2025年钛精矿产业布局分析：烧结钛精矿特性与钛渣冶炼优化路径

  在2025年的钛精矿产业格局中，高效冶炼技术成为提升竞争力的关键。全球钛资源分布不均，我国攀西地区蕴藏着极为丰富的钛资源，约占全球储量的35%、中国储量的93% ，目前该地区钛精矿产量约占全国总产量 70%。然而，当地多为还原难度大的岩矿，且近年来选矿收得率提升导致细颗粒物料增多，给钛渣冶炼带来诸多挑战。为突破这些瓶颈，对烧结钛精矿特性及其在钛渣冶炼中的应用研究显得尤为重要。

  一、烧结钛精矿试验原料与特性分析方法

  《2025-2030年全球及中国钛精矿行业市场现状调研及发展前景分析报告》指出，本次研究以攀钢 PTK20 钛精矿为原料，该原矿钛精矿化学成分中，TiO₂含量为 45.64%，FeO 含量为 36.45% 等。通过配加一定比例的粘结剂和还原剂后进行烧结处理，得到烧结钛精矿成品。其中，试验用还原剂固定碳含量为 82.42%，灰分含量为 15.62% 等。在特性分析方法上，利用 FactSage 软件理论计算两种钛精矿的熔化特性，借助 X 射线衍射仪分析主要矿物组成区别，通过 MLA650 矿物分析仪研究烧结钛精矿的矿相结构和微观形貌，还通过电炉热平衡分析预测烧结钛精矿的主要冶炼参数。

  二、烧结钛精矿特性剖析

  (一)熔化特性优势显著

  通过 FactSage 软件计算发现，烧结作用使原矿中钛铁矿相转变为烧结钛精矿中的钛铁尖晶石和 TiO₂，随着温度升高，逐步生成铁板钛矿 (Fe₂TiO₅) 相和钛铁矿 (FeTiO₃) 。在约 1200℃时，烧结钛精矿中出现的铁板钛矿 (Fe₂TiO₅) 相约为原矿的 2 倍，这种松散的物相为后续还原反应创造了有利条件，理论上能使烧结钛精矿的反应速度比原矿更快。

  (二)物相结构利于反应

  从表观形貌看，烧结钛精矿表面疏松且孔洞多，比表面积大幅增加，扩大了反应接触面积。化学成分上，由于氧化作用，烧结钛精矿中 Fe₂O₃含量明显高于原矿，而 Fe₂O₃还原反应速度大于 FeO 。其主要矿物组成包括铁板钛矿 (Fe₂TiO₅) 和钛铁矿 (FeTiO₃) ，与原矿相比出现斜方 Fe₂TiO₅相。SEM 分析显示，FeTiO₃矿物结构致密，Fe₂TiO₅矿物结构松散，内部孔洞或裂纹多，这些都有利于还原反应的进行，进而缩短冶炼时间并降低冶炼电耗。

  三、烧结钛精矿冶炼电耗预测

  (一)科学的测算方法

  钛渣冶炼能量输入包括电能供热和还原剂燃烧供热，输出涵盖渣升温吸热、铁升温吸热、还原反应吸热和系统散热。主要还原反应热考虑 TiO₂、FeO、Fe₂O₃的物质还原，如 FeO + C = Fe + CO ，ΔH = 158.49 kJ/mol 等三个主反应，结合原料和钛渣指标及物料消耗计算理论电耗值 Q₁ 。钛渣升温吸热通过公式 Q₂ = A・(Cp・q・t + λq) 计算，铁水升温吸热通过公式 Q₃ = A₁・[Cp1・q・t₁ + λq1 + Cp2・q・(t₂ - t₁)] 计算，最终理论预测电耗 W = (Q₁ + Q₂ + Q₃)÷3600÷ 热效率 。

  (二)精准的测算结果

  以冶炼酸溶性钛渣(TiO₂含量 74%)为例，原矿钛精矿出渣温度 1650℃，出铁温度 1420℃，吨渣矿耗 1.68t 等;烧结钛精矿出渣温度同样为 1650℃，出铁温度 1420℃，吨渣矿耗 1.70t 等。测算结果显示，烧结钛精矿理论还原反应电耗高于原矿钛精矿，这是因为烧结过程的氧化作用及杂质带入使钛铁总量较低，还原量增加。但综合来看，烧结钛精矿吨渣电耗较原矿低 121.07 kWh ，原因在于其预计电炉热效率高于原矿钛精矿。

  四、烧结钛精矿冶炼工业试验验证

  (一)基本冶炼指标对比

  在某大型钛渣冶炼电炉开展工业试验，与原矿钛精矿相比，采用烧结钛精矿时，吨渣电耗低 101.02 kWh ，与理论预测相符，这得益于其松散物相提高了电炉热效率和反应速度;吨渣还原剂消耗量低 0.06 t，是因为反应速度提升减少了还原剂烧损;有效冶炼周期、有效送电、吨料耗时均更优，100 t 料冶炼时间可缩短 0.6 h ，充分体现了烧结钛精矿反应速度快的优势。

  (二)熔池液面变化分析

  试验统计电极位置变化趋势发现，采用烧结钛精矿冶炼时，加料后电极位置上涨速度明显快于原矿冶炼。这是由于烧结钛精矿生成的三价铁先反应且速率快，加上矿相的孔隙结构利于铁的表面迁移，使还原过程集中、反应速度快、气体量增加但逃逸速率有限，导致电极位置上涨快，当送电量足够反应基本完成后，电极位置急速下降 。

  综上所述，烧结钛精矿在成分及物相结构上具备独特优势，有利于还原反应快速进行，理论测算和工业试验均证实其能缩短钛渣冶炼时间、降低冶炼电耗。在2025年钛精矿产业布局中，推广烧结钛精矿用于钛渣冶炼，对于提升产业竞争力、实现高效节能冶炼具有重要意义。不过，其在加料初期电极位置快速上涨难以控制的问题，还需进一步研究优化，以完善相关冶炼工艺。

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