钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法及钛精矿冶炼钛渣方法

摘要

本发明涉及一种钛精矿还原冶炼钛渣品位的确定方法，特别适用于大型钛渣冶炼电炉工艺。本发明提供一种钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法，包括以下步骤：a采用钛精矿冶炼钛渣，假定所选钛精矿用来冶炼品位分别为70-85％之间不同值的钛渣；b根据步骤a中假定钛渣品位预估钛渣中FeO和Ti

说明书

技术领域

本发明涉及一种钛精矿还原冶炼钛渣品位的确定方法，特别适用于大型钛渣冶炼电炉工 艺。

背景技术

钛渣冶炼行业在国内迅速发展，但普遍技术落后。目前国内在熔炼工艺的技术和 经济合理性，主要集中体现在钛渣品位的选择上，经济电耗的钛渣品位需通过控制FeO 含量来实现，而实际冶炼过程并未按此操作。由于采用不同矿种冶炼相同品位钛渣， 其FeO含量不尽相同，FeO含量的高低直接关系到钛渣冶炼的技术经济指标，因此冶 炼电耗也不同。国外先进钛渣冶炼技术一直对外严格保密。钛渣冶炼过程中FeO含量 存在着“经济临界点”，如果低于“经济临界点”的钛渣，电耗将随之急剧升高，这对一定 的输入功率来说也对应着电炉产能的降低，且其操作难度增大。

另外，钛渣中合适的FeO含量与挂渣层维护密切相关，FeO含量过高，产生的泡 沫渣品位低、流动性好，反而会冲刷掉原有的挂渣层；而FeO含量过低，焦炭与钛渣 反应缓慢，达不到适宜的泡沫化程度，难以实现挂渣目的。

可见，合适的FeO含量能保证与之相应的经济钛渣品位，节省多余时间和电能，以达 到降本增效的目的。因此，如果在采用钛精矿还原冶炼钛渣时，如果能预先估计钛渣中FeO 含量，进而得到冶炼钛渣所需电耗，对采用钛精矿冶炼何种品位的钛渣具有至关重要的指导 作用，从而能够有效地选择经济电耗的钛渣品位，进而降低冶炼成本，这尤其适用于大型钛 渣冶炼电炉。

发明内容

本发明针对上述现状，提供一种钛精矿还原冶炼钛渣品位的确定方法，所得方法能够有 效地评估某一特定的钛精矿及还原剂适于冶炼哪一品位的钛渣。

本发明的技术方案：

本发明提供一种钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法，包括以下步骤：

a、采用钛精矿还原冶炼钛渣，假定所选钛精矿用来冶炼品位分别为70-85％之间不同值 的钛渣；

b、根据步骤a中假定钛渣品位预估不同品位钛渣中FeO的含量，预估方法为：

1)分析检测所选钛精矿及所选还原剂灰分中TiO₂、FeO、Fe₂O₃、MnO、MgO、CaO、 SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、V₂O₅的含量；

2)预估所选钛精矿冶炼得到的钛渣中杂质氧化物M_xO_y的含量，记为M_xO_y％，采 用式1分别计算钛渣中M_xO_y的含量：

M_xO_y含量＝(所选钛精矿和所选还原剂灰分中M_xO_y的含量×M_xO_y的入渣率×假定钛 渣品位)/(钛精矿品位×TiO₂的收率)   (1)

式1中，M_xO_y为钛渣中杂质氧化物的通式，M为Fe、Mn、Mg、Ca、Si、Al、Cr 或V元素中的一种，1≤x≤5，1≤y≤5；

式1中，所选钛精矿和所选还原剂灰分中M_xO_y的含量由步骤1测得，假定钛渣品 位为步骤a中所假定的冶炼钛渣品位，M_xO_y的入渣率分别为：MgO93.62％、 MnO87.21％、CaO97.1％、V₂O₅82％、Al₂O₃91.5％、SiO₂71.6％、Cr₂O₃100％；钛精矿品 位为步骤1所得的TiO₂的含量；TiO₂的收率为97％，

3)预估钛渣中FeO的含量，采用式2-6进行计算：

(％Ti₂O₃)eq＝(％Ti₂O₃)+(M_Ti2O3/M_V2O5)(％V₂O₅)+(M_Ti2O3/M_Cr2O3)(％Cr₂O₃)+(M_Ti2O3/ M_Al2O3)(％Al₂O₃)   (2)

(％Ti₂O₃)eq＝-2.0737(％FeO)eq+0.64527   (3)

(％TiO₂)eq＝(％TiO₂)+(2M_Ti/M_Ti2O3)×(M_TiO2/M_Ti)(％Ti₂O₃)   (4)

(％FeO)eq+(％Ti₂O₃)eq+(％TiO₂)＝100％   (5)

(％FeO)eq＝(％FeO)+(M_FeO/M_MgO)(％MgO)+(M_FeO/M_MnO)(％MnO)+(M_FeO/M_CaO)(％Ca O)+(M_FeO/M_SiO2)(％SiO₂)/2   (6)；

式中，(％Ti₂O₃)eq、(％FeO)eq分别表示Ti₂O₃、FeO的等效含量，(％TiO₂)eq表示 步骤a中假定的钛渣的品位；M_Ti、M_TiO2、M_Ti2O3、M_V2O5、M_Cr2O3、M_Al2O3、M_FeO、 M_MgO、M_MnO、M_CaO、M_SiO2分别为Ti及各氧化物的摩尔质量；％V₂O₅、％MgO、％MnO、 ％Cr₂O₃、％Al₂O₃、％CaO、％SiO₂为步骤2所得钛渣中各氧化物的含量，％Ti₂O₃、％FeO 分别表示钛渣中Ti₂O₃和FeO的含量；本发明中，无特殊指明，各氧化物的含量均指其 质量含量；

c、根据假定钛渣品位及步骤b所得％Ti₂O₃和％FeO(即Ti₂O₃和FeO的含量)，预估所选 钛精矿冶炼钛渣所需电耗，预估方法为：

采用式7确定钛精矿冶炼钛渣所需电耗：

所选钛精矿冶炼钛渣所需电耗＝理论吨钛渣电耗/电炉电效率   (7)

式7中，电炉电效率由冶炼设备和冶炼工艺确定；

式7中，理论吨钛渣电耗采用式8计算：

理论吨钛渣电耗＝钛渣升温吸收热量Q₁+铁水升温吸收热量Q₂+还原反应热Q₃   (8)

Q₁、Q₂和Q₃分别采用式9-11得到：

钛渣升温吸收热量Q₁：

式9中：А₁–钛渣质量kg；C_p·q–钛渣比热，取值为0.27142kcal/kg.℃；

t–钛渣出渣温度，为1680-1700℃；λq–熔化热，取值为198.6367kcal/kg；

铁升温吸收热量Q₂：

$Q_2=A_2·[C_{p_1·q}·t_1+{\lambda }_q+C_{p_2·q}·(t_2-t_1)]---\left(10\right)$

式10中：А₂-铁质量，铁质量/A₁＝0.46，kg；С_p1·q-固态铁比热，取值为0.11096kcal/kg.℃； C_p2·q-液态铁比热，取值为0.18526kcal/kg.℃；λq–熔化热，取值为67.2754kcal/kg；t₂-出铁 温度，为1470-1520℃；t₁-铁熔化温度，取值为1250℃；

还原反应热Q₃：

Q₃＝FeO所需还原反应热+Fe₂O₃所需还原反应热+TiO₂所需还原反应热   (11)

FeO所需还原反应热、Fe₂O₃所需还原反应热、TiO₂所需还原反应热的确定方式为：

所选钛精矿还原冶炼钛渣过程中，还原反应及反应热如式12-14，根据所选钛精矿成分 和吨钛渣矿耗，结合式13确定Fe₂O₃所需还原反应热，吨钛渣矿耗等于钛渣品位/(钛精矿品 位×TiO₂的收率)；根据钛精矿成分和吨钛渣矿耗，以及步骤b得到的钛渣中FeO含量，结合 式12确定FeO所需还原反应热；根据步骤b得到的钛渣中Ti₂O₃的含量，将Ti₃O₅等效为TiO₂和Ti₂O₃，通过Ti₂O₃含量进而推算出Ti₃O₅含量，结合式14确定TiO₂所需还原反应热；

FeO+C＝Fe+CO   ΔН＝158.49kJ/mol   (12)

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO   ΔН＝490.02kJ/mol   (13)

3TiO₂+C＝Ti₃O₅+CO   ΔН＝264.52kJ/mol   (14)

d、根据步骤c所得电耗，再结合所选钛精矿的市场价格，选择综合成本最低(即电耗与 原料价格综合比较后成本最低的)的钛渣品位进行冶炼。

优选的，上述步骤b中，式7中的电炉效率的确定方式为：采用现有冶炼工业和现有的 冶炼设备对某一钛精矿进行冶炼，冶炼完成后得到该冶炼设备的电炉电效率；当步骤a使用 相同的冶炼工业和设备冶炼，所选钛精矿不同，那么两者的电炉电效率相同。

采用现有冶炼工业和现有的冶炼设备对某一钛精矿进行冶炼，冶炼完成后得到该设备的 电炉效率；而步骤a中使用相同的冶炼工业和设备冶炼，仅仅是所选钛精矿不同时，两者的 电炉效率相同。

更优选的，上述步骤b中，采用25～30MW交流电炉冶炼，式7中的电炉效率为56％。

本发明还提供一种钛精矿还原冶炼钛渣的方法，首先按照上述钛精矿冶炼钛渣品位的确 定方法确定冶炼钛渣的品位，再按照确定钛渣品位时所假定的原料配比称料进行还原冶炼得 到钛渣。

有益效果：

本发明提供的钛精矿冶炼钛渣品位的确定方法，可实现：在采用某些钛精矿还原冶炼钛 渣时，能预先估计所选钛精矿冶炼某一品位钛渣时所得钛渣中FeO含量和Ti₂O₃含量，进而 得到冶炼该品位钛渣所需电耗，再结合所选钛精矿等的市场价格，综合评估采用该种矿冶炼 哪种品位的钛渣其综合成本最低，从而能够有效地选择经济电耗的钛渣品位，进而降低冶炼 成本，这尤其适用于大型钛渣冶炼电炉。

具体实施方式

本发明提供一种钛精矿还原冶炼钛渣品位的确定方法，具体为：

1、钛精矿成分主要有TiO₂、FeO、Fe₂O₃、MnO、MgO、CaO、SiO₂、Al₂O₃、Cr₂O₃、 V₂O₅，以及还原剂灰分中杂质氧化物主要有CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃，根据(％FeO)eq， (％Ti₂O₃)e_q和(％TiO₂)总和折合为100％方法，其中认定(％TiO₂)以Ti⁴⁺形式存在渣 中，以TiO₂形式表示，将二价离子(Ca²⁺、Mg²⁺、和Mn²⁺)和四价离子Si⁴⁺一半等效 为Fe²⁺，和三价离子(Al³⁺、Cr³⁺和V³⁺)代替Ti³⁺，具体(％FeO)eq和(％Ti₂O₃)eq，如 下：

(％FeO)eq＝(％FeO)+(M_FeO/M_MgO)(％MgO)+(M_FeO/M_MnO)(％MnO)+(M_FeO/M_CaO)(％C aO)+(M_FeO/M_SiO2)(％SiO₂)/2

(％Ti₂O₃)eq＝(％Ti₂O₃)+(M_Ti2O3/M_V2O5)(％V₂O₅)+(M_Ti2O3/M_Cr2O3)(％Cr₂O₃)+ (M_Ti2O3/M_Al2O3)(％Al₂O₃)

其中M_i为氧化物i的摩尔质量，(％FeO)、(％MgO)、(％MnO)、(％Cr₂O₃)、(％Ti₂O₃)、 (％Al₂O₃)、(％SiO₂)为钛渣中氧化物含量质量百分比。

另外，使用不同矿(％FeO)eq和(％Ti₂O₃)eq存在一定线性关系，其方程如下：

(％Ti₂O₃)eq＝-2.0737(％FeO)eq+0.64527。

根据钛精矿和还原剂杂质元素成分及用量，结合杂质元素入渣率，计算出钛渣中 杂质元素成分含量，接着确定所冶炼钛渣品位(％TiO₂)eq，即钛渣中Ti⁴⁺与(％Ti₂O₃)中 Ti³⁺总量之和，接着根据等效法，认为(％FeO)eq，(％Ti₂O₃)eq和(％TiO_2-钛渣中二氧化 钛的含量)总和折合为100％，并根据钛渣中杂质元素成分含量计算出(％FeO)eq和 (％Ti₂O₃)eq方程，结合(％FeO)eq和(％Ti₂O₃)eq线性关系，即 (％TiO₂)eq＝(％TiO₂)+n(％Ti₂O₃)，n为1.11，最终计算出冶炼钛渣品位为70～85％中FeO 含量和Ti₂O₃含量。

(2)根据公式理论吨渣电耗＝渣升温吸收热量Q₁+铁水升温吸收热量Q₂+还原反应热Q₃， 电炉电效率＝理论吨渣电耗/估算炉前吨渣电耗，其电炉效率的确定方式为：采用现有冶炼工 业和现有的冶炼设备对某一钛精矿进行冶炼，冶炼完成后得到该设备的电炉效率；而步骤a 中使用相同的冶炼工业和设备冶炼，仅仅是所选钛精矿不同时，两者的电炉效率相同，由此 计算出冶炼钛渣品位为70～85％中FeO含量所需理论电耗。

(3)通过不同FeO含量下判断选择适合经济电耗的钛渣品位，由此方法能及时制 定生产经济合适品位钛渣的冶炼操作制度，可以降低电耗同时减少更换矿种后调整时 间。

实施例1

该方法在攀枝花某钛渣冶炼单位25500kVA钛渣冶炼电炉上采用60％云矿配加40％攀矿 方法进行冶炼品位为74％、80％钛渣。首先根据云矿、攀矿和焦丁成分，矿/还原剂配比为 100:12，按等效法和物料平衡原理计算出冶炼TiO₂含量为74％，FeO为11.7％；冶炼TiO₂含 量为80％，FeO为5.6％；然后根据公式理论吨渣电耗＝渣升温吸收热量+铁水升温吸收热量+ 还原反应热，电炉电效率＝理论吨渣电耗/估算炉前吨渣电耗，电炉电效率为56％；由此计算 出：冶炼74渣，炉前吨渣电耗为2447.23kWh，冶炼80渣，吨渣电耗为2676.97kWh；即冶 炼74渣较80渣电耗更少，再结合冶炼时云矿与攀矿的市场价格，最终确定冶炼哪种品位的 钛渣，如根据2012年市场价格来看，云矿配加攀矿冶炼74渣价格方面也优于80渣；因此选 择采用云矿加攀矿在攀枝花该钛渣冶炼单位该冶炼路上冶炼品位为74渣。再按照上述原料配 比称取原料进行还原冶炼74钛渣，从而实现了节省成本的目的；若采用单独冶炼74渣、80 渣后再进行比较，那么既浪费了冶炼80渣的时间，又浪费了电耗、原料、人工等。

上述实施例中具体计算过程如下：

(1)％FeO和％Ti₂O₃的计算

钛精矿化学成分％

钛矿 TiO₂FeO Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃CaO MgO MnO V₂O₅Cr₂O₃攀矿 46.39 35.06 5.5 3.88 1.247 0.883 5.47 0.677 0.1 0.01 云矿 45.83 34.98 11.89 2.72 1.17 0.370 0.1 1.11 0.197 0.035

焦丁化学成分％

成分 固定碳 挥发份 灰分 *TFe *CaO *MgO *SiO₂*Al₂O₃焦碳 85.58 1.4 13.42 6.45 5.89 2.58 48.28 23.45

原料成分如下：

由于矿中SiO₂含量少，没有考虑SiO₂还原，而在冶炼钛渣中MgO、Al₂O₃、Cr₂O₃、 MnO等杂质基本不还原，并且这些杂质进入钛渣相是一定的。根据生产和冶炼经验， 矿和还原剂中杂质成分入渣率为MgO93.62％、MnO87.21％、CaO97.1％、V₂O₅82％、 Al₂O₃91.5％、SiO₂71.6％、Cr₂O₃含量较低认为全部进入渣相，由此计算出钛渣中各杂 质元素成分如下：按公式

钛渣中各杂质元素成分含量＝矿和还原剂中杂质元素成分含量×入渣率×钛渣品位 /(钛精矿品位×TiO₂的收率)，TiO₂的收率为97％。

冶炼74渣，钛渣品位为74％，根据矿/还原剂为100:12，钛渣中杂质氧化物计算如下：

(％MgO)＝2.3％×0.9362×74％/(46.05％×97％)＝3.55％

(％MnO)＝0.94％×0.8721×74％/(46.05％×97％)＝1.35％

(％CaO)＝0.7％×0.971×74％/(46.05％×97％)＝1.08％

(％V₂O₅)＝0.16％×0.82×74％/(46.05％×97％)＝0.21％

(％Cr₂O₃)＝0.025％×74％/(46.05％×97％)＝0.0414％

(％Al₂O₃)＝1.67％×0.915×74％/(46.05％×97％)＝2.39％

(％SiO₂)＝4.16％×0.716×74％/(46.05％×97％)＝4.7％

由此列出方程式①、②、③、④、⑤、⑥如下：

(％FeO)eq＝(％FeO)+(72/40)×3.55％+(72/71)×1.35％+(72/56)×1.08％+(72/60)×4.7％/2＝(％FeO)+ 11.97％   ①

(％Ti₂O₃)eq＝(％Ti₂O₃)+(144/182×0.21％+(144/152)×0.0414％+(144/102)×2.39％＝ (％Ti₂O₃)+3.59％   ②

(％FeO)eq+(％Ti₂O₃)eq+(％TiO₂)＝100％   ③

(％Ti₂O₃)eq＝-2.0737(％FeO)eq+0.64527   ④

(％TiO₂)eq＝(％TiO₂)+(96/144)×(80/48)(％Ti₂O₃)＝(％TiO₂)+1.11(％Ti₂O₃)   ⑤

(％TiO₂)eq＝74％   ⑥

由上面方程式所得：TiO₂含量为74％，FeO为11.7％，Ti₂O₃含量为11.78％；同理冶炼TiO₂含量为80％，FeO为5.6％；Ti₂O₃含量为22.16％。

(2)冶炼钛渣品位为74％、80％中FeO含量所需炉前电耗

1)渣升温吸收热量为Q₁

式中:А–渣质量kg；Ср.q–渣比热,kcal/kg.℃.取值为0.27142，t–钛渣出渣温度为1680℃；

λq–熔化热,kcal/kg.取值为198.6367。

那么生产1吨钛渣，渣升温吸收热量为：

Q₁＝1000·(0.27142·1680+198.6367)＝654622.3000kcal＝2740772.6456kJ

2)铁升温吸收热量为Q₂

Q₂＝A·[Сp₁·q·t₁+λ·q+Cp₂·q·(t₂-t₁)]

式中:А-铁质量,kg；Ср.₁q-固态铁比热,kcal/kg.℃.取值为0.11096；Ср.₂q-液态铁比热,kcal/kg.℃. 取值为0.18526；λq–熔化热,kcal/kg.取值为67.2754；t₂-出铁温度，1470℃；t₁-铁熔化取值为 1250℃；

那么生产1吨钛渣，铁升温吸收热量为：

Q₂＝463.4167·[0.11096·1250+67.2754+0.18526·(1470-1250)]＝114360.3976kcal＝478804.1127kJ

3)还原反应热Q₃

由于矿中SiO₂含量少，没有考虑SiO₂还原，而在冶炼钛渣中CaO、MgO等杂质基本不 还原，所以还原过程中考虑主要反应为FeO的还原、Fe₂O₃的还原和TiO₂的还原，即：

FeO+C＝Fe+CO   ΔН＝158.49kJ/mol   (1)

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO   ΔН＝490.02kJ/mol   (2)

3TiO₂+C＝Ti₃O₅+CO   ΔН＝264.52kJ/mol   (3)

根据已知钛精矿成分和吨渣矿耗，以及已计算出的钛渣中FeO和Ti₂O₃成分，另外，一 般将Ti₃O₅等效为TiO₂和Ti₂O₃，通过计算出钛渣中Ti₂O₃成分进而推算出Ti₃O₅，根据上面提 到化学反应方程式(1)、(2)、(3)，并计算出所需还原反应热。

所选钛精矿还原冶炼钛渣过程中，根据所选钛精矿成分和吨钛渣矿耗(等于钛渣品位/(钛 精矿品位×TiO₂的收率))，结合式2确定Fe₂O₃所需还原反应热(冶炼钛渣时，Fe₂O₃被认为全 部还原为Fe，钛渣中不含Fe₂O₃)；根据钛精矿成分和吨钛渣矿耗，以及前面得到的钛渣中FeO 的含量(实际参加反应的FeO的含量＝矿中FeO的含量-钛渣中FeO的含量)，结合式1确定FeO 所需还原反应热；根据前面得到的钛渣中Ti₂O₃的含量，将Ti₃O₅等效为TiO₂和Ti₂O₃，通过 Ti₂O₃含量进而推算出Ti₃O₅含量，结合式3确定TiO₂所需还原反应热。

进而计算出：冶炼74渣，其炉前吨渣电耗为2447.23kWh，冶炼80渣，其炉前吨渣电耗 为2676.97kWh.

实施例2

该方法在攀枝花某钛渣冶炼单位25500kVA钛渣冶炼电炉上采用莫矿进行冶炼品位为 80％、85％钛渣。首先根据莫矿成分和干馏煤成分，配比为100:12，按等效法和物料平衡原 理，计算出冶炼TiO₂含量为80％，FeO为15％左右，冶炼TiO₂含量为85％，FeO为10％左 右，然后根据公式理论吨渣电耗＝渣升温吸收热量+铁水升温吸收热量+还原反应热,电炉电效 率＝理论吨渣电耗/估算炉前吨渣电耗，电炉电效率为56％，由此计算出：冶炼80渣，炉前吨 渣电耗为2542.96kWh，冶炼85渣，吨渣电耗为2734.59kWh，虽然采用莫矿冶炼80渣比85 渣电耗低，但若按2012年莫矿和80渣以及85渣市场价格来看，并核算出其两者的生产成本 进行对比，最终确定采用莫矿冶炼85渣要优于80渣。

计算过程如下：

(1)(％FeO)计算

钛精矿化学成分％

钛矿 TiO₂FeO Fe₂O₃SiO₂Al₂O₃CaO MgO MnO V₂O₅Cr₂O₃莫矿 50.21 24.55 20.47 1.61 0.58 0.11 0.18 1.55 微量 0

无烟煤化学成分％

成分 固定碳 挥发份 灰分 *TFe *CaO *MgO *SiO₂*Al₂O₃无烟煤 89.56 6.28 4.16 8.77 2.21 2.8 46.88 27.83

原料成分如下：

由于矿中SiO₂含量少，没有考虑SiO₂还原，而在冶炼钛渣中MgO、Al₂O₃、Cr₂O₃、 MnO等杂质基本不还原，并且这些杂质进入钛渣相是一定的。根据生产和冶炼经验， 矿和还原剂中杂质成分入渣率为MgO93.62％、MnO87.21％、CaO97.1％、V₂O₅82％、 Al₂O₃91.5％、SiO₂71.6％、Cr₂O₃含量较低认为全部进入渣相，由此计算出钛渣中各杂 质元素成分如下：按公式杂质元素成分含量＝矿和还原剂中杂质元素成分含量×入渣率× 钛渣品位/(钛精矿品位×TiO₂的收率)，TiO₂的收率一般97％。

冶炼85渣，钛渣品位为85％，根据矿/还原剂为100:12，钛渣中杂质氧化物计算如下：

(％MgO)＝0.19％×0.9362×85％/(50.21％×97％)＝0.32％

(％MnO)＝1.55％×0.8721×85％/(50.21％×97％)＝2.36％

(％CaO)＝0.12％×0.971×85％/(50.21％×97％)＝0.21％

(％V₂O₅)＝0％

(％Cr₂O₃)＝0％

(％Al₂O₃)＝1.15％×0.915×85％/(50.21％×97％)＝1.15％

(％SiO₂)＝2.3％×0.716×85％/(50.21％×97％)＝2.3％

由此列出方程式①、②、③、④、⑤、⑥如下：

(％FeO)eq＝(％FeO)+(72/40)×0.32％+(72/71)×2.36％+(72/56)×0.21％+(72/60)×2.3％/2＝(％FeO)+ 4.6％   ①

(％Ti₂O₃)eq＝(％Ti₂O₃)+(144/102)×1.15％＝(％Ti₂O₃)+1.62％   ②

(％FeO)eq+(％Ti₂O₃)eq+(％TiO₂)＝100％   ③

(％Ti₂O₃)eq＝-2.0737(％FeO)eq+0.64527   ④

(％TiO₂)eq＝(％TiO₂)+(96/144)×(80/48)(％Ti₂O₃)＝(％TiO₂)+1.11(％Ti₂O₃)   ⑤

(％TiO₂)eq＝85％   ⑥

由上面方程式所得：TiO₂含量为80％，FeO为16％，冶炼TiO₂含量为85％，FeO为12％。

(2)冶炼钛渣品位为80％、85％中FeO含量所需炉前电耗

1)渣升温吸收热量为Q₁

式中:А–渣质量kg；Ср.q–渣比热,kcal/kg.℃.取值为0.27142；t–钛渣出渣温度为1700℃； λq–熔化热,kcal/kg.取值为198.6367。

生产1吨钛渣，渣升温吸收热量为：

Q₁＝1000*(0.27142*1700+198.6367)＝2763500.27KJ

2)铁升温吸收热量为Q₂

Q₂＝A·[Сp₁·q·t₁+λ·q+Cp₂·q·(t₂-t₁)]

式中:А-铁质量,kg；Ср.₁q-固态铁比热,kcal/kg.℃.取值为0.11096；Ср.₂q-液态铁比热, kcal/kg.℃.取值为0.18526；λq–熔化热,kcal/kg.取值为67.2754；t₂-出铁温度,℃，出铁温度为 1520℃；t₁-铁熔化温度,℃，取值为1250℃；

生产1吨钛渣，铁升温吸收热量为：

Q₂＝463.42*[0.11096*1250+67.2754+0.18526*(1520-1250)]＝496694.7KJ

3)还原反应热Q₃

由于矿中SiO₂含量少，没有考虑SiO₂还原，而在冶炼钛渣中CaO、MgO等杂质基本不 还原，所以还原过程中考虑主要反应为FeO的还原、Fe₂O₃的还原和TiO₂的还原，即：

FeO+C＝Fe+CO   ΔН＝158.49kJ/mol   (1)

Fe₂O₃+3C＝2Fe+3CO   ΔН＝490.02kJ/mol   (2)

3TiO₂+C＝Ti₃O₅+CO   ΔН＝264.52kJ/mol   (3)

根据已知钛精矿成分和吨渣矿耗(等于钛渣品位/(钛精矿品位×TiO₂的收率))，以及已计 算出的钛渣中FeO和Ti₂O₃成分，另外，一般将Ti₃O₅等效为TiO₂和Ti₂O₃，通过计算出钛渣 中Ti₂O₃成分进而推算出Ti₃O₅，根据上面提到化学反应方程式(1)、(2)、(3)，并计算出所 需还原反应热。

由此计算出：冶炼80渣，炉前吨渣电耗为2542.96kWh，冶炼85渣，吨渣电耗为 2734.59kWh。

实施例2中，采用本发明的确定方法与单独采用两条生产线分别冶炼85渣和80渣后计 算得到的电耗数值趋势基本相同。可见，本发明的方法可实现：在采用某些钛精矿还原冶炼 钛渣时，能预先估计所选钛精矿应冶炼哪一品位的钛渣时生产成本最低，从而指导大型钛渣 冶炼电炉进行冶炼钛渣。