2025年钛精矿行业技术分析：攀钢钛精矿制取富钛料新工艺研究

  在2025年，钛精矿行业技术持续发展，新工艺不断涌现。我国攀西地区拥有极为丰富的钒钛磁铁矿资源，其中共生的钛储量占据全国钛储量的 90.54%，在世界钛储量中也占比 35.17% 。目前，相关企业已建成国内最大的钛铁矿生产基地，对这一宝贵资源的综合利用，对我国西部经济大开发战略意义重大。

  钛铁矿作为生产金属钛和钛白的关键原料，却因品位较低，直接用于制取金属钛和钛白时，存在生产率低、“三废” 排放量大以及生产成本高昂等问题。因此，通常需将其预先富集为高品位的富钛料。此前已研究和提出众多钛铁矿富集方法，其中电炉法冶炼应用广泛并形成较大工业生产规模。国外电炉法多采用密闭电炉，而我国仍沿用敞口电炉，由于技术装备水平落后，导致炉况不稳定，生产成本居高不下，加之电力资源存在一定限制，电炉法发展一直处于停滞状态。所以，研发具有中国特色的钛精矿制取富钛料新工艺，对推动我国钛工业发展具有重要现实意义。

  一、钛精矿原料性能分析

  (一)钛精矿成分与粒度

  浮选钛精矿的化学成分有着特定的组成。其主要化学成份中，TFe 含量为 31.60%，TiO₂含量达 47.76%，此外还包含 SiO₂、Al₂O₃、CaO、Mg、V₂O₅、MnO、S、P 等成分 。在粒度组成方面，粒度大于 0.076mm 的占比 0.5%，粒度在 -0.076 + 0.045mm 区间的占比 29.35%，而粒度小于 -0.045mm 的占比 70.15% 。这样的成分与粒度特点，对后续的工艺处理有着重要影响。

  (二)还原煤特性

  用于回转窑 “火力模型” 扩大试验的还原煤，是河南义马煤经破碎后筛分出 5 - 25mm 粒级部分。从其主要物化特征来看，工业分析显示，水分(W)含量为 10.72%，灰分(A)含量 11.3%，挥发分(V)含量 30.48%，固定碳(C)含量 46.97% 。在灰渣熔点方面，变形温度(DT)为 1160℃，软化温度(ST)为 1200℃，流动温度(FT)为 1300℃ 。并且，该还原煤在不同温度下的反应性呈现出一定规律，如 750℃时反应性 α 为 4.07%，800℃时为 4.65%，900℃时提升至 22.11%，950℃时为 40.92%，1000℃时为 64.3%，1050℃时为 83.25%，1100℃时高达 93.11% 。其挥发分高、灰熔点高以及反应性良好等特性，使其成为一种优质的还原剂，为钛精矿的还原过程提供了有力支持。

  (三)粘结剂成分

  《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》显示，试验采用的粘结剂是一种专利产品 “复合粘结剂”，为水溶性固体粉状物料，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 。具体含量为 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% 。这种粘结剂在钛精矿球团制备过程中发挥着关键作用，有助于提高球团的成型质量与性能。

  (四)添加剂作用

  试验所使用的添加剂 KS 是一种无机化合物，其突出特点是不含 S、P 等有害杂质。在钛精矿球团还原过程中，添加剂 KS 具有促进铁氧化物还原以及铁晶粒长大的重要作用。在实际试验时，需将添加剂磨细至 -0.15mm 以下，以便更好地发挥其功效，助力后续铁与钛的分离及富钛料的制取。

  二、钛精矿新工艺研究方法

  新工艺的扩大试验工艺流程涵盖多个关键环节，主要包括预热球团制备、预热球团直接还原以及金属化球团的磨碎及磁选分离。

  (一)预热球团制备流程

  混合料首先进行配料与混匀操作，随后通过 1000mm×600mm 润磨机进行润磨，润磨能显著提高生球强度，适宜的润磨时间为 10min 。之后进入圆盘造球机进行造球，造球机规格为 1000mm、边高 150mm 。在造球过程中，粘结剂用量为 1.0%，添加剂 KS 用量为 5%，适宜的造球工艺参数水分为 8.5% 。生球干燥预热试验在 200mm 焙烧杯中进行，适宜的干燥温度为 150℃，风速 0.55m/s，料高 100mm，时间 20min 。而较佳的预热温度为 700℃，料高 100mm，时间 15min 。经过这一系列精细的操作流程，制备出符合要求的预热球团，为后续的还原工序奠定基础。

  (二)预热球团直接还原过程

  预热球团的直接还原在 1000mm×550mm 的回转窑 “火力模型” 中开展。在这个过程中，需要严格控制各种工艺参数，以确保钛精矿中的铁氧化物能够充分还原，同时促使铁晶粒长大到便于后续机械分选的粒度，实现钛精矿中 Fe/Ti 的高效分离。

  (三)磁选分离步骤

  金属化球团首先经过颚式破碎机及对辊破碎机破碎至 -3mm，然后在 600mm×1000mm 球磨机内进行湿磨，直至 -0.076mm 占比达到 95% 左右 。随后采用 500mm 筒式磁选机进行分离，一段磁选磁场强度为 159.156kA/m，扫选磁场强度为 254.650kA/m 。通过这一磁选分离步骤，将金属化球团中的磁性物质与非磁性物质有效分离，从而得到磁性产品和富钛料。

  三、回转窑直接还原钛精矿扩大试验结果

  (一)工艺参数优化试验成果

  影响直接还原效果的因素众多，本次选取主要因素进行优化试验。在还原温度 1100℃，窑体转速 1r/min，球团入窑温度 1050℃的条件下，对碳铁比(C/Fe)、高温还原时间和炉料填充率进行试验。结果显示，在填充率、还原温度和还原时间一定时，当 C/Fe 从 1.7 增加到 2.2，还原产品的金属化率 ηm 和富钛料的 TiO₂品位大幅提升;但 C/Fe 从 2.2 增至 2.7 时，效果提升不明显且成本大幅增加，因此 C/Fe 选取 2.2 。当填充率为 20%，C/Fe 为 2.2 时，高温时间从 180min 延长至 210min，产品金属化率 ηm 和富钛料的 TiO₂品位显著提高，延长至 240min 变化不明显，所以高温还原时间选择 210min 合适 。在 C/Fe 为 2.2、高温还原时间 210min 条件下，填充率从 16% 提高到 20%，产品金属化率和富钛料的 TiO₂品位均明显提高，故填充率以 20% 为宜 。通过这些优化试验，确定了适宜的工艺参数，为高效制取富钛料提供了保障。

  (二)球团对比试验结论

  为对比预热球团和冷固结球团的还原效果并验证小试结果，进行了对比试验。在 C/Fe、高温还原时间、还原温度和填充率相同条件下，两种球团还原效果差异显著。预热球团的金属化率 ηm 和富钛料的 TiO₂明显高于冷固结球团。冷固结球团高温时间达 420min 时，才与预热球团还原 180min 的效果接近，但富钛料 TiO₂品位未达 74% 。这表明钛精矿冷固结球团还原效果远不及预热球团，且达到相同还原效果所需时间长得多，因此选取预热球团更为合适，进一步验证了小试结果的准确性。

  四、总结

  新工艺成功开发，关键在于采用新开发的添加剂 KS 和预热球团技术。添加剂 KS 大幅降低还原温度，促进钛铁矿还原，强化 Fe/Ti 在磨选过程中的分离，预热球团技术进一步增强了添加剂的作用。与电炉法相比，新工艺以劣质煤为能耗，电耗少、成本低、投资省，不存在还原剂污染成品问题，设备均为常规设备，工艺可靠且易于推广。

  在添加剂 KS 用量 5%、粘结剂用量 1%，球团经 700℃预热 15min 后在 1100℃还原的条件下，适宜的 C/Fe 为 2.2 左右，高温还原时间≥210min，填充率 20% 左右 。在此条件下，所得钛精矿金属化球团的金属化率 ηm>92%，经破碎磨矿磁选，得到富钛料 TiO₂>74%，回收率 > 90%，磁性物 TFe>81%，回收率 > 86%，磁性物可供炼钢及粉末冶金使用 。该新工艺为攀西钛精矿的综合利用开辟了新的可行途径，有望推动我国钛工业朝着更高效、更经济、更环保的方向发展。

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