[发明专利]一种以钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁合金的冶炼方法，具体而言，本发明涉及一种以攀西地区钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法。

背景技术

钛是钢铁生产中重要的合金化元素和深度脱氧添加剂，被称为“第三金属”。钛可以改善钢的组织结构，提高钢的性能，增加钢铁的耐磨性和抗拉强 度，钛铁合金是生产链条钢、锚链纲、造船用钢、不锈钢、电焊条以及电子、军工产品等的重要原料。由于高温条件下钛与氧的结合性较强且熔点较高，因此在钢铁冶炼过程中如果直接加入钛金属，不但收得率低，且浪费严重，增加成本，必须以铁合金的形式加入。目前，中低钛铁的应用虽部分解决了钢铁加钛的问题，但却引入了较多的杂质，深度脱氧不明显，因而无法达到优质钢种的生产需求及钢种的品质。

传统的高钛铁合金多是以金红石型含钛料、废钛料为原料，利用铝热法以及电铝热法制得。利用铝热法生产高钛铁时，不但杂质控制难度大，且原料来源不确定，使生产和供应受到影响。由于原料中的杂质元素在钛铁生产过程中会富集，因此上述方法必须通过对原料进行预处理和综合冶金处理，才能达到降低P、S和O的影响，但钛品位波动仍较大，从而影响了产品的质量和使用，给钢铁冶金精确使用和钢种开发带来了困难，加之，近年来由于废钛供应短缺且部分废钛具有放射性，也使得高钛铁合金的生产受到了一定影响。

发明内容

本发明旨在克服上述缺陷，提供一种以攀西地区钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法。该方法的原料来源确定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金产品质量稳定，完全能满足现代钢铁工业对高钛铁合金的技术质量要求。同时本发明还解决了用含杂质高的攀西地区钒钛磁铁矿冶炼制取高钛铁合金的技术难题，从而打破了因攀西钒钛磁铁矿杂质含量高不能生产高钛铁的神话，填补了国内空白。

为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种以攀西地区钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg攀西地区钛原料中加入如下重量份配比的辅助材料：

金属铝35～58、辅助还原剂1.5～3.5、钙质冶金辅料8～17、氯酸钾8～18、钙-钠系处理剂2.5～6.5、含铁总量为35～99％的铁系原料；

上述辅助材料的优选重量份配比为：

金属铝40～55、辅助还原剂2～3、钙质冶金辅料10～15、氯酸钾10～15、钙-钠系处理剂3.5～5.5、含铁总量为35～99％的铁系原料。

所述辅助还原剂是指铁粉或镁粉或者是任意比例的该两种物质的混合物。

所述钙质冶金辅料是指碳酸钙、莹石或者是任意比例的该两种物质的混合物。

所述钙-钠系处理剂是指任意比例的碳酸钙与纯碱或电石与纯碱的混合物，亦或者是任意比例的这三种物质的混合物。

所述铁系原料是指氧化铁、铁精粉或高钛铁精粉。

所述缓凝剂是指蛭石或碳酸钙或任意比例的二者的混合物。

具体工艺步骤如下：

按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料、钙质冶金辅料及钙-钠系处理剂送入旋转炉中，经20～25min快速预热至700～950℃后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入金属铝、铁系原料、辅助还原剂及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓落入已预热至150～300℃的冶炼炉内，加入点火剂，2～3min反应结束后加入40～60Kg缓凝剂，冷却20～40h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。

所述点火剂由等量的氯酸钾与铝粉或等量的氯酸钾与镁粉组成。

下面对本发明的化学反应原理及工艺设备说明如下：

1、系列钛铁生产使用的钛原料主要由TiO₂、FeO、Fe₂O₃、SiO₂、CaO、MgO、MnO、V₂O₅、Fe和CuO等组成，在满足相关热平衡、物料平衡和金属Al还原剂的条件下，钛原料中的不同氧化物组元与铝发生还原反应，主要的化学反应式如下，反应依照自由能和活度相系变化次序进行，反应结束后在Ti-Fe-Al合金系和SiO₂-MgO-CaO-TiO₂-Al₂O₃渣系间形成平衡，冷却分离后得到钛铁产品和合金渣。温度和催化剂决定反应速度，C、S和P等杂质依据活度系数、温度和平衡常数在渣及合金间梯级分配。