一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法

專利名稱：一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鈦鐵合金的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用鋁直接還原法生產(chǎn)高鈦鐵的方法。
背景技術(shù)：
鈦鐵分為三個等級，含鈦量分別為25％～35％，35％～45％，65％～75％?，F(xiàn)有技術(shù)中，目前國內(nèi)外采用鋁熱法只能生產(chǎn)出低、中品位的鈦鐵。例如，我國錦州、遼陽、江陰和峨眉鐵合金廠采用鋁熱法，只能生產(chǎn)出含鈦量為30～45％的鈦鐵。生產(chǎn)高鈦鐵的主要方法是重熔法，國內(nèi)現(xiàn)生產(chǎn)高鈦鐵的技術(shù)落后，主要是以廢鈦料采用感應(yīng)爐生產(chǎn)(設(shè)備能力年產(chǎn)量＜500t)。
以金紅石為原料采用爐外法進行大規(guī)模生產(chǎn)高鈦鐵合金的廠家沒有，僅一些小規(guī)模試驗或生產(chǎn)。如中國專利(公開號CN1101080A)公開了“一種用鋁熱法生產(chǎn)高鈦鐵的方法”，即是以金紅石、鋁粒、石灰為基本原料，再新增添氯酸鉀作為原料，利用鋁熱法生產(chǎn)高鈦鐵的。該方法工藝簡單，節(jié)省能源，可降低生產(chǎn)成本，只需要簡單的設(shè)備就能直接利用低廉的鈦礦來生產(chǎn)出高品位的鈦鐵，具有較高的經(jīng)濟效益和社會效益。另1992年5月2日《世界金屬導(dǎo)報》報導(dǎo)峨眉鐵合金廠在“爐外法冶煉高鈦鐵”實驗室小試中，產(chǎn)品的含鈦量達70％以上，回收率達78.82％。又如海寧市一家鐵合金廠小規(guī)模試驗成功，產(chǎn)品滿足ISO5054-1980 FeTi70A15標(biāo)準(zhǔn)，其中鈦含量達70％，鈦的回收率達67％。國外也有爐外法生產(chǎn)高鈦鐵合金的報導(dǎo)，鈦的回收率≥73％，單位發(fā)熱量為2700～3140KJ/Kg。
但在生產(chǎn)鈦鐵的現(xiàn)有技術(shù)中，仍然存在了下列的一些不足鈦的回收率低；生產(chǎn)周期長，高鈦鐵渣在冶煉后用干燥的石灰對反應(yīng)物需要保溫20小時以上；存在物料噴濺；成品中Ti、Si、Al不易控制等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對采用鋁熱法生產(chǎn)高鈦鐵的現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，而提出一種新的生產(chǎn)高鈦鐵的工藝方法，克服了鈦回收率低和生產(chǎn)周期長等缺陷。
本發(fā)明的目的是通過以下的技術(shù)方案來解決的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料，采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的方法。
加入的金紅石含TiO2≥87％，C＜0.10％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度為0.1～0.5mm的量＞85％；鋁粉的鋁含量＞98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸鉀含KClO3＞99.5％，且其粒度小于1mm；原料配比(wt％)是金紅石∶鋁?！檬摇寐人徕洠?.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.1～0.2；爐料的配鋁系數(shù)控制為1.06；加料方式采用一次性加料；冶煉方式上部點火，加精煉料，電加熱。
進一步的是，在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒，焙燒溫度為550～650℃。
進一步的是，爐料的單位發(fā)熱量控制在3050～3150KJ/Kg。
更進一步的是，待在爐料中加入精料后，輔以電加熱，電加熱的時間為5～10分鐘。
更進一步的是，所述的石灰量的配加量為金紅石的20％。
本發(fā)明技術(shù)方案，對金紅石進行焙燒的目的是，除去有機雜質(zhì)和水分，并利用焙燒后金紅石中的顯熱增加混合爐料的溫度，借以提高爐料的單位發(fā)熱量，使還原反應(yīng)的周期縮短。本發(fā)明選擇的金紅石焙燒溫度為550～650℃。
若爐料的單位發(fā)熱量相對不足，則造成鈦的還原反應(yīng)不充分，爐渣的流動性差，渣鐵分離不好，不利于鈦沉降，合金中鈦含量下降；若爐料的單位發(fā)熱量高時，造成鈦的還原反應(yīng)劇烈，隨之熔爐料激烈攪拌而造成噴濺，增加了TiO2生成TiO的趨勢，使鈦還原減少，合金鈦下降。因此，本發(fā)明中爐料的單位發(fā)熱量控制在3050～3150KJ/Kg。
爐外法冶煉高鈦鐵的原理是，采用鋁作為還原劑，為放熱反應(yīng)，并為反應(yīng)提供熱源。本發(fā)明輔以電加熱，在提供輔助熱量的同時，還可以使熔渣較長時間處于熔融狀態(tài)，有利與合金顆粒的下沉。
由于TiO是強堿性，只有在足夠的渣中，即堿度大于TiO時，才能使TiO還原成鈦。實踐證明，石灰量的配加量＞20％時，鈦的回收率無明顯變化。故本發(fā)明中石灰量的配加量最好為金紅石的20％。
采用本發(fā)明生產(chǎn)出來的高鈦鐵的化學(xué)成分為(見下表1)表1本發(fā)明高鈦鐵合金的化學(xué)成分(wt％) 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有下列優(yōu)點1、利用本發(fā)明生產(chǎn)出來的高鈦鐵的產(chǎn)品質(zhì)量高。
2、采用本發(fā)明進行大規(guī)模生產(chǎn)時，鈦的回收率為7 6％以上。
3、生產(chǎn)成本低，具有顯著的經(jīng)濟效益。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)解決方案作進一步的說明。
實施例1一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料，采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的方法。
加入的金紅石含TiO2為90％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度為0．1～0．5mm的量為86％；鋁粉的鋁含量98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸鉀含KClO399.6％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金紅石∶鋁?！檬衣人徕?1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
爐料的配鋁系數(shù)控制為1.06。
加料方式采用一次性加料；冶煉方式上部點火，加精煉料，電加熱。
進一步的是，在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒，焙燒溫度為560℃。
進一步的是，爐料的單位發(fā)熱量控制在3080KJ/Kg。
更進一步的是，待在爐料中加入精料后，輔以電加熱，電加熱的時間為10分鐘。
實施例2一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料，采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的方法。
加入的金紅石含TiO2為88％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度為0.1～0.5mm的量為90％；鋁粉的鋁含量99％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸鉀含KClO399.6％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金紅石∶鋁?！檬摇寐人徕洠?.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
爐料的配鋁系數(shù)控制為1.06。
加料方式采用一次性加料；冶煉方式上部點火，加精煉料，電加熱。
進一步的是，在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒，焙燒溫度為600℃。
進一步的是，爐料的單位發(fā)熱量控制在3100KJ/Kg。
更進一步的是，待在爐料中加入精料后，輔以電加熱，電加熱的時間為8分鐘。
實施例3一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料，采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的方法。
加入的金紅石含TiO2為90％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度為0.1～0.5mm的量為90％；鋁粉的鋁含量98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸鉀含KClO399.5％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金紅石∶鋁粒石灰∶氯酸鉀=1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
爐料的配鋁系數(shù)控制為1.06。
加料方式采用一次性加料；冶煉方式上部點火，加精煉料，電加熱。
進一步的是，在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒，焙燒溫度為620℃。
進一步的是，爐料的單位發(fā)熱量控制在3080 KJ/Kg。
更進一步的是，待在爐料中加入精料后，輔以電加熱，電加熱的時間為9分鐘。
實施例1、2和3生產(chǎn)出的高鈦鐵的化學(xué)成分和回收率見表2，均符合IS05054-1980 FeTi70A15標(biāo)準(zhǔn)的要求表2高鈦鐵的化學(xué)成分和回收率 
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料，采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于(1)加入的金紅石含Ti02≥87％，C＜0.10％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度為0.1～0.5mm的量＞85％；鋁粉的鋁含量＞98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸鉀含KClO3＞99.5％，且其粒度小于1mm；(2)原料配比(wt％)是金紅石∶鋁?！檬摇寐人徕洠?.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.1～0.2；(3)爐料的配鋁系數(shù)控制為1.06；(4)加料方式采用一次性加料；(5)冶煉方式上部點火，加精煉料，電加熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒，焙燒溫度為550～650℃。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于爐料的單位發(fā)熱量控制在3050～3150KJ/Kg。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于待在爐料中加入精煉后，輔以電加熱，電加熱的時間為5～10分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于待在爐料中加入精煉料后，輔以電加熱，電加熱的時間為5～10分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1，2或5所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20％。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20％。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生產(chǎn)高鈦鐵的方法，其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20％。