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如何提高鈦板回收率


鈦在地球上儲量豐富,地殼中含鈦礦物有140多種,但目前具有開(kāi)采價(jià)值的只有十多種。已開(kāi)采的鈦礦床可分為兩類(lèi):巖石礦床和砂礦床。巖石礦床是火成[i]礦床,其特點(diǎn)是礦床集中,儲量大。這些礦床的主要礦物是鈦鐵礦和鈦磁鐵礦。


鈦廣泛用于鋼鐵生產(chǎn)。它可用作脫氧劑、脫氮劑和合金添加劑。它是一種用途廣泛的特殊合金。在煉鋼過(guò)程中作為合金元素加入鋼中,可以起到細化晶粒[ii]、固定間隙元素(碳、氮)、提高鋼強度的作用。


高鈦板是冶煉高溫合金和優(yōu)質(zhì)不銹鋼不可缺少的合金材料。隨著(zhù)鋼材質(zhì)量和品種的提高,對鈦板質(zhì)量和品種的要求越來(lái)越高,國際市場(chǎng)對高鈦含量的高鈦鐵需求量較大。逐步摸索出一套提高鈦鐵回收率,有效降低生產(chǎn)成本的措施。[1]


影響鈦板回收率的因素[2-3]


第一,原材料因素


鈦精礦[ⅲ]和金紅石[ⅳ]質(zhì)量越高,冶煉效果越好;當金紅石品位在90%以上,鈦精礦品位在50%以上時(shí),回收率較高。砂礦比原生礦具有更好的冶煉效果。鈦精礦中氧化亞鐵與氧化鐵的比例越高,冶煉前的焙燒效果越好,經(jīng)濟技術(shù)指標越好。鈦精礦和金紅石的粒度要合適,太細容易飛散會(huì )增加損失。過(guò)粗,鋁熱反應不充分,回收率降低;所以金紅石的粒度一般控制在100-160目[iii],鈦精礦的粒度控制在40-100目。鈦精礦與金紅石的比例應為約3.5: 1(見(jiàn)下表)。一般焙燒溫度控制在750℃-850℃,焙燒時(shí)間3-5h。焙燒溫度不足和焙燒時(shí)間過(guò)短會(huì )影響單位熱效應和還原反應的充分進(jìn)行,從而對回收率產(chǎn)生不利影響。


表:鈦精礦和金紅石的比例對回收率的影響


鈦板生產(chǎn)中使用的鋁顆粒品級越高,越有利于還原反應。通常,使用含鋁超過(guò)98%的鋁顆粒。鋁的晶粒大小會(huì )影響化學(xué)反應的速度和鋁的利用率。鋁晶粒過(guò)粗,其面積比表[vi]中的小,界面化學(xué)反應持續時(shí)間長(cháng),不利于熱量的集中。除此之外,渣鐵不易分離,出鐵少,鋁晶粒過(guò)細,造成飛燒損失增加。同時(shí),過(guò)細的鋁晶粒中氧化鋁的量增加,導致鋁分配不足,影響鈦的還原。


爐料中加入石灰作為熔劑,可以降低爐渣的熔點(diǎn),改善爐渣的流動(dòng)性,促進(jìn)金屬懸浮物的沉降,防止氧化鈦和氧化鋁的結合,有利于提高鈦的回收率。石灰應含高氧化鈣,粒徑為1-2mm,不得使用未燒和粉狀吸水石灰。石灰的用量要適當,用量不能太大。如果過(guò)大,還原過(guò)程會(huì )消耗過(guò)多的熱量,降低體系的最高溫度,使反應難以進(jìn)行。


鐵中的硅可與合金中的鈦結合形成化合物如Ti5Si3,可阻止鋁化合物的形成,減少鋁進(jìn)入合金的量,提高鋁的利用率,從而有利于鈦回收率的提高。


二、單位熱效應


影響單位熱效應的因素有:①爐料的化學(xué)反應熱。②爐料帶來(lái)的物理熱?;瘜W(xué)反應熱主要由鈦精礦、金紅石、氯酸鉀和鋁顆粒的品位和用量決定,物理反應熱主要由鈦精礦和金紅石的焙燒溫度決定。生產(chǎn)實(shí)踐表明,單位熱值低,還原反應困難,爐渣流動(dòng)性差,爐渣中含鈦金屬球較多,渣鐵不易分離,鐵產(chǎn)量少。單位熱值高,反應激烈,攪渣噴濺,工藝損失大,產(chǎn)量低。


三。鋁分配系數


由實(shí)驗可知,鈦的回收率隨鋁含量的增加而增加,但鋁含量過(guò)多會(huì )降低反應的單位熱效應,使爐渣變稠,同時(shí)容易造成合金中鋁含量超標,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,為了獲得高的鈦回收率,鋁的量必須控制在最佳范圍內。


四。進(jìn)刀速度


喂食過(guò)程應遵循“先慢、中快、后慢”的原則。底反應后開(kāi)始添加主配料時(shí),加料要慢。熔池擴大后,應提高補縮速度。合適的速度應使反應迅速而均勻,反應后期速度應減慢,防止反應過(guò)度和飛濺。適當的進(jìn)料速度有助于熱量集中,鐵顆粒沉降良好,提高鐵產(chǎn)量。加料過(guò)快易噴渣,合金鈦含量低,鋁含量高;如果加料太慢,熱量不集中,熱量損失大,出鐵量低。最后,要注意均勻加料,防止加料范圍變化過(guò)大或停止加料時(shí)出現合金夾渣現象。生產(chǎn)實(shí)踐表明,總裝藥量控制在8T左右,下料時(shí)間控制在9 ~ 12min為宜。


動(dòng)詞 (verb的縮寫(xiě))精制材料


精煉材料也稱(chēng)為沉淀劑。加入精煉料的目的是提高渣溫,增強渣的流動(dòng)性,使鈦鐵金屬顆粒容易從渣中析出。同時(shí),精煉料反應產(chǎn)生的鐵水滴自上而下穿過(guò)渣層時(shí),懸浮在渣層中的鈦含量高、比重小的金屬珠可被帶入熔池,從而提高鈦的回收率。在熔煉反應結束時(shí),隨著(zhù)渣層的增厚,液面上的結皮會(huì )加快。因此,精料要有足夠的反應熱,盡可能預熱(溫度150-200℃),加料要及時(shí)、均勻、集中。精煉反應結束后,加入20-30公斤石灰保護渣面,有利于鐵顆粒的沉降。實(shí)踐表明,精煉料中除了氧化鐵皮[ⅶ]、鋁粒和石灰外,還應加入與主料等量的硅鐵,有利于更好地控制成品中鋁的量,節約鋁粒。


六、渣和爐時(shí)間


冶煉完成后,要注意控制排渣和移爐的時(shí)間。鎮靜5-8分鐘,排渣,冷卻12小時(shí)后,即可取出爐殼。如果鎮靜時(shí)間太短,鐵還沒(méi)有完全沉淀。冷卻時(shí)間過(guò)短,一方面鐵沒(méi)有完全凝固容易滲漏,另一方面鈦在高溫下容易氧化,增加損耗。


除上述要求外,還要求取樣準確,混合均勻,只有及時(shí)將生產(chǎn)現場(chǎng)散落的除塵灰和原料回爐冶煉,才能獲得良好的鈦鐵回收率。


注意事項:


【I】巖漿冷卻后形成的一種巖石(從地殼中噴出的巖漿,或者已經(jīng)熔化的現存巖石)。


[ii]理想的鑄錠組織是鑄錠整個(gè)橫截面上均勻細小的等軸晶。這是因為等軸晶各向異性小,加工時(shí)變形均勻,性能優(yōu)良,塑性好,有利于鑄造和后續塑性加工。


[iii]鈦精礦選自鈦鐵礦或鈦磁鐵礦,是生產(chǎn)用途廣泛的鈦白粉的原料。


【四】金紅石是純二氧化鈦,一般含95%以上的二氧化鈦,是提煉鈦的重要礦物原料。


[v]目的是指每英寸屏幕上的孔數。


[vi]比表面積是指單位質(zhì)量材料的總面積。


[vii]磨秤也叫秤和秤。鋼材在加熱和軋制過(guò)程中,表面被氧化形成氧化鐵層,氧化皮脫落。

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