[发明专利]一种采用碳热还原-自蔓延制备钛铁合金的方法

说明书

本发明涉及一种采用碳热还原‑自蔓延制备钛铁合金的方法，该方法包括：S1、将钛铁矿加入煤粉或石墨制备成球团，之后，将球团放入1000～1200℃的惰性气氛中还原获得碳热还原钛铁矿球团，破碎研磨后，获得碳热还原钛铁矿粉备用：S2、将步骤S1获得的碳热还原钛铁矿粉与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混合均匀；S3、采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金。本发明的方法避免了钛铁分离问题，减少了工艺环节和降低了生产成本，有效去除矿物中的有机杂质和水分，并减少了钛铁合金冶炼过程中还原剂铝的消耗量和产生的废渣量，提高了钛铁合金钛品位。

技术领域

本发明涉及一种采用碳热还原-自蔓延制备钛铁合金的方法，属于冶金技术领域。

背景技术

钛铁合金作为一种重要的金属材料，在工业方面具有重要的应用。在钢铁方面，钛铁合金可作为脱氧剂、除气剂和合金剂，减少钢锭偏析、提高钢的强度和耐磨性能。此外，在化工和能源方面，它还是一种重要的焊条涂料和储氢材料。目前，其主要生产工艺为重熔法和铝热法。

钛铁矿作为一种含钛原料，其成分主要为氧化铁和二氧化钛，具有储量丰富，价格低廉等优点，是提取金属铁和二氧化钛的重要原料。但在钛铁分离过程中，电弧炉制备高钛渣会消耗大量能量，而硫酸法生产钛白会产生大量废液。如何在高效利用钛铁矿的同时，节约能源，并减少固体废弃物成为亟需解决的技术问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种用碳热还原-自蔓延制备钛铁合金的方法，采用钛铁矿直接生产钛铁合金避免了钛铁分离问题，减少了工艺环节和降低了生产成本。而碳热还原不仅可以去除钛铁矿水分和有机质，而且还可以提高钛铁矿还原度，减少钛铁合金冶炼过程中所需还原剂铝的消耗量和产生的废渣量，提高钛铁合金钛品位。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种用碳热还原-自蔓延制备钛铁合金的方法，其包括如下步骤：

S1、将钛铁矿加入煤粉或石墨制备成球团，之后，将球团放入1000～1200℃的惰性气氛中还原获得碳热还原钛铁矿球团，破碎研磨后，获得碳热还原钛铁矿粉备用；

S2、将步骤S1获得的碳热还原钛铁矿粉与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混合均匀，装入镁砂内衬坩埚；

S3、采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述制备球团包括如下步骤：按所述钛铁矿中元素铁所结合的氧与煤粉或石墨中的固定碳按照摩尔比1:0.8～1.2进行配料，再添加按钛铁矿质量计的1～3％的膨润土，喷洒按所述钛铁矿质量计的7～9％的水进行混料造球，获得8～13mm的球团；将所述球团放入105℃烘箱烘干4h。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述惰性气氛为氩气气氛或氮气气氛。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述还原的时间为2～5h。

如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述碳热还原钛铁矿粉通过200目筛后备用。

如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述碳热还原钛铁矿与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙的配比按质量比为100:129～140:39～79:171～191:18～35:8～18进行配料。

经大量试验得出，按照上述比例配氯酸钠可以保证自蔓延反应进行所需要的能量，二氧化钛则是为了提高钛铁合金的钛品位。氧化钙可以促进钛的还原率，而氟化钙可以提高渣的流动性，促进渣铁分离。