一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法
2023-05-12 13:02:11 1
專利名稱：一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法
技術領域：
本發明涉及釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦處理方法，具體的說是一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦 製備鈦鐵合金的方法。
背景技術：
釩鐵磁鐵礦在世界上的儲量很豐富，我國的儲量名列前茅，四川攀西地區儲量達百億 噸，佔全國儲量的80%以上。攀技花鋼鐵公司是世界上開採利用釩鈦磁鐵礦規模最大和冶 煉釩鈦磁鐵鐵礦技術最先進的企業。目前攀鋼每年開採原礦石1000萬多噸，這些原礦石 在冶鐵之後剩下大量主要成分是鈦精礦的尾礦，其中仍然含有大量的鈦元素和鐵元素。
在現有技術中，對選出的鈦精礦主要有以下兩種途徑加以利用 一是直接作為硫酸化 鈦白法的原料生產鈦白粉；二是用於冶煉高鈦酸溶渣，酸溶渣再進行酸溶生產鈦白粉。但 上述現有的利用鈦精礦生產鈦白粉的技術中均存在一些問題如由於鈦精礦中含有鐵，酸 溶時與酸反應生成硫酸亞鐵，生產一噸鈦白產生3噸左右硫酸亞鐵，且其目前的利用範圍 窄及用量小，對其的處理存在許多問題；再如直接利用鈦精礦製取鈦白的耗酸量太大，對 廢酸的處理技術有限。這些問題就導致了現有的技術，對鈦精礦的利用效果均不夠理想。
鈦鐵是一種用途較為廣泛的特種鐵合金，主要是作為煉鋼的除氣劑、脫氧劑、合金劑 以及儲氫材料。目前主要採用鋁熱還原、碳熱還原鈦精礦以及重熔海綿鈦和金屬鐵製備鈦 鐵合金，但這幾種方法都存在一定的缺點和不足。鋁熱法生產鈦鐵合金的主要缺點是鋁的 消耗量大，產品中的氧含量很高；碳熱還原製備鈦鐵合金的缺點是所生產的鈦鐵合金中碳 含量較高，不適合於熔制低碳含量的耐腐蝕合金鋼；而重熔海綿鈦和金屬鐵製備鈦鐵合金， 過程繁瑣，時間長，能耗高。因此，基於豐富的鈦精礦資源，開發一種製備鈦鐵合金的新 方法成為目前亟待解決的問題。
發明內容
本發明解決的技術問題是，克服現有技術存在生產周期長、工序複雜、能耗高等不足之處，提出一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，實現充分利用礦產資源、 生產周期短、工序簡單、成本低、能耗低、環境友好的鈦鐵合金生產工藝。 為解決上述技術問題，本發明採用了如下的技術方案 一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟
a、 以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；
b、 將上述鈦精礦採用造球、壓制後進行高溫燒結成型的方法，或者採用熔化後凝固 的方法成型製得固體陰極；
c、 將上述製備好的鈦精礦固體陰極，採用熔鹽電脫氧法進行電解還原，反應過程中
通惰性氣體進行保護；其中熔鹽選用KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物，電解溫度控制為 800-850°C，電解電壓不高於熔鹽分解電壓，具體優選為3.2V。
d、 待上述反應結束後，繼續通入惰性氣體進行保護並待其產物溫度降至常溫後將反 應產物從熔鹽內取出，將得到的還原反應產物進行清洗、乾燥處理，得到含雜質的鈦鐵合 金粉末。
其中，a步驟所述選取鈦精礦的方法可採用現有技術。在現有技術中，釩鈦磁鐵礦通 過選鐵得到鐵精礦和尾礦，再對尾礦進行選鈦，就得到鈦精礦。選鈦可採用重選、磁選等 方法，這均是非常成熟的現有技術。得到的鈦精礦的主要成分是鈦鐵礦(FeTi03)。
相比於現有技術，本技術方案具有如下優點
1、 本發明使用鈦精礦製備FeTi合金，找到了一種對釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦處理的方法， 高效的利用了釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中蘊含的鈦精礦資源。
2、 本發明通過處理金屬氧化物直接獲取合金的方法，與傳統合金製備方法比較，明 顯具有生產成本低、周期短、工序簡單的特點。
3、 本發明對環境友好，生產過程中不存在任何形式的環境汙染。
4、 本發明另闢蹊徑，開發出一種鈦精礦的新用途，大大提高了鈦精礦的利用效果。
圖1是鈦精礦原礦的XRD圖。
圖2是鈦精礦燒結礦XRD圖。
圖3是保護氣氛下鈦精礦熔化後凝固XRD圖。
圖4是熔鹽電解鈦精礦後陰極XRD圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步詳細說明，但本發明的內容完全不局限於此。
實施例l:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi03, XRD結果如圖1所示)，在1350'C條件 下熔化鈦精礦後再凝固形成電解陰極URD結果如圖3所示)，在80(TC條件下，採用分析 純KC1熔鹽體系下對陰極進行電解反應，電解電壓為3. 2V並通Ar保護(0. 5升/分鐘)。 熔鹽電解鈦精礦後陰極XRD結果如圖4所示。電解20小時後使陰極與KC1熔鹽分離保持 到常溫，再進行清洗、乾燥。通過XRD分析所得產物為FeTi合金。
實例2:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi(U,對200目以下的鈦精礦進行300Mpa壓 製成型，在120(TC時進行5h燒結製成鈦精礦反應陰極，鈦精礦燒結礦XRD結果如圖2所 示。(燒結條件也可為溫度12(XrC左右，燒結時間5h—10h;如溫度1150。C時，燒結8h— 10h;溫度1250'C時，燒結5h—6h)。在850'C條件下，採用分析純CaCl2熔鹽體系下對陰 極進行電解反應，電解電壓為3. 2V並通Ar保護(0.5升/分鐘)。熔鹽電解鈦精礦後陰極 XRD結果如圖4所示。電解20小時後使陰極與KQ熔鹽分離保持到常溫，再進行清洗、幹 燥。通過XRD分析所得產物為FeTi合金。
實例3:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi03),在135(TC條件下熔化鈦精礦後再凝固 形成電解陰極，在83(TC條件下，採用KC1-CaCl2熔鹽體系(摩爾比l: l)下對陰極進行電 解反應，電解電壓為3.2V並通Ar保護(0.5升/分鐘)。熔鹽電解鈦精礦後陰極XRD結果 如圖4所示。電解20小時後使陰極與KC1熔鹽分離保持到常溫，再進行清洗、乾燥。通 過XRD分析所得產物為FeTi合金。
本發明中，以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；由於此步驟為公知技術，故 其具體實施時，也可直接購買鈦精礦加以實施。
綜上，本發明以鈦精礦為原料製作固體陰極，再通過高溫熔鹽電解的方式進行還原， 得到FeTi合金，而且從反應物到生成物的過程均為固態。具體實施時，首先對鈦精礦採 用造球、壓制的方法進行成形，再根據鈦精礦的物相特點，選擇在1200'C左右燒結5h左 右的方式，使鈦精礦固結並達到電解反應的強度要求；或者可以採用直接熔化的方式使鈦 精礦完全成為液態，再經過凝固過程形成用於電解反應的固體陰極。將得到的上述含雜質 的鈦鐵合金粉末，採用磁選的方法，將其中沒有參加電解反應的雜質元素去除，得到純淨 的鈦鐵合金。
對於製備好的電解鈦精礦固體陰極，通過高溫熔鹽電解的方法進行電解還原。熔鹽選 用分析純KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物。電解溫度控制在800'C到850'C之間。電解電壓要求不得高於熔鹽的分解電壓，電解過程中電解電壓設置為3.2V。為了保障電解過程的 順利進行，反應過程採用通Ar的方式進行氣氛保護。完全反應時間受到陰極質量的影響， 當經過長時間反應後電解電流趨於穩定，此時認為反應結束，使產物與熔鹽分離並繼續通 Ar保護。待得產物溫度降至常溫後從反應器中取出產物。從反應開始到結束，陰極始終以 固態形式存在。最後對產物進行清洗、乾燥、磁選等處理，得到鈦鐵合金。
權利要求
1、一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟a、以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦得到的鈦精礦為原料，主要成分為FeTiO3；b、將上述鈦精礦採用造球、壓制和高溫燒結的方法，或者採用熔化後凝固的方法成型製得固體陰極；c、將上述製備好的鈦精礦固體陰極，採用熔鹽電脫氧法進行電解還原，反應過程中通惰性氣體進行保護；d、待上述反應結束後，繼續通入惰性氣體進行保護並待其產物溫度降至常溫後將反應產物從熔鹽內取出，將得到的還原反應產物進行清洗、乾燥處理，得到含雜質的鈦鐵合金。
2、 如權利要求1所述的利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，其特徵在於，所述步驟b中，高溫燒結的溫度為1200°C-1250°C，時間為5h-10h。
3、 如權利要求1所述的利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，其特徵在於，所述步驟c中，熔鹽選用KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物，電解溫度控制為800-85(TC，電解電壓不高於熔鹽分解電壓。
全文摘要
本發明公開了一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦製備鈦鐵合金的方法，包括a.以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；b.將上述鈦精礦採用造球、壓制後進行高溫燒結的方法，或者採用熔化後凝固的方法成型製得固體陰極；c.將制好的鈦精礦陰極，採用熔鹽電脫氧法進行電解還原，反應過程中通惰性氣體進行保護；d.待上述反應結束後，繼續通入惰性氣體進行保護並待其產物溫度降至常溫後將反應產物從熔鹽內取出，將得到的還原反應產物進行清洗、乾燥、磁選等處理，得到鈦鐵合金。本方法克服了目前各種現有技術存在的生產周期長、工序複雜、能耗高等不足之處，具有充分利用礦產資源、生產周期短、工序簡單、成本低、能耗低、環境友好等優點。
文檔編號C25C3/36GK101597774SQ20091010420
公開日2009年12月9日 申請日期2009年6月29日 優先權日2009年6月29日
發明者呂學偉, 施瑞盟, 杜繼紅, 成 潘, 白晨光, 邱貴寶, 潤 黃 申請人:重慶大學;西北有色金屬研究院