在2025年的鈦精礦產(chǎn)業(yè)格局中，高效冶煉技術(shù)成為提升競爭力的關(guān)鍵。全球鈦資源分布不均，我國攀西地區(qū)蘊藏著極為豐富的鈦資源，約占全球儲量的35%、中國儲量的93% ，目前該地區(qū)鈦精礦產(chǎn)量約占全國總產(chǎn)量 70%。然而，當?shù)囟酁檫€原難度大的巖礦，且近年來選礦收得率提升導(dǎo)致細顆粒物料增多，給鈦渣冶煉帶來諸多挑戰(zhàn)。為突破這些瓶頸，對燒結(jié)鈦精礦特性及其在鈦渣冶煉中的應(yīng)用研究顯得尤為重要。

  一、燒結(jié)鈦精礦試驗原料與特性分析方法

  《2025-2030年全球及中國鈦精礦行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，本次研究以攀鋼 PTK20 鈦精礦為原料，該原礦鈦精礦化學成分中，TiO?含量為 45.64%，F(xiàn)eO 含量為 36.45% 等。通過配加一定比例的粘結(jié)劑和還原劑后進行燒結(jié)處理，得到燒結(jié)鈦精礦成品。其中，試驗用還原劑固定碳含量為 82.42%，灰分含量為 15.62% 等。在特性分析方法上，利用 FactSage 軟件理論計算兩種鈦精礦的熔化特性，借助 X 射線衍射儀分析主要礦物組成區(qū)別，通過 MLA650 礦物分析儀研究燒結(jié)鈦精礦的礦相結(jié)構(gòu)和微觀形貌，還通過電爐熱平衡分析預(yù)測燒結(jié)鈦精礦的主要冶煉參數(shù)。

  二、燒結(jié)鈦精礦特性剖析

  (一)熔化特性優(yōu)勢顯著

  通過 FactSage 軟件計算發(fā)現(xiàn)，燒結(jié)作用使原礦中鈦鐵礦相轉(zhuǎn)變?yōu)闊Y(jié)鈦精礦中的鈦鐵尖晶石和 TiO?，隨著溫度升高，逐步生成鐵板鈦礦 (Fe?TiO?) 相和鈦鐵礦 (FeTiO?) 。在約 1200℃時，燒結(jié)鈦精礦中出現(xiàn)的鐵板鈦礦 (Fe?TiO?) 相約為原礦的 2 倍，這種松散的物相為后續(xù)還原反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件，理論上能使燒結(jié)鈦精礦的反應(yīng)速度比原礦更快。

  (二)物相結(jié)構(gòu)利于反應(yīng)

  從表觀形貌看，燒結(jié)鈦精礦表面疏松且孔洞多，比表面積大幅增加，擴大了反應(yīng)接觸面積?；瘜W成分上，由于氧化作用，燒結(jié)鈦精礦中 Fe?O?含量明顯高于原礦，而 Fe?O?還原反應(yīng)速度大于 FeO 。其主要礦物組成包括鐵板鈦礦 (Fe?TiO?) 和鈦鐵礦 (FeTiO?) ，與原礦相比出現(xiàn)斜方 Fe?TiO?相。SEM 分析顯示，F(xiàn)eTiO?礦物結(jié)構(gòu)致密，F(xiàn)e?TiO?礦物結(jié)構(gòu)松散，內(nèi)部孔洞或裂紋多，這些都有利于還原反應(yīng)的進行，進而縮短冶煉時間并降低冶煉電耗。

  三、燒結(jié)鈦精礦冶煉電耗預(yù)測

  (一)科學的測算方法

  鈦渣冶煉能量輸入包括電能供熱和還原劑燃燒供熱，輸出涵蓋渣升溫吸熱、鐵升溫吸熱、還原反應(yīng)吸熱和系統(tǒng)散熱。主要還原反應(yīng)熱考慮 TiO?、FeO、Fe?O?的物質(zhì)還原，如 FeO + C = Fe + CO ，ΔH = 158.49 kJ/mol 等三個主反應(yīng)，結(jié)合原料和鈦渣指標及物料消耗計算理論電耗值 Q? 。鈦渣升溫吸熱通過公式 Q? = A?(Cp?q?t + λq) 計算，鐵水升溫吸熱通過公式 Q? = A??[Cp1?q?t? + λq1 + Cp2?q?(t? - t?)] 計算，最終理論預(yù)測電耗 W = (Q? + Q? + Q?)÷3600÷ 熱效率 。

  (二)精準的測算結(jié)果

  以冶煉酸溶性鈦渣(TiO?含量 74%)為例，原礦鈦精礦出渣溫度 1650℃，出鐵溫度 1420℃，噸渣礦耗 1.68t 等;燒結(jié)鈦精礦出渣溫度同樣為 1650℃，出鐵溫度 1420℃，噸渣礦耗 1.70t 等。測算結(jié)果顯示，燒結(jié)鈦精礦理論還原反應(yīng)電耗高于原礦鈦精礦，這是因為燒結(jié)過程的氧化作用及雜質(zhì)帶入使鈦鐵總量較低，還原量增加。但綜合來看，燒結(jié)鈦精礦噸渣電耗較原礦低 121.07 kWh ，原因在于其預(yù)計電爐熱效率高于原礦鈦精礦。

  四、燒結(jié)鈦精礦冶煉工業(yè)試驗驗證

  (一)基本冶煉指標對比

  在某大型鈦渣冶煉電爐開展工業(yè)試驗，與原礦鈦精礦相比，采用燒結(jié)鈦精礦時，噸渣電耗低 101.02 kWh ，與理論預(yù)測相符，這得益于其松散物相提高了電爐熱效率和反應(yīng)速度;噸渣還原劑消耗量低 0.06 t，是因為反應(yīng)速度提升減少了還原劑燒損;有效冶煉周期、有效送電、噸料耗時均更優(yōu)，100 t 料冶煉時間可縮短 0.6 h ，充分體現(xiàn)了燒結(jié)鈦精礦反應(yīng)速度快的優(yōu)勢。

  (二)熔池液面變化分析

  試驗統(tǒng)計電極位置變化趨勢發(fā)現(xiàn)，采用燒結(jié)鈦精礦冶煉時，加料后電極位置上漲速度明顯快于原礦冶煉。這是由于燒結(jié)鈦精礦生成的三價鐵先反應(yīng)且速率快，加上礦相的孔隙結(jié)構(gòu)利于鐵的表面遷移，使還原過程集中、反應(yīng)速度快、氣體量增加但逃逸速率有限，導(dǎo)致電極位置上漲快，當送電量足夠反應(yīng)基本完成后，電極位置急速下降 。

  綜上所述，燒結(jié)鈦精礦在成分及物相結(jié)構(gòu)上具備獨特優(yōu)勢，有利于還原反應(yīng)快速進行，理論測算和工業(yè)試驗均證實其能縮短鈦渣冶煉時間、降低冶煉電耗。在2025年鈦精礦產(chǎn)業(yè)布局中，推廣燒結(jié)鈦精礦用于鈦渣冶煉，對于提升產(chǎn)業(yè)競爭力、實現(xiàn)高效節(jié)能冶煉具有重要意義。不過，其在加料初期電極位置快速上漲難以控制的問題，還需進一步研究優(yōu)化，以完善相關(guān)冶煉工藝。

更多鈦精礦行業(yè)研究分析，詳見中國報告大廳《鈦精礦行業(yè)報告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖析各行業(yè)發(fā)展態(tài)勢與趨勢，為您的決策提供堅實依據(jù)。

更多詳細的行業(yè)數(shù)據(jù)盡在【數(shù)據(jù)庫】，涵蓋了宏觀數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)、進出口數(shù)據(jù)、價格數(shù)據(jù)及上市公司財務(wù)數(shù)據(jù)等各類型數(shù)據(jù)內(nèi)容。