2025年鈦精礦產業布局分析：燒結鈦精礦特性與鈦渣冶煉優化路徑

  在2025年的鈦精礦產業格局中，高效冶煉技術成為提升競爭力的關鍵。全球鈦資源分布不均，我國攀西地區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% ，目前該地區鈦精礦產量約占全國總產量 70%。然而，當地多為還原難度大的岩礦，且近年來選礦收得率提升導致細顆粒物料增多，給鈦渣冶煉帶來諸多挑戰。為突破這些瓶頸，對燒結鈦精礦特性及其在鈦渣冶煉中的應用研究顯得尤為重要。

  一、燒結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市場現狀調研及發展前景分析報告》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，TiO₂含量為 45.64%，FeO 含量為 36.45% 等。通過配加一定比例的粘結劑和還原劑後進行燒結處理，得到燒結鈦精礦成品。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 軟體理論計算兩種鈦精礦的熔化特性，藉助 X 射線衍射儀分析主要礦物組成區別，通過 MLA650 礦物分析儀研究燒結鈦精礦的礦相結構和微觀形貌，還通過電爐熱平衡分析預測燒結鈦精礦的主要冶煉參數。

  二、燒結鈦精礦特性剖析

  (一)熔化特性優勢顯著

  通過 FactSage 軟體計算發現，燒結作用使原礦中鈦鐵礦相轉變為燒結鈦精礦中的鈦鐵尖晶石和 TiO₂，隨著溫度升高，逐步生成鐵板鈦礦 (Fe₂TiO₅) 相和鈦鐵礦 (FeTiO₃) 。在約 1200℃時，燒結鈦精礦中出現的鐵板鈦礦 (Fe₂TiO₅) 相約為原礦的 2 倍，這種鬆散的物相為後續還原反應創造了有利條件，理論上能使燒結鈦精礦的反應速度比原礦更快。

  (二)物相結構利於反應

  從表觀形貌看，燒結鈦精礦表面疏鬆且孔洞多，比表面積大幅增加，擴大了反應接觸面積。化學成分上，由於氧化作用，燒結鈦精礦中 Fe₂O₃含量明顯高於原礦，而 Fe₂O₃還原反應速度大於 FeO 。其主要礦物組成包括鐵板鈦礦 (Fe₂TiO₅) 和鈦鐵礦 (FeTiO₃) ，與原礦相比出現斜方 Fe₂TiO₅相。SEM 分析顯示，FeTiO₃礦物結構緻密，Fe₂TiO₅礦物結構鬆散，內部孔洞或裂紋多，這些都有利於還原反應的進行，進而縮短冶煉時間並降低冶煉電耗。

  三、燒結鈦精礦冶煉電耗預測

  (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、還原反應吸熱和系統散熱。主要還原反應熱考慮 TiO₂、FeO、Fe₂O₃的物質還原，如 FeO + C = Fe + CO ，ΔH = 158.49 kJ/mol 等三個主反應，結合原料和鈦渣指標及物料消耗計算理論電耗值 Q₁ 。鈦渣升溫吸熱通過公式 Q₂ = A・(Cp・q・t + λq) 計算，鐵水升溫吸熱通過公式 Q₃ = A₁・[Cp1・q・t₁ + λq1 + Cp2・q・(t₂ - t₁)] 計算，最終理論預測電耗 W = (Q₁ + Q₂ + Q₃)÷3600÷ 熱效率 。

  (二)精準的測算結果

  以冶煉酸溶性鈦渣(TiO₂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。測算結果顯示，燒結鈦精礦理論還原反應電耗高於原礦鈦精礦，這是因為燒結過程的氧化作用及雜質帶入使鈦鐵總量較低，還原量增加。但綜合來看，燒結鈦精礦噸渣電耗較原礦低 121.07 kWh ，原因在於其預計電爐熱效率高於原礦鈦精礦。

  四、燒結鈦精礦冶煉工業試驗驗證

  (一)基本冶煉指標對比

  在某大型鈦渣冶煉電爐開展工業試驗，與原礦鈦精礦相比，採用燒結鈦精礦時，噸渣電耗低 101.02 kWh ，與理論預測相符，這得益於其鬆散物相提高了電爐熱效率和反應速度;噸渣還原劑消耗量低 0.06 t，是因為反應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，100 t 料冶煉時間可縮短 0.6 h ，充分體現了燒結鈦精礦反應速度快的優勢。

  (二)熔池液面變化分析

  試驗統計電極位置變化趨勢發現，採用燒結鈦精礦冶煉時，加料後電極位置上漲速度明顯快於原礦冶煉。這是由於燒結鈦精礦生成的三價鐵先反應且速率快，加上礦相的孔隙結構利於鐵的表面遷移，使還原過程集中、反應速度快、氣體量增加但逃逸速率有限，導致電極位置上漲快，當送電量足夠反應基本完成後，電極位置急速下降 。

  綜上所述，燒結鈦精礦在成分及物相結構上具備獨特優勢，有利於還原反應快速進行，理論測算和工業試驗均證實其能縮短鈦渣冶煉時間、降低冶煉電耗。在2025年鈦精礦產業布局中，推廣燒結鈦精礦用於鈦渣冶煉，對於提升產業競爭力、實現高效節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，還需進一步研究優化，以完善相關冶煉工藝。

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