什么是钛渣冶炼电炉？

什么是钛渣冶炼电炉？

什么是钛渣冶炼电炉？钛渣生产采用电炉(按其形状有圆形炉和矩形炉之分)冶炼工艺，根据电炉密闭方式不同可分为3种类型：密闭电炉冶炼、半密闭电炉冶炼和敞口电炉冶炼。

钛渣是一种高熔点的冶炼产品，钛渣熔体具有强的腐蚀性、高导电性和其粘度在接近熔点温度时而剧增的特性，而且这些性能在熔炼过程中随其组成的变化而发生剧烈的变化。

钛渣是富钛料的一种，是以钛铁矿为原料在电炉中熔炼产出的一种含钛较高的钛矿物原料。电炉冶炼钛渣的实质是钛铁矿与固体还原剂无烟煤或石油焦等混合加入电炉中进行还原熔炼，钛铁矿中铁的氧化物被选择性地还原为金属铁，钛的氧化物则被富集在渣中，经渣铁分离获得钛渣和副产品铁。

钛精矿的主要组成是TiO2和FeO，其余为SiO2、CaO、MgO、Al2O3和V2O3等，钛渣冶炼就是在高温强还原性条件下，使铁氧化物与碳组分反应，在熔融状态下形成钛渣和金属铁，由于比重和熔点差异实现钛渣与金属铁的有效分离。期间主要发生的化学反应如

下：

Fe2O3+C=2FeO+CO                 （1）

FeO+C=Fe+CO                    （2）

炉电炉熔炼法生产钛渣工艺流程

电炉料准备

生产中根据钛渣的用途及对杂质含量的要求，选择化学组成合适的钛铁矿作为原料。例如，生产高品位钛渣必须选用钛和铁氧化物总量高 (即非铁杂质少) 的优质钛铁矿。

还原剂一般需选用活性大、灰分低及挥发分少的低硫高碳的无烟煤或石油焦。

干燥的钛铁矿可直接用来配制敞口钛渣电炉和半密闭式钛渣电炉的炉料。但含硫高的原生钛铁矿和密闭电炉使用的矿料一般需经预氧化脱硫处理，为降低熔炼电耗也可进行预还原处理。密闭电炉和半密闭式电炉一般使用粉状炉料，钛铁矿或预处理钛铁矿与适量还原剂混合均匀便可入炉熔炼。敞口电炉 一般采用球团料，在炉料中配入适量粘结剂(如沥青)制成球团或经混捏后入炉熔炼。

电炉熔炼    

敞口钛渣电炉和半密闭式电炉熔炼钛渣属间歇作业。每炉作业包括加料、熔炼、出炉、修堵料口和捣炉等步骤。熔炼过程大致可分为还原熔化、深还原和过热出炉三个阶段。

(1)还原熔化阶段。炉料预热至11173K左右开始发生还原反应；温度升至1523～1573K时炉料开始熔化，此时熔化和还原同时进行。炉料的熔化从电极周围逐渐向外扩张，直至电极间的炉料全部熔化形成熔池，这标志着还原熔化阶段的结束。这阶段消耗的能量约占全过程总能量的2／3。敞口电炉的熔池上方经常残留一层未熔化的烧结固体料“桥”，“桥”在高温作用下容易部分崩塌陷落到熔池内引起激烈反应，造成熔渣的沸腾，引起电极升降和炉功率波动。

(2)深还原阶段。炉料熔化后形成的熔渣仍含有10％左右的FeO。在生产高还原度钛渣时，仍需将残留的FeO进一步深还原成铁。敞口电炉熔池上方的固体料“桥”具有遮挡电弧热辐射的作用，使深还原得以充分进行。

(3)过热出炉阶段。深还原结束后，为保证顺利出炉，有时仍需将熔体加温，使渣和铁充分分离，并使熔渣达到～定的过热度。

密闭钛渣电炉采用连续加料，定时出渣、出铁。在正常熔炼情况下，炉料入炉后立即熔化和还原，熔池表面不存在固体料层，渣的沸腾现象基本消除。若减少或停止加料进行深还原，则会使炉衬和炉盖直接受到电弧热辐射而造成侵蚀。所以，在密闭钛渣炉中不宜进行深还原，生产的钛渣还原度较低。

电炉熔炼钛渣炉工艺流程短，副产品金属铁可直接应用，不产生固体和液体废料，电炉煤气可直接利用，三费少，工厂占地面积小，是一种高效、环保的生产富钛料的方法。

还原熔炼电炉  

一般分敞口式和密闭式两种。敞口电炉可生产高还原度钛渣，但熔炼过程炉况不稳定，热损失大，金属回收率低，劳动条件差。密闭电炉熔炼过程炉况稳定，无噪音，热损失少，金属回收率高，电炉煤气可回收利用。图2为密闭电炉炉体的结构示意图。除电炉本身外，还有电炉变压器、矩网母线、电极把持器、电极升降机构、测控仪表和煤气净化回收系统等附件。

生产钛渣的电炉是介于电弧炉与矿热炉(见电弧熔炼和电阻一电弧熔炼)之间的一种特殊炉型，在设计选择电炉参数时要考虑钛渣熔炼过程的三个基本特征。

(1)钛渣的熔化温度一般为1873～1973K，熔炼最高温度可达2073K，熔炼的热量必须集中在中心还原熔炼区。

(2)高温下熔融钛铁矿精矿的导电率较高，钛渣具有电子型导电体的特征，其导电率可高达15000～20000S／m。渣相的高导电率决定了钛渣熔炼过程具有开弧冶炼的特征，熔炼的主要热源是电极末端至熔池间的电弧热，渣阻热是次要的。

(3)钛渣熔体具有很高的化学活性，在熔炼过程中必须确保炉内衬挂渣，以保护炉衬不受腐蚀。

总的来说，钛渣冶炼电炉是钛渣生产中的核心设备，其性能和操作水平直接影响到钛渣的质量和生产效率。因此，在钛渣冶炼过程中，选择合适的电炉设备、制定合理的冶炼工艺以及加强设备维护和管理都是至关重要的。