titaniumslag/%

成份TiO2锐钛矿TiO2金红石Ti3O5(Mg,Fe)Ti2O5Al4Ti2SiO12(Mg,Fe)2SiO4其他

含量/%23.123.7843.259.7315.263.861.00

电炉钛渣中的几种物质的化学性质为:锐钛型

TiO2溶于煮沸的浓硫酸、硝酸和苛性碱中;金红石

型TiO2不溶于硫酸,溶于苛性碱中;黑钛石固溶体

中的钛氧化物相对锐钛型TiO2易溶于硫酸,钛渣中
的Fe+2,Mg+2,Mn+2,Al+3为形成黑钛石固溶体提

供了必要的稳定该固溶体的作用;单体的SiO2溶于

碱,硅酸盐也能为酸分解,Al2O3为两性化合物,单

体的Al2O3既溶于酸也溶于碱,钛渣中的硅酸盐玻
图1钛渣的X射线衍射图璃体是经过高温熔炼后产生的复杂产物。根据异质

Fig.1PhaseanalysisbyX2raydiffractiono