鈦渣是通過鈦鐵礦或金紅石等含鈦礦物經過高溫冶煉后得到的中間產物,主要成分為二氧化鈦(TiO?含量70%-95%)。這種黑色或灰黑色顆粒狀物質在電弧爐或回轉窯中經過1600℃以上的高溫還原反應制備,其中鐵元素被分離形成副產品生鐵。由于其高鈦低雜質的特性,鈦渣成為生產鈦白粉(顏料級二氧化鈦)和海綿鈦(金屬鈦原料)的核心原材料。
與傳統鈦鐵礦相比,鈦渣的二氧化鈦含量顯著提升,特別是酸溶性鈦渣(TiO?≥80%)能直接用于硫酸法鈦白生產,大幅降低酸耗和廢渣排放。電爐冶煉時使用的碳質還原劑會將部分鐵氧化物轉化為單質鐵沉降分離,同時去除磷、硫等有害雜質。值得注意的是,不同品級的鈦渣應用方向各異,比如氯化法鈦白粉必須使用TiO?≥90%的高品位原料,而UGS渣(TiO?75%-85%)更適用于焊接材料領域。
全球主要鈦渣產區集中在加拿大、南非和中國攀西地區,其中加拿大QIT生產的UGS渣因其穩定的鈣鎂比(CaO+MgO控制在1.5%-3.5%)成為國際標桿產品。生產過程中需要精準控制熔煉溫度和還原時間,避免過度還原生成碳化鈦(TiC)影響后續酸解工藝。隨著環保要求趨嚴,新型的微波焙燒技術正在逐步替代傳統電爐法,能耗可降低30%以上且無粉塵污染。
在鈦產業鏈中,鈦渣的加工深度直接影響經濟價值。部分企業通過選擇性氯化將鈦渣轉化為四氯化鈦(TiCl?),進而生產高端氯化法鈦白或航空級海綿鈦。值得注意的是,挪威Tinfos工廠開發的Sorel渣(TiO?≥85%)創新性地采用預氧化-電爐聯合工藝,鐵回收率可達98%以上。隨著鈦白粉需求年增長5%-7%,全球鈦渣年產能已突破600萬噸,中國自給率從2010年的40%提升至現今的75%,但高品位氯化渣仍依賴進口。