成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院2.攀枝花學(xué)院釩鈦學(xué)院

　　1 引言

　　近年來以鈦精礦、還原劑為原料在電爐內(nèi)熔煉富集得到鈦渣的工藝日益成熟，且鈦渣在硫酸法鈦白、氯化法鈦白以及海綿鈦的生產(chǎn)中使用得越來越多，鈦白工業(yè)對(duì)鈦渣的需求量達(dá)到35×104t。攀枝花地區(qū)的鈦資源相當(dāng)豐富，鈦精礦的產(chǎn)量約占全國(guó)的67%，主要用于硫酸法鈦白的生產(chǎn)和冶煉鈦渣。以酸溶性鈦渣為原料生產(chǎn)硫酸法鈦白是重要的發(fā)展方向。

　　目前，國(guó)內(nèi)外冶煉鈦渣采用較多的工藝是將粉狀鈦精礦直接入電爐冶煉酸溶性鈦渣。因采用鈦精礦球團(tuán)進(jìn)入電爐冶煉鈦渣，可大量縮短冶煉時(shí)間、降低冶煉電耗，以及能生產(chǎn)高品質(zhì)鈦渣，是當(dāng)前鈦渣技術(shù)的發(fā)展方向之一。但鈦精礦球團(tuán)的熱性能對(duì)鈦渣冶煉過程能耗的影響研究特別是其比熱容的測(cè)試研究，目前未見報(bào)道。

　　筆者以攀枝花鈦精礦和煤粉作為原料制成球團(tuán)，測(cè)試了不同工藝條件（礦煤比、加熱溫度、造球壓力、造球施壓時(shí)間）下的比熱容變化情況。不同的工藝參數(shù)造出的球團(tuán)具有不同的比熱容。試驗(yàn)結(jié)果可為鈦精礦高效及低能耗冶煉鈦渣提供一定的幫助和參考。

　　2 試驗(yàn)部分

　　2.1 試驗(yàn)原料

　　試驗(yàn)原料采用攀枝花地區(qū)的鈦精礦、無煙煤。粘結(jié)劑是由聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纖維素鈉（CMC）、淀粉以及水在水解鍋中于100℃的條件下混合調(diào)制而成。其中鈦精礦的化學(xué)成分與粒度分布如表1和表2所示。無煙煤的化學(xué)組成與粒度分布如表3和表4所示。

　　2.2 試驗(yàn)研究方法

　?。?）干燥球團(tuán)的制備及干燥

　　將還原劑的添加量設(shè)置為三個(gè)梯度5%、10%和15%，添加粘結(jié)劑的質(zhì)量占球團(tuán)總質(zhì)量的5%。將鈦精礦、無煙煤、粘結(jié)劑按比例混合，造球施加的壓力分別設(shè)為14MPa、16MPa、18MPa，施壓時(shí)間設(shè)為10s、30s和60s。將壓好的濕球團(tuán)放置在真空干燥箱中于105℃的條件下干燥1h得到干燥球團(tuán)。

　　（2）干球團(tuán)比熱容測(cè)試

　　以BRR-Ⅲ比熱容測(cè)試儀為加熱和比熱容測(cè)試的設(shè)備，干燥球團(tuán)放置于特制的石墨坩堝中并設(shè)置溫度，以此測(cè)定出不同工藝條件下的鈦精礦內(nèi)配碳球團(tuán)的比熱容，比熱容測(cè)試流程如圖1所示。

　　2.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

　　實(shí)驗(yàn)所采用的主要設(shè)備：高溫比熱容測(cè)試儀：型號(hào)BRR-Ⅲ，溫度100~1350℃；真空干燥箱：型號(hào)DZF，參數(shù)133MPa；手動(dòng)油壓壓片機(jī)：壓力<30MPa；模具：造球模具：冷作磨具鋼，10mm~30mm；石墨坩堝：10mm×25mm。

　　2.4 試驗(yàn)原理

　　比熱容c是單位質(zhì)量的某種物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量，其國(guó)際單位為J/(kg·℃)。定壓比熱容Cp是單位質(zhì)量物質(zhì)在壓力不變的條件下溫度升高或下降1℃或1K所吸收或放出的能量。

　　1)比熱容c的測(cè)定原理：

　　式（1）C-量熱計(jì)的熱容量，J/K；I-通過加熱器的電流，A；U-加熱器兩端的電壓，V；t-通電時(shí)間，S。

　　實(shí)際上應(yīng)用上述高溫比熱容測(cè)試儀、按式（2）來測(cè)試定壓比熱容：

　　式（2）中Cp-試樣的平均比熱容，J/(Kg?k)；C-量熱計(jì)的熱容量，J/K；m-試樣的質(zhì)量，Kg；T1-試樣的試驗(yàn)溫度，K；Tc-量熱計(jì)的初溫，K；Tn-量熱計(jì)的末溫，K。

　　3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

　　3.1 試驗(yàn)結(jié)果

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