攀枝花市万吨年高钛渣项目可研.docx
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攀枝花市万吨年高钛渣项目可研
攀枝花市12万吨/年高钛渣项目可研
1.总论
1.1项目的来源及背景
我国四川省的攀枝花市西昌地区，蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿。
在已探明的储量中，攀西地区钛资源的储量达8.7亿吨（以二氧化钛计）占全国的90.5%，占世界的35%。
但在钛资源的利用上，我国与先进工业国家仍然存在较大差距。
如：
钛渣产量不足世界产量的4%，海绵钛产能占世界的5%左右。
2007年全国钛白粉的总产量达到大约100万t，超过年初预计的95～98万t，创造了我国钛白工业历史上年产量实现百万吨规模的新纪录。
但却大部分为低档的硫酸法钛白，远远满足不了我国经济飞速发展的需要，我国每年都要进口高档钛白。
我国钛白粉工业近年在发展以金红石型为代表的高端产品方面进行了不懈的努力，有十多家企业生产金红石型产品。
行业前6名生产商的产品全部是金红石型或者以金红石型产品为主。
2006年全国金红石型产品首次超过30万t，并连续2年比上年增长8万t;2007年金红石型产品首次突破40万t，比上年净增近10万t。
尽管如此，金红石型产品也还只占钛白粉总产量的35.3%，距国际上85%～90%的比例还有较大差距。
由此可见，我国在钛资源的利用上，无论是钛渣、钛材还是钛白都与钛工业发达国家存在着很大的差距。
由于目前世界范围适合氯化法技术的高品位天然金红石原料供应有限，每年仅41万t左右，因此适合氯化法的富钛料需求极大，实现富钛料大型化生产对发展中国金属钛和钛白粉工业具有决定性的意义。
要提高我国钛资源的利用水平，建设富钛料的生产线是重要环节，是生产海绵钛及氯化法钛白的必经之路。
我国目前的富钛料生产，仅限于供海绵钛和人造金红石生产所需的高钛渣，规模小，技术装备落后，其它富钛料的生产发展缓慢。
世界上已利用的钛资源90%以上用来生产钛白，国外的钛白生产企业，由于环保的要求，无论是硫酸法钛白还是氯化法钛白，大都使用富钛料为原料，而且规模较大。
我国钛白生产，自2001年之后已居世界第二位，2007年全国钛白粉的总产量达到大约100万t，到2010年前后中国钛白粉产能将达到约160万吨，但目前钛白生产中硫酸法比例占到98%。
原料几乎全部用钛铁矿。
国内硫酸法生产采用钛铁矿46～50%的矿，吨钛白用硫酸量4.1吨，其结果造成废酸、废水和废渣的排放量很大，对环境造成很大的压力。
为建设一个环境友好型的企业，须走国外钛白工业通常的原料路线——高钛渣为原料。
高钛渣含TiO2为78%左右，工艺流程可省去结晶、分离、浓缩等三个工段，不产生FeSO4.7H2O，废渣、废酸、废水等酌量相对减少，有利于环保和治理。
1.2研究的依据
1.2.1攀西地区有极其丰富的钛资源，占全国的90.36%。
到“十一五”末我市的钒钛磁铁矿年开采能力将超过4000万吨，年产钛精矿200万吨。
为生产高钛渣提供了充分的原料保障。
同时，丰富的水电资源为工程项目的建设提供了强有力的支撑。
1.2.2本项目根据2005年《国家发展和改革委员会办公厅批复2005年新材料高技术产业化专项项目》中新材料高技术产业化专项中“在高性能铝、钛及其钛合金材料方面，安排高性能钛及钛合金板材等三项”而提出的。
按照攀枝花市委市政府制定的2010年工业发展规划纲要的要求，预计到“十一五”末，我市将形成年产钛精矿200万吨、钛渣30～40万吨、钛白粉30～40万吨、海绵钛3.5万吨、钛材1万吨的生产能力。
为生产高钛渣提供了可靠的政策依据。
1.2.3该项目有利于资源的综合利用，能大大提高钛精矿的价值。
按照传统工艺，用钛精矿采取硫酸法制取钛白粉，其生产过程中的铁生成硫酸亚铁难以利用，造成资源浪费而且还污染环境。
但如果把利用高钛渣仍然采取硫酸法制取钛白粉，钛精矿在还原时产生的生铁可用于炼钢、铸造，钛精矿的价值将提高4-6倍。
因而走高钛渣为原料制取钛白粉是一个既符合国家产业政策，又适合攀枝花地方特色的环保型、经济型、资源综合利用型项目。
纵上所述，为充分利用攀西地区钛资源，生产高钛渣，实现资源的环保利用，形成新的经济增长点是完全可行的。
1.3建设的规模与产品方案
本项目建设12500KVA钛渣冶炼电炉4台，生产规模为年产含Ti0278%以上的高钛渣120kt/a。
副产生铁60kt/a。
结合市场情况生产含Ti0290%的氯化渣。
1.4建设的内容
（1）电炉溶炼、循环水及控制;
（2）钛渣破碎;
（3）铁水处理;
（4）原料、成品库;
（5）烟气净化;
（6）软化水站;
（7）化验室。
1.5建设的外部条件
建设用地：
本厂拟建在攀枝花市钒钛工业园区，征地100亩。
原料：
钛精矿：
项目建成后需钛精矿约222kt/a。
以我市为主，辅用云南及周边地区矿源。
石墨电极：
本项目12500KVA钛渣冶炼电炉采用石墨电极，电极直径φ550mm，需此石墨电极1440t/a左右。
我国河北、上海等省市都有许多企业在生产此类电极。
还原剂：
冶炼所用无烟煤可在攀枝花市内购买。
1.6主要技术经济指标
主要技术经济指标
序号指标名称单位数量备注
1建设规模
钛渣年产量t/a120000
生铁t/a60000
2主要设备
钛渣冶炼电炉KVA125004台
3主要原材料单耗
钛精矿t/t1.85
石墨电极t/t0.036
无烟煤t/t0.2
氧气瓶/t0.5
4主要原材料年耗量
钛精矿t/a222000
无烟煤t/a18000
石墨电极t/a1440
氧气瓶/a60000
5供电园区解决
有功功率Kw83200
年总用电量Kw.h3.0×108
6供水园区解决
7总图
厂区占地M245356
建构筑物占地M210905.45
堆场占地面积M23668.5
建筑系数%36.9
道路铺砌面积M26670
绿化占地率%15
运输量t/a421440
其中：
运入t/a241440
运出t/a18000
8建设期a2
9劳动定员
在册职工人数人320
工人人270
管理及服务人员人40
10投资及资金筹措
10.1总投资万元15000
其中：
建设投资万元12000
流动资金万元4000
11盈利能力
11.1全部投资财务内部收益率%22.3
11.2投资回收期A3.1
11.3投资利润率%32.3
11.4投资利税率%41.9
12财务状况分析
12.1资产负债率%/
2.高钛渣市场分析
2.1概况
钛渣是将钛铁矿中的Ti02进行富集后得到一种富钛料，它是生产海绵钛和钛白的原料。
世界上生产钛渣的国家，只有加拿大、南非、挪威、原苏联、日本和中国。
目前世界钛渣的生产能力约为3000kt左右，主要生产厂家有：
加拿大的QIT公司、南非的RMB公司、挪威Tinfos公司。
国内钛渣生产厂家目前主要集中在云南、贵州、四川，在云南都是利用原铁合金电炉转产钛渣，TiO2品位在90%以上，主要市场是海锦钛、氯化钛白熔盐氯化的原料，部分用作电焊条原料。
遵义钛厂6300kVA电炉生产氯化用钛渣，全部自用。
自“六五”以来国内投入了大量人力、物力针对攀枝花钛资源综合利用问题进行了长期的攻关研究工作，曾在400kVA、1800kVA、3200kVA等不同容量的电炉上进行了各种条件和参数的试验研究工作，取得了大量的科研成果，目前攀钢18万吨/年高钛渣工程一期工程已建成投产。
该工程采用了一系列新技术、新工艺、新设备，钛渣炉冶炼采用乌克兰和大连重工集团相结合的自焙电极半封闭冶炼技术，炉顶炉气、成品烟尘及原料灰尘均采用先进的除尘装备。
2008年3月份，高钛渣（酸渣）月产量突破了4000吨。
但国内钛渣（含TiO2约92%）仍无法满足国内益增长的钛白生产需要。
2.2钛白粉的生产和消费
钛白粉是一种重要的白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，是目前世界上性能最好的一种白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸、印刷油墨、化纤和橡胶等工业。
钛白粉大体可分为两类：
一类是金红石型钛白粉，耐光性非常强，适用于制造室外涂料或制品;另一类是锐钛型钛白粉，耐光性较差，主要用于制造室内涂料或制品。
2.2.1世界钛白粉概况
2006年世界钛白粉产能已由1997年的430万吨/年增加至530万吨/年，且主要集中在中国。
世界钛白粉的消费近60%用于制造涂料，21%用于生产塑料，13%用于造纸，3%用于印刷油墨，3%用于其它方面。
预计近期内世界钛白粉的需求将以年均3-4%的速度增长。
2.2.2国内钛白粉市场
我国钛白工业始于20世纪50年代。
20世纪80～90年代，通过引进3套硫酸法、1套氯化法较为先进的钛白生产装置的基础上，又经过了多年国产化的努力，建设投资从原引进装置吨金红石型钛白投资4.6～2.6万元降至1.06万元。
由于吨钛白投资降低，加上市场好，又有利润空间，于是迎来了钛白工业发展飞快。
2000年产量35万t/a，2001年43万t/a，超过日本，居世界第二。
2005年70万t/a，2006年，62家规模以上生产企业累计生产各类钛白粉共85.6万t，其中金红石型产品30.7万t，锐钛型产品49.1万t，非颜料级产品5.8万t，其余5家小企业的产量之和在5000t左右。
2007年全国钛白粉的总产量达到大约100万t，超过年初预计的95～98万t，创造了我国钛白工业历史上年产量实现百万吨规模的新纪录。
2007年钛白行业无论金红石型、锐钛型或非颜料级钛白产品，均产销两旺。
全国的钛白总产量100万t中金红石型产品为404258t，首次突破40万t，比上年净增近10万t，表明全行业产品的科技水平和品种结构又有进一步提升。
2.3钛渣的消费预测
高钛渣是生产钛白粉的优质原料，与钛铁矿砂及钛精矿相比具有钛含量高、“三废”处理量少、产品品质稳定等优势。
2006年全球钛白粉总产量中有近50%是以钛渣为原料生产的（硫酸法+氯化法），2000年以后我国也逐步在硫酸法生产中推广应用钛渣替代钛精矿作主要原料，以钛渣作为钛白粉生产的主要原料正成为一种趋势。
钛白粉生产用高钛渣作原料主要有以下几点优势：
①由于高钛渣TiO2含量比钛铁矿高20%左右，因而在总收率上能提高2%～3%。
即每百吨钛白粉产品所投入的原料高钛渣比钛铁矿净增利润2万～4万元;
②由于高钛渣含铁量比钛铁矿低，因而用酸量比钛铁矿低25%～30%，并可减少30%的二氧化硫气体排放量;
③使用高钛渣作原料生产1t产品可节约水3.90m3、硫酸1t、还原铁0.08t、电20kW/h、蒸汽0.60t;
④用高钛渣作原料无副产品硫酸亚铁固体物，不需要用铁屑还原，避免了铁屑带进的杂质对钛白粉质量的影响;
⑤使用高钛渣在工艺上可节省还原、亚铁结晶和浓缩3道工序，有效降低设备投资和操作费用;
⑥生产1t产品可减少硫酸亚铁固体物3t、减少pH值1～2的酸性水排放量3.90t和相应量的废水中和后的二次废弃物红石膏;
⑦使用高钛渣与使用钛铁矿相比，无论从企业的经济效益方面看，还是从社会效应看都具有十分明显的优势。
不仅符合我国节约资源、清洁生产、建立环境友好型企业的产业政策发展方向，更具有资源配置战略意义。
国内目前生产的钛渣中大多是Ti02含量大于90%高钛渣，其主要用于生产海绵钛、氯化钛白和电焊条，生产用于硫酸法钛白粉的酸溶性渣厂家很少。
去年我国钛渣总产能15.4万t/a，规模化生产也只有8万t/a，而现有钛白的产能对钛渣的需求是35万t/a，相距甚远。
从钛白发展需求上考虑，须加快大型钛渣生产基地的建设，以适应钛白工业的发展。
根据市场调查，在本次技术经济评价中，酸溶性钛渣的含税价格按3150元/t。
3.钛渣生产工艺
3.1原料
3.1.1酸溶性钛渣与氯化用钛渣的生产方法
酸溶性钛渣是适用于硫酸法钛白使用的钛渣。
而氯化用钛渣是用来与氯气反应生成TiCl4，再去生产钛白和海绵钛用的钛渣，它和酸溶性钛渣不同的是：
①TiO2含量越高越好;②杂质越少越好。
因此，在电炉内采用过还原的方法，将杂质尽量还原，这会产生大量的低价钛，出炉后让其慢慢氧化为TiO2，因此也不需用水急速冷却。
为了提高氯化用钛渣中TiO2的含量，对原料也有较高的要求。
要求TiO2含量要尽量高，杂质要尽量少，否则，这些杂质被氯化后生成更难于处理的废盐，给环境造成污染。
本设计选用攀枝花本地矿为酸渣原料，本地矿结合云南矿做氯化用钛渣的原料。
3.1.2原料的来源
生产钛渣所需要的原料为钛精矿和冶金焦。
主要的辅助原料为石墨电极。
钛精矿主要是攀枝花本矿。
钛精矿的供应完全能满足高钛渣的生产需求。
生产酸溶性钛渣选用攀枝花钛精矿或与云南钛精矿结合，氯化用钛渣时钛精矿选用云南钛精矿。
12500KVA钛渣冶炼电炉Ø550mm石墨电极，上海“奉浦开发区”德国独资企业《西格里碳素公司》（SGL）可生产此规格石墨电极。
《河北涞水长城电极厂》用“震动成型”的方法也可生产此种规格的电极.
3.1.3原料成分及粒度分布
1）云南钛精矿化学成分%（重量百分数）
成分TiO2ΣFeFeOMgOSiO2Al2O3CaO
%47.2035.9534.381.201.560.430.20
MnOSCuPV2O5NiOCo2O3Fe2O3
0.470.0150.00650.00480.250.0110.05213.04
粒度和水分:
云南钛精矿的粒度和含水量与攀枝花钛精矿相近。
2）攀枝花钛精矿化学成分%（重量百分数）
成分TiO2ΣfeFeOMgOSiO2Al2O3
%47.1631.0034.725.262.961.21
CaOMnOSCuPV2O5NiCo
1.290.6190.1570.00440.0060.0870.00620.0097
攀枝花钛精矿的粒度分布%（重量百分数）
（mm）+0.45-0.45+0.28-0.28+0.18-0.18+0.154
%0.254.377.520.05
-0.154+0.098-0.098+0.074-0.074+0.043-0.043
35.2625.226.80.51
3）冶金焦化学成分%
项目水份挥发份固定碳灰份硫份发热值（卡/克）
%≤5.0≤2.0≥80.0≤14.0≤0.086554
4）石墨电极
电极额定直径：
Φ550mm
直径的额定公差：
±2mm
长度：
2.0～2.4m
长度公差：
±100mm
容许的电流密度：
12A/cm2
石墨电极的技术要求应符合YB/T4088-2000规定
项目要求部位指标单位
电阻率不大于电极10.5µΩ.M
接头8.5µΩ.M
抗折强度不大于电极6.4MPa
接头13Mpa
弹性模量不大于电极9.3Gpa
接头14Gpa
灰份不大于0.5%
体积密度不小于电极1.52g/cm3
不小于接头1.68g/cm3
热膨胀系数
（100～600℃）不大于电极1810-6/℃
接头3010-6/℃
电极糊技术指标（YB/T5125-93）
指标单位标准电极糊
1号2号
灰分不大于%7.09.0
挥发分%9.5~13.511.5~15.5
抗压强度不小于Mpa22.0021.00
电阻率不大于μΩm8085
体积密度不小于g/cm31.381.38
糊延伸率%5~305~40
3.1.4产品指标
氯化用钛渣:
全用云南钛精矿生产的氯化用钛渣成份见下表。
项目TiO2FeO∑FeAl2O3SiO2
含量%≥903～5<4<0.9<3
MgOP2O5CaOV2O5S其它
<2.5<0.02<0.5<0.5<0.04微量
酸溶性钛渣的成份:
全用攀枝花钛精矿生产的酸溶性钛渣成份表:
项目TiO2MFeFeOSiO2Al2O3CaOMgOV2O5STi2O3
%≥74<0.56-8<3.50<2.50<2.00<8.00<0.50<0.10<15.0
粒度:
酸溶性钛渣和氯化用钛渣的粒控制在0.43mm以下。
3.2钛渣生产工艺流程
3.2.1钛渣生产工艺和主要设备
钛渣的生产流程中，对钛精矿有预处理和不预处理两种，而对攀枝花钛精矿来说又存在两种炉料预处理方法：
即粉料直接处理和粉料制球的处理方法。
攀枝花钛精矿粒度细，如果把粉料直接入炉，钛精矿的飞损损失太大和环保投资增大;而粉料制球又要添加粘结剂和加大固定资产的投资，且添加粘结剂将会恶化钛渣的质量。
两相比较，粉料直接入炉的方法略好。
加拿大QIT公司采用密闭电炉生产钛渣，用廉价的电炉煤气氧化焙烧钛精矿，焙烧后的钛精矿，含硫量降低，电炉炉况运行稳定，使钛渣中的Ti02含量提高了1～2%。
由于钛精矿含硫量高，如用原矿直接入炉冶炼所产生的钛渣含硫量在0.4～0.5%，出炉的铁水含硫量0.6%，高硫铁水很难加工成优质生铁，而钛渣含硫高也影响到钛白的质量。
因此该公司采用氧化焙烧脱硫。
攀枝花钛精矿由于粒度细，在炉料是否制球问题上争议较大，炉料制球要经过配料、混和、制球、干燥等工序，流程长、占地面积大、能耗高、需要增加额外投资费用，而采用粉料直接入炉除对电炉产量和环境不利外，对炉况运行并无多大影响。
为此，攀钢先后在陆良、武定进行了小型工业试验，其试验结果表明：
攀枝花钛精矿可以生产出合格的钛渣。
熔炼Ti02含量为75±1%的酸溶钛渣是可行的。
熔炼Ti02含量大于80%的钛渣使用的精矿为攀枝花钛精矿和云南钛精矿混合，两种精矿入炉的混合配比各占50%。
本项目采用炉料不作预处理，粉料直接入炉的方法。
目前国际上生产钛渣技术较先进的国家有加拿大、俄罗斯等，他们都采用大容量的电炉。
加拿大魁北克铁钛公司（QIT）采用密闭电炉冶炼生产钛渣和钢铁产品。
钛渣电炉容量大，自动化和机械化水平高，技术经济指标先进。
副产的铁水加工成多种铁制品又增加了企业的经济效益。
俄罗斯生产钛渣已有多年的历史，采用半密闭式电炉，其技术经济指标略低于QIT。
我国的钛渣生产技术相对不高，电炉容量偏小，劳动强度较大，技术经济指标适中，投资省，较适合我国中小企业。
3.2.2工艺流程
钛精矿和冶金焦由原料库经电子秤合理配料后，待上一周期熔炼的钛渣和铁水放出后，将混合料用机械混合后经皮带运输到炉顶料斗，经进料管送入炉内，送电进行熔炼。
熔炼结束后，将合格的钛渣和铁水由电炉内放出，钛渣通过出渣口流入渣槽中，铁水通过出铁口流入铸铁机中。
酸溶性钛渣或氯化用钛渣分别经过水冷或自然冷却、破碎、磁选、球磨后成为合格的钛渣产品，由气力输送泵输送到成品钛渣储仓。
铁水经增碳脱硫后制成铸造生铁或冶金生铁制品外销。
电炉烟气经除尘处理后，达到国家排放标准排空。
3.2.3配料
料场经人工称料后，由机械混合，将混合好的混合物由大顷角皮带输送机送到电炉顶部的七个料仓内，由料管向炉内送料。
3.2.4电炉熔炼
将混合料通过炉顶加料管一次加入已出完渣、铁的电炉内，送电启动电炉。
将负荷逐渐加大到额定负荷，然后开始自动配电进行钛渣冶炼。
冶炼过程中电炉内发生的主要反应如下：
FeTi03+C=Fe+Ti02+C0
3/4FeTi03+C=3/4Fe+1/4Ti305+C0
2/3FeTi03+C=2/3Fe+1/3Ti303+C0
1/2FeTi03+C=1/2Fe+1/2Ti0+C0
熔炼过程中主要控制钛渣中的氧化铁含量，当电炉冶炼耗电能分别为总消耗电能的60%~90%时，取样快速分析渣中氧化铁含量，当钛渣含钛量达到要求时，熔炼结束。
熔炼过程结束后，人工用氧气枪打开渣口，铁渣和铁水从同一个溜口流入炉前渣铁分离器中，钛渣由渣铁分离器中依次流入呈阶梯排列的渣槽中;铁水由渣铁分离器流入铁水包中。
渣槽安置在小车上，放渣结束后，通过绞车将装有高品位钛渣渣槽运至电炉工段外部进行喷水冷却;待钛渣凝固后，从渣槽中将高品位钛渣取出放到高品位钛渣堆场继续冷却;待完全冷却后，运至钛渣破碎工段。
再往炉内加入新料，重新进行下一周期的冶炼作业。
每个熔炼周期约4小时。
钛精矿
还原剂
沥青
配料、混料
料仓、皮带、斗提
电炉冶炼
炉顶料仓
钛渣
半钢
水冷
破碎
鄂式破碎及除铁
锤破、筛分
电磁除铁
成品钛渣
球磨
筛上物
高钛渣生产工艺流程图
3.2.5钛渣破碎
出炉后的钛渣完全冷却后，运往破碎工段。
经初碎后送至颚式破碎机进行二级破碎、三级破碎，最后采用管磨机粉碎，粉碎后的粒度为0.31～0.074mm，该粒度范围的总量大于80%（重量），最后进行磁选筛分，得到成品钛渣。
3.3生产工段及工作制度
钛渣生产包括有：
原料库、电炉熔炼工段、钛渣破碎工段和铁水处理工段。
工作制度：
原料库、钛渣破碎车间和铁水处理车间为三班制生产，每班8小时。
电炉熔炼车间为三班制，每班8小时。
3.4电炉的生产能力估算
根据电炉的有功功率因素、生产组织情况和国内同类型电炉实际生产情况，4台12500KVA钛渣冶炼电炉冶炼78%以上高品位钛渣的产能为：
120000t/a。
3.5钛渣生产物料衡算
本设计规模为年产成品高钛渣120kt。
物料衡算是以达到本设计规模产能为基准计算的，在生产过程中各主要工序物料损失率见下表：
各注要工序物料损失率
工序名称物料名称损失率备注
原料库钛精矿无烟煤沥青1
电炉熔炼钛精矿无烟煤沥青3
电炉熔炼石墨电极2
钛渣喷淋钛渣1
钛渣破碎钛渣2
铁水处理半钢0.5
120000成品
钛渣
18950粉尘
出售
190排空
（达标）
1725.6
60300
47856
石墨电极1440
无烟煤18000
钛精矿222000
17820
219780
一、二
级除尘
三级除尘
原料库
电
炉
钛渣
破碎
综合
仓库
铁水
处理
123712
60000炼钢生
铁锭
高品位钛渣物料衡算（单位：
t/a）
3.6生产工艺配置
3.6.1原料库
原料库长200m宽18.34m。
库房内设有钛精矿仓4个，还原剂料仓1个，设有1台大倾角皮带输送机，向电炉工段输送混合料。
再由电炉工段的料管向电炉内送料。
3.6.2电炉熔炼工段
电炉工段主跨12500KVA为：
15×48mm;，其后为变压器室，电炉前设副跨，在副跨外侧有钛渣成品库。
±0.000平面
钛渣电炉炉体置于±0.000平面基础上，电炉的炉中心距：
12500KVA为24m;每台电炉的出口处设有渣铁分离器，渣槽依次呈阶梯式排列，延伸到副跨内。
安置在副跨内的铁水包通过溜槽与渣铁分离器相接。
每台电炉后面设有两台调节炉底温度的风机。
渣槽小车的轨道穿过副跨延伸至钛渣冷却场地。
4.80平面
该平面系电炉操作平面，炉后有变压器室和控制室，主跨厂房两端分别设有吊运孔。
12.50平面
每台电炉炉顶的料仓下有加料机，分别悬
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