富钛料车间设计(design of rich titaniferous material shop)

以钛铁矿为原料，采用酸浸或电炉熔炼等工艺生产人造金红石和钛渣产品的海绵钛厂车间设计。富钛料与天然金红石均是海绵钛厂氯化车间及钛白粉厂的工业原料。但在硫酸法钛白粉厂用钛渣作原料时，需用酸溶性钛渣。此外，人造金红石亦用于生产电焊条涂料。

产品品种钛渣和人造金红石可作为商品，也是生产四氯化钛的原料，制取四氯化钛的钛渣粒度为+80～+120目占80%以上。

工艺流程选择富钛料工业生产方法有电炉法、酸浸法和锈蚀法等。电炉法生产的产品为钛渣，副产品为半钢。电炉法具有生产流程短，产能大，“三废”易处理等优点，属于火法生产。酸浸法和锈蚀法生产的产品为人造金红石，副产品为铁红。酸浸法采用盐酸或硫酸浸出钛铁矿，可有效地除去矿石中的大部分杂质，获得高品位的产品。盐酸可循环使用，但工艺流程长，设备腐蚀较严重，“三废”治理较复杂。锈蚀法用低质煤作还原剂，用稀氯化铵或稀盐酸作锈蚀剂，生产成本低。但不适于处理钙、镁含量高的钛铁矿。两法的副产品——铁红均未合理利用。至20世纪80年代止，中国海绵钛厂设计均选用电炉法，即将钛铁矿与适量的碳还原剂混合，使矿中氧化铁还原为金属铁，二氧化钛和低价钛化合物富集在渣中，获得金属铁(半钢)和钛渣。其工艺流程见图。辅助材料为还原剂(石油焦或无烟煤)和粘结剂(沥青或纸浆废液)。其原料——钛铁矿粒度为0.369mm到0.079mm。石油焦粒度组成为：(0.246～0.11)mm占50%；小于0.11mm占50%。沥青软化点为75～95℃，粒度小于15mm。

电弧炉熔炼用原料有粉料和团料之分。粉料熔炼不加粘结剂制团，流程简单，但粉尘大，能耗高，产品中二氧化钛含量低2%～4%。团块料熔炼的主要工序有配料、混捏和制团。炉料的实际含碳量与计算的含碳量相比，允许误差为士2%。

电弧炉产出的炉前渣夹杂有5%～12%的金属铁，通常采用破碎和磁选方法除去。设计常用的工艺为三级破碎——颚式破碎机破碎、反击式破碎机破碎和球磨机破碎，各级破碎之间均用磁选机选铁。成品经检验合格后，作为氯化车间的原料。

设备选择钛渣生产用主要设备有电弧炉、混捏机和制团机等。电弧炉有敞开式和密闭式两种。炉型有圆形与矩形之分。一般选用密闭式电弧炉。熔炼时要预先使炉子内壁生成一定量的渣层，以保护炉衬。设计时，要考虑炉膛挂渣因素。电弧炉的电极可用石墨或自焙炭素电极。根据炉况升降电极，调节电流强度，保持负荷平衡与平稳炉内温度。

电弧炉额定容量按下列公式计算：

式中W为电弧炉额定容量，kV•A；cosφ为功率因数，取0.85；K₁为炉子出渣停电系数，取0.85；K₂为炉子检修系数，取0.8；K₃为变压器时间利用系数，取0.8；t为年工作小时数，取8760h；N为单位产品炉前电耗，取2800～3200kw•h；Q为电弧炉的年生产能力，t/a。

电弧炉采用矿热炉变压器，额定功率为炉子额定功率的1.15～1.2倍。其它设备按电弧炉能力配套选择。

车间配置电炉法钛渣车间有原料库、配料、钛渣

破碎、电炉熔炼和生铁堆场等部分。电炉变压器尽量靠近电炉，减少短冈损失。要有足够场地，以供钛渣冷却和破碎、半钢块处理及临时堆场所需。半钢堆场要设在运输方便的地方。

主要技术指标每吨钛渣(TiO292%～94%)的单耗为: