硅碳棒電爐冶煉欽渣的基本原理
密閉式硅碳棒電爐冶煉欽渣法是當(dāng)今世界最先進(jìn)的方法,它主要有兩種方式,一種是交流硅碳棒電弧爐,另一種則是直流硅碳棒電弧爐。直流硅碳棒電爐冶煉欽渣,是用碳質(zhì)還原劑(無煤、石油焦、冶金焦等)對(duì)欽鐵礦進(jìn)行選擇性還原以除去大部分鐵,使欽進(jìn)人渣中富集,從而產(chǎn)出欽渣和生鐵(半鋼)兩種產(chǎn)品。該法工藝簡潔,流程短,效率高,裝備水平和自動(dòng)化程度高,煙氣凈化后可以回收利用,對(duì)環(huán)境無污染。據(jù)了解,目前有兩家公司采用直流硅碳棒電爐冶煉欽渣,即南非的Namakawa公司和Tinco:公司,他們采用的原料都為砂礦,產(chǎn)品欽渣品位TiOz%高于85%,產(chǎn)量分別為23. 5萬1/a和IO萬t/a2。其中Namakwa公司采用Mintek直接轉(zhuǎn)移等離子弧熔煉工藝生產(chǎn)欽渣,使用直流空心電極硅碳棒電爐,容量為36 OOOkVA,據(jù)稱其經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)超過世界著名欽渣企業(yè)。直流硅碳棒電爐冶煉欽渣是近十多年才發(fā)展起來的新技術(shù),目前在我國還未見報(bào)道,為了提升我國欽渣冶煉的整體水平,云南冶金集團(tuán)總公司已經(jīng)引進(jìn)了此技術(shù),預(yù)計(jì)將在2008年下半年投產(chǎn),因此研究直流硅碳棒電爐冶煉欽渣的反應(yīng)機(jī)理具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。本文主要討論直流硅碳棒電爐冶煉欽渣時(shí)的基本反應(yīng),從理論上分析欽元素的分配,并用試驗(yàn)結(jié)果加以驗(yàn)證。
一般認(rèn)為,硅碳棒電爐冶煉欽渣時(shí),采用碳作為還原劑,爐內(nèi)主要發(fā)生如下反應(yīng)困:直流硅碳棒電爐冶煉欽渣中欽的分配直流硅碳棒電爐冶煉欽渣時(shí),欽鐵礦與碳按一定比例從空心電極中加人硅碳棒電弧爐中,由于爐內(nèi)溫度很高,欽鐵礦從常溫下迅速升溫到一定的溫度,然后逐步升溫直至穩(wěn)定到2 000 K左右。在冶煉高溫下,Ti02 , Ti305 ,Ti203 ,Ti0都能生成,但由于碳在熔體中氧化物的反應(yīng)具有難易的區(qū)別,易還原氧化物的存在會(huì)抑制難還原氧化物的還原。在低溫時(shí),欽鐵礦中的赤鐵礦將最先被還原成金屬鐵。由于生成Ti02與FeTi2 0,的開始反應(yīng)溫度分別為1 186K和1 194K,在碳量相對(duì)較少的情況下反應(yīng)生成FeTi2 OS,配料時(shí)加人的碳是過量的并且升溫迅速,在碳過量的情況下進(jìn)而生成Ti02,故反應(yīng)大量生成Ti02,而幾乎不生成FeTi3 OS。http://www.wpa-net.com/
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