2025年鈦精礦行業技術分析：攀鋼鈦精礦製取富鈦料新工藝研究

  在2025年，鈦精礦行業技術持續發展，新工藝不斷湧現。我國攀西地區擁有極為豐富的釩鈦磁鐵礦資源，其中共生的鈦儲量占據全國鈦儲量的 90.54%，在世界鈦儲量中也占比 35.17% 。目前，相關企業已建成國內最大的鈦鐵礦生產基地，對這一寶貴資源的綜合利用，對我國西部經濟大開發戰略意義重大。

  鈦鐵礦作為生產金屬鈦和鈦白的關鍵原料，卻因品位較低，直接用於製取金屬鈦和鈦白時，存在生產率低、「三廢」 排放量大以及生產成本高昂等問題。因此，通常需將其預先富集為高品位的富鈦料。此前已研究和提出眾多鈦鐵礦富集方法，其中電爐法冶煉應用廣泛並形成較大工業生產規模。國外電爐法多採用密閉電爐，而我國仍沿用敞口電爐，由於技術裝備水平落後，導致爐況不穩定，生產成本居高不下，加之電力資源存在一定限制，電爐法發展一直處於停滯狀態。所以，研發具有中國特色的鈦精礦製取富鈦料新工藝，對推動我國鈦工業發展具有重要現實意義。

  一、鈦精礦原料性能分析

  (一)鈦精礦成分與粒度

  浮選鈦精礦的化學成分有著特定的組成。其主要化學成份中，TFe 含量為 31.60%，TiO₂含量達 47.76%，此外還包含 SiO₂、Al₂O₃、CaO、Mg、V₂O₅、MnO、S、P 等成分 。在粒度組成方面，粒度大於 0.076mm 的占比 0.5%，粒度在 -0.076 + 0.045mm 區間的占比 29.35%，而粒度小於 -0.045mm 的占比 70.15% 。這樣的成分與粒度特點，對後續的工藝處理有著重要影響。

  (二)還原煤特性

  用於迴轉窯 「火力模型」 擴大試驗的還原煤，是河南義馬煤經破碎後篩分出 5 - 25mm 粒級部分。從其主要物化特徵來看，工業分析顯示，水分(W)含量為 10.72%，灰分(A)含量 11.3%，揮發分(V)含量 30.48%，固定碳(C)含量 46.97% 。在灰渣熔點方面，變形溫度(DT)為 1160℃，軟化溫度(ST)為 1200℃，流動溫度(FT)為 1300℃ 。並且，該還原煤在不同溫度下的反應性呈現出一定規律，如 750℃時反應性 α 為 4.07%，800℃時為 4.65%，900℃時提升至 22.11%，950℃時為 40.92%，1000℃時為 64.3%，1050℃時為 83.25%，1100℃時高達 93.11% 。其揮發分高、灰熔點高以及反應性良好等特性，使其成為一種優質的還原劑，為鈦精礦的還原過程提供了有力支持。

  (三)粘結劑成分

  《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》顯示，試驗採用的粘結劑是一種專利產品 「複合粘結劑」，為水溶性固體粉狀物料，粒度 -0.15mm 占比 100% 。其主要成分包含 SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Fe₂O₃、P、S、固定碳(C 固)等 。具體含量為 SiO₂ 42.60%、Al₂O₃ 14.19%、CaO 6.15%、MgO 4.76%、Fe₂O₃ 0.20%、P 4.02%、S 0.04%、C 固 28.16% 。這種粘結劑在鈦精礦球團製備過程中發揮著關鍵作用，有助於提高球團的成型質量與性能。

  (四)添加劑作用

  試驗所使用的添加劑 KS 是一種無機化合物，其突出特點是不含 S、P 等有害雜質。在鈦精礦球團還原過程中，添加劑 KS 具有促進鐵氧化物還原以及鐵晶粒長大的重要作用。在實際試驗時，需將添加劑磨細至 -0.15mm 以下，以便更好地發揮其功效，助力後續鐵與鈦的分離及富鈦料的製取。

  二、鈦精礦新工藝研究方法

  新工藝的擴大試驗工藝流程涵蓋多個關鍵環節，主要包括預熱球團製備、預熱球團直接還原以及金屬化球團的磨碎及磁選分離。

  (一)預熱球團製備流程

  混合料首先進行配料與混勻操作，隨後通過 1000mm×600mm 潤磨機進行潤磨，潤磨能顯著提高生球強度，適宜的潤磨時間為 10min 。之後進入圓盤造球機進行造球，造球機規格為 1000mm、邊高 150mm 。在造球過程中，粘結劑用量為 1.0%，添加劑 KS 用量為 5%，適宜的造球工藝參數水分為 8.5% 。生球乾燥預熱試驗在 200mm 焙燒杯中進行，適宜的乾燥溫度為 150℃，風速 0.55m/s，料高 100mm，時間 20min 。而較佳的預熱溫度為 700℃，料高 100mm，時間 15min 。經過這一系列精細的操作流程，製備出符合要求的預熱球團，為後續的還原工序奠定基礎。

  (二)預熱球團直接還原過程

  預熱球團的直接還原在 1000mm×550mm 的迴轉窯 「火力模型」 中開展。在這個過程中，需要嚴格控制各種工藝參數，以確保鈦精礦中的鐵氧化物能夠充分還原，同時促使鐵晶粒長大到便於後續機械分選的粒度，實現鈦精礦中 Fe/Ti 的高效分離。

  (三)磁選分離步驟

  金屬化球團首先經過顎式破碎機及對輥破碎機破碎至 -3mm，然後在 600mm×1000mm 球磨機內進行濕磨，直至 -0.076mm 占比達到 95% 左右 。隨後採用 500mm 筒式磁選機進行分離，一段磁選磁場強度為 159.156kA/m，掃選磁場強度為 254.650kA/m 。通過這一磁選分離步驟，將金屬化球團中的磁性物質與非磁性物質有效分離，從而得到磁性產品和富鈦料。

  三、迴轉窯直接還原鈦精礦擴大試驗結果

  (一)工藝參數優化試驗成果

  影響直接還原效果的因素眾多，本次選取主要因素進行優化試驗。在還原溫度 1100℃，窯體轉速 1r/min，球團入窯溫度 1050℃的條件下，對碳鐵比(C/Fe)、高溫還原時間和爐料填充率進行試驗。結果顯示，在填充率、還原溫度和還原時間一定時，當 C/Fe 從 1.7 增加到 2.2，還原產品的金屬化率 ηm 和富鈦料的 TiO₂品位大幅提升;但 C/Fe 從 2.2 增至 2.7 時，效果提升不明顯且成本大幅增加，因此 C/Fe 選取 2.2 。當填充率為 20%，C/Fe 為 2.2 時，高溫時間從 180min 延長至 210min，產品金屬化率 ηm 和富鈦料的 TiO₂品位顯著提高，延長至 240min 變化不明顯，所以高溫還原時間選擇 210min 合適 。在 C/Fe 為 2.2、高溫還原時間 210min 條件下，填充率從 16% 提高到 20%，產品金屬化率和富鈦料的 TiO₂品位均明顯提高，故填充率以 20% 為宜 。通過這些優化試驗，確定了適宜的工藝參數，為高效製取富鈦料提供了保障。

  (二)球團對比試驗結論

  為對比預熱球團和冷固結球團的還原效果並驗證小試結果，進行了對比試驗。在 C/Fe、高溫還原時間、還原溫度和填充率相同條件下，兩種球團還原效果差異顯著。預熱球團的金屬化率 ηm 和富鈦料的 TiO₂明顯高於冷固結球團。冷固結球團高溫時間達 420min 時，才與預熱球團還原 180min 的效果接近，但富鈦料 TiO₂品位未達 74% 。這表明鈦精礦冷固結球團還原效果遠不及預熱球團，且達到相同還原效果所需時間長得多，因此選取預熱球團更為合適，進一步驗證了小試結果的準確性。

  四、總結

  新工藝成功開發，關鍵在於採用新開發的添加劑 KS 和預熱球團技術。添加劑 KS 大幅降低還原溫度，促進鈦鐵礦還原，強化 Fe/Ti 在磨選過程中的分離，預熱球團技術進一步增強了添加劑的作用。與電爐法相比，新工藝以劣質煤為能耗，電耗少、成本低、投資省，不存在還原劑污染成品問題，設備均為常規設備，工藝可靠且易於推廣。

  在添加劑 KS 用量 5%、粘結劑用量 1%，球團經 700℃預熱 15min 後在 1100℃還原的條件下，適宜的 C/Fe 為 2.2 左右，高溫還原時間≥210min，填充率 20% 左右 。在此條件下，所得鈦精礦金屬化球團的金屬化率 ηm>92%，經破碎磨礦磁選，得到富鈦料 TiO₂>74%，回收率 > 90%，磁性物 TFe>81%，回收率 > 86%，磁性物可供煉鋼及粉末冶金使用 。該新工藝為攀西鈦精礦的綜合利用開闢了新的可行途徑，有望推動我國鈦工業朝著更高效、更經濟、更環保的方向發展。

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