高钛型高炉渣中钛资源回收及综合利用新技术

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1、2008年东区储备项目—高钛型高炉渣钛资源回收及综合利用新技术目录一、项目背景…………………………………………………………………2二、项目可行性研究…………………………………………………..……..6三、经济效益核算………………………………………………..…………10四、环境保护…………………………………….………………………….13五、结论………………………………………...………….…………..14第14页共14页2008年东区储备项目—高钛型高炉渣钛资源回收及综合利用新技术一、项目背景攀枝花是世界著名的钒钛之都，其钛储量占国内已探明的储量的9

2、0.54%，世界已探明的储量的35.17%，潜在经济价值达8万亿美元。但是，由于现有钢铁生产工艺的因素，只能利用钒钛磁铁矿中钛含量的20%，铁精矿中的二氧化钛经高炉冶炼，基本进入高炉渣中，最后随渣一起弃为废物。攀钢高炉渣中的二氧化钛含量达22～23%，以攀钢年产400万吨铁计，每年产出的高炉渣320万吨，其中约有90万吨的TiO2，按目前市场价算直接经济损失达50多亿元，攀钢至今已累计排放5000多万吨含钛高炉渣，除其中一小部分用于作建筑材料外，其余部分都堆积在两个渣场内，目前钛资源的综合利用率还不到15%，应该说，攀钢钛资源主要在高炉渣中，潜在经

3、济价值就这么白白的流失掉了，大量的含钛高炉渣堆积成山，既浪费了资源又污染了环境。因此，合理有效地利用攀钢含钛高炉渣，将具有重大的经济价值和社会效益。国外高炉冶炼使用的钛铁矿石，含钛量均较低，一般含TiO2量不超过3%~4%，其高炉渣中所含的TiO2量，一般都低于10%，因此，国外含钛高炉渣类似于普通高炉渣，在使用上没有多大的困难，不需要特殊的加工和处理，完全按普通的高炉渣加以利用。国外没有类似攀钢含二氧化钛如此高的高炉渣，仅苏联卡契卡纳尔的高炉渣含TiO2达17%，但其对从高炉渣中提取二氧化钛的方法也没作过多研究。德、美、日等国的一些专家曾对从攀钢

4、高炉渣提钛进行过研究，结果几乎一致认为难度大，未形成第14页共14页2008年东区储备项目—高钛型高炉渣钛资源回收及综合利用新技术有效的解决方案。因此，从攀钢高炉渣中分离钛属世界性难题。国家对攀枝花资源开发利用的最大期望是实现钛的提取和利用，对于提取二氧化钛国内作了大量的研究，开辟了一系列新方法。1、用攀钢熔融状态的高炉渣加碳粉将渣中的二氧化钛（22%左右）还原碳化成碳化钛、碳氧化钛，冷却，破碎后，在氯化炉进行选择氯化，得到四氯化钛。渣中的钙镁氯化率在7%左右，氯化后的残渣经水洗后作为焙烧水泥的原料。然而这也只做过半工业试验。2、复合法提取高炉渣中

5、的钛资源。如矿热炉冶炼高炉渣制取硅钛化合物，电解高炉渣制取钛硅铝合金，硫酸分解高炉渣制取钛黄粉和三氧化二钪等。此类实验成果，因其产品市场空间狭窄，等待时机转化为生产力。3、从渣中提取氧化钛白粉、海绵钛生产原料。如高炉渣碳化、分选、氯化试验，高炉渣硫酸化-氯化试验等。这些试验存在一些问题：①是氯化温度高，在1000℃以上；②是间接氯化，氯化时间长达1~2小时；③是工艺环节多，有选别和造球等工艺。攀钢研究院对此作了改进，提出了高炉渣高温碳化，低温氯化制取TiCl4的新试验方案。其特点有：①氯化温度低，控制在870K以下；②可实现连续加料，氯化时间快；③

6、碳化渣直接入炉氯化。但TiCl4工业也出现了诸多问题，如碳粉损失大、电极断裂、碳化时间长、碳化炉利用系数小、低温氯化温度智能控制氯化反应热的导出、氯化炉的研制等，需要通过工业试验解决，但一直没有得到落实。第14页共14页2008年东区储备项目—高钛型高炉渣钛资源回收及综合利用新技术4、含钛高炉渣有价组分选择性析出技术。自95年以来，东北大学根据物理化学、固体化学、凝固理论提出了有价组分选择性析出理论，并将其用于研究高炉渣含钛组分的析出问题。其基本思路是：创造条件，使分散在多种矿物相中的钛尽可能地富集到一种矿物相中，并使之长大粗化，然后用选矿的方法将

7、其分离出来。基于这一思路，根据热力学理论和富钛相的组成和结晶规律，将钙钛矿作为富钛相，确立了含钛组分富集，长大，分离的技术路线，其研究成果概括如下：（1）对钙钛矿晶体生长过程的研究表明，钙钛矿析出过程受扩散控制，当溶渣缓慢冷却时钙钛矿结晶明显增加，晶体粗化；（2）加入适量的CaO可使钛富集到钙钛矿中，提高钙钛矿的结晶量，促使钙钛矿以规律形状析出（3）向溶渣中加入适量的萤石和MnO，能降低溶渣的粘度，增加组元的扩散速度，从而增加了钙钛矿的结晶量和尺寸；（4）碳（氮）化钛是钙钛矿的有效结晶核心，钙钛矿以异质晶核为基础，析出、长大。当提高溶渣的熔化温度时

8、，钙钛矿的晶粒尺寸增大；（5）非平衡条件下钙钛矿生长的驱动力是溶质的过饱和钙钛矿的界面能。等温过程中钙钛矿的析出过程可用经