一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法
2023-05-27 17:44:06 1
專利名稱：一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法
技術領域：
本發明屬於製備鈦矽鐵合金的技術領域，尤其涉及一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法。
背景技術：
自上世紀60年代以來，國內外科技工作者對含鈦高爐渣的綜合利用做了大量的 研究工作，從研究內容看，絕大多數研究工作圍繞從含鈦高爐渣中提取鈦合金或含鈦化合 物進行，其次是利用含鈦爐渣作為建築材料。含鈦高爐渣按其種類不同，其中的TiO2含量也不同，其波動範圍可達5 30 %，其 中的含鈦礦物主要為鈣鈦礦、金紅石和攀鈦透輝石等，其含鈦礦物結晶細小呈彌散狀分布 於爐渣中，很難分離。利用含鈦高爐渣製備鈦合金是含鈦爐渣資源化綜合利用的可能途徑之一。但過去 幾十年圍繞含鈦高爐渣製備鈦合金所開展的各種研究，均由於鈦的回收率低，成本過高，且 殘渣未能得到應用等原因，很難得到推廣應用。為此申請人2005年發明了「利用含鈦爐渣 製備鈦及鈦合金的方法(ZL200510019664. 3) 」。採用該方法，利用含鈦爐渣製備鈦合金，可 以使含鈦爐渣中鈦的回收率達到90%以上，殘渣中的TiO2降至2%左右，可有效降低生產 成本，使得提鈦後殘渣的高附加值利用成為可能。上述發明是在等離子爐、直流電弧爐、交流電弧爐等設備中對冷態含鈦爐渣(主 要為含鈦高爐渣)進行熔融熱還原製備鈦合金。冷態含鈦高爐渣是由1400-1500°C的熱態 高爐渣經空氣冷卻或水冷卻形成的。一方面，冷卻過程中，熱態爐渣與環境進行大量的熱交 換，爐渣所含的大量熱能沒有得到有效利用，造成了較大的環境熱負荷，不利於節能環保； 另一方面，對冷態爐渣進行熔融熱還原需要消耗一定量的電能。因此，以熱態含鈦高爐渣為 主要原料，充分利用其所含的熱能，輔以其他措施進行加熱和保溫，生產製備鈦矽鐵合金對 於節能減排和環境保護具有十分重要的意義。
發明內容
本發明旨在克服現有技術缺陷，目的是提供一種充分利用熱態含鈦高爐渣中的熱 能、可節省大量能源、能提高含鈦高爐渣中鈦的收得率和能降低殘渣中的殘餘TiO2含量的 利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法。為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是在TiO2含量為5 30wt%的熱態 含鈦高爐渣中，外加入0 20% Wt的碳、0 30 {%金屬鋁、0 10wt%的鐵、0 10wt% 的矽和0 30wt%的鎂，輔以加熱和保溫，進行熔融熱還原，製得鈦矽鐵合金。在熱態含鈦高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零。在上述技術方案中熱態含鈦高爐渣為以釩鈦磁鐵礦為主要原料經高爐冶煉產生 的熱態含鈦高爐渣；加熱和保溫或在等離子爐、或在直流電弧爐、或在交流電弧爐、或在電 阻爐中進行。
由於採用上述技術方案，本發明以熱態含鈦高爐渣為主要原料，充分利用其所含 的熱能，輔以其他措施進行加熱和保溫，通過熔融熱還原法將含鈦高爐渣中鈦、矽等有價金 屬化合物還原為鈦矽鐵合金，能提高含鈦高爐渣中鈦的收得率，其收得率可達85 90 %， 殘渣中的TiO2含量可降至2%左右。本發明由於充分利用了熱態高爐渣中含有的熱能，因而與「利用含鈦爐渣製備鈦 及鈦合金的方法(ZL200510019664. 3) 」專利技術相比，可節約能源30 50%，對於節能減 排和環境保護具有十分重要的意義。
圖1為本發 明的一種製備方法所製備的鈦矽鐵合金背散射電子像；圖2為圖1中的A點EDS分析；圖3為圖1中的B點EDS分析；圖4為圖1中的C點EDS分析。
具體實施例方式本具體實施方式
所述的熱態含鈦高爐渣為以釩鈦磁鐵礦為主要原料經高爐冶煉 產生的熱態含鈦高爐渣，以下實施例不再贅述。實施例1一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 24. 62wt %，SiO2 為 27. 97wt %，Al2O3 為 13. 40wt %，MgO 為 7. 68wt %，Fe2O3 為3. 19wt%, TiO2為20. 59wt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30 丨％金屬鋁、0 10wt%的鐵、0 10wt%的矽和0 30wt%的鎂。在熱態含 鈦高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在等離子爐中加熱和保溫並進行熔融 熱還原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例2一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 24. 62wt %，SiO2 為 27. 97wt %，Al2O3 為 13. 40wt %，MgO 為 7. 68wt %，Fe2O3 為3. 19wt%, TiO2為20. 59wt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在交流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱 還原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例3一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 24. 62wt %，SiO2 為 27. 97wt %，Al2O3 為 13. 40wt %，MgO 為 7. 68wt %，Fe2O3 為3. 19wt%, TiO2為20. 59wt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在直流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱 還原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例4
一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 24. 62wt %，SiO2 為 27. 97wt %，Al2O3 為 13. 40wt %，MgO 為 7. 68wt %，Fe2O3 為3. 19wt%, TiO2為20. 59wt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時零，在電阻爐中加熱保溫並進行熔融熱還原反 應，製得鈦矽鐵合金。實施例5 一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 32. 30wt %，SiO2 為 26. 35wt %，Al2O3 為 14. 15wt %，MgO 為 11. 06wt %，Fe2O3 為3. 27wt%, TiO2為12. OOwt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在等離子爐中加熱保溫並進行熔融熱還 原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例6一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 32. 30wt %，SiO2 為 26. 35wt %，Al2O3 為 14. 15wt %，MgO 為 11. 06wt %，Fe2O3 為3. 27wt%, TiO2為12. OOwt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在交流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱 還原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例7一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 32. 30wt %，SiO2 為 26. 35wt %，Al2O3 為 14. 15wt %，MgO 為 11. 06wt %，Fe2O3 為3. 27wt%, TiO2為12. OOwt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在直流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱 還原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例8一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為CaO 為 32. 30wt %，SiO2 為 26. 35wt %，Al2O3 為 14. 15wt %，MgO 為 11. 06wt %，Fe2O3 為3. 27wt%, TiO2為12. OOwt %, MnO < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt 的碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦 高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在電阻爐中加熱保溫並進行熔融熱還原 反應，製得鈦矽鐵合金。實施例9一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為=CaO 為 32. 57wt%, SiO2 為 28. Olwt%, Al2O3 為 14. 20wt%, MgO 為 9. 84wt%, Fe2O3 為4. 63wt%,Ti02為8. 15wt%,Mn0 < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt的 碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在等離 子爐中加熱保溫並進行熔融熱還原 反應，製得鈦矽鐵合金。實施例10一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為=CaO 為 32. 57wt%, SiO2 為 28. Olwt%, Al2O3 為 14. 20wt%, MgO 為 9. 84wt%, Fe2O3 為4. 63wt%,Ti02為8. 15wt%,Mn0 < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt的 碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦高 爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在交流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱還 原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例11一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為=CaO 為 32. 57wt%, SiO2 為 28. Olwt%, Al2O3 為 14. 20wt%, MgO 為 9. 84wt%, Fe2O3 為4. 63wt%,Ti02為8. 15wt%,Mn0 < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt的 碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt %的鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦高 爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在直流電弧爐中加熱保溫並進行熔融熱還 原反應，製得鈦矽鐵合金。實施例12一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其所採用的熱態含鈦高爐渣的 成分為=CaO 為 32. 57wt%, SiO2 為 28. Olwt%, Al2O3 為 14. 20wt%, MgO 為 9. 84wt%, Fe2O3 為4. 63wt%,Ti02為8. 15wt%,Mn0 < lwt%。在熱態含鈦高爐漁中外加入0 20% wt的 碳、0 30襯％金屬鋁、0 IOwt%的鐵、0 IOwt%的矽和0 30wt%的鎂，在熱態含鈦高 爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零，在電阻爐中加熱保溫並進行熔融熱還原反 應，製得鈦矽鐵合金。本具體實施方式
以熱態含鈦高爐渣為主要原料，充分利用所含的熱能，輔以其他 措施進行加熱、保溫，通過熔融熱還原法將含鈦高爐渣中鈦、矽等有價金屬化合物還原為鈦 矽鐵合金。附圖為本具體實施方式
中的一種方法所製備的鈦矽鐵合金，從附圖可以看出，採 用本發明，以熱態含鈦高爐渣為主要原料可以製得鈦矽鐵鐵合金。本具體實施方式
能提高含鈦高爐渣中鈦的收得率，其收得率可達85 90%，殘渣 中的TiO2含量可降至2%左右。另外，由於充分利用了熱態高爐渣中含有的熱能，因而與 「利用含鈦爐渣製備鈦及鈦合金的方法(ZL200510019664. 3) 」專利技術相比，可節約能源 30-50%，對於節能減排和環境保護具有十分重要的意義。
權利要求
1.一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其特徵在於在TiA含量為5 熱態含鈦高爐渣中，外加入0 20% wt的碳、0 30 1%金屬鋁、0 IOwt %的 鐵、0 IOwt %的矽和0 30wt%的鎂，輔以加熱和保溫，進行熔融熱還原，製得鈦矽鐵合在熱態含鈦高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零。
2.根據權利要求1所述的利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其特徵在於所 述的熱態含鈦高爐渣為以釩鈦磁鐵礦為主要原料經高爐冶煉產生的熱態含鈦高爐渣。
3.根據權利要求1所述的利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法，其特徵在於所 述的加熱和保溫或在等離子爐、或在直流電弧爐、或在交流電弧爐、或在電阻爐中進行。
全文摘要
本發明涉及一種利用熱態含鈦高爐渣製備鈦矽鐵合金的方法。其技術方案是在TiO2含量為5～30wt％的熱態含鈦高爐渣中，外加入0～20％wt的碳、0～30wt％金屬鋁、0～10wt％的鐵、0～10wt％的矽和0～30wt％的鎂，輔以加熱和保溫，進行熔融熱還原，製得鈦矽鐵合金。在熱態含鈦高爐渣的外加入物中，碳、金屬鋁和鎂不同時為零。熱態含鈦高爐渣為以釩鈦磁鐵礦為主要原料經高爐冶煉產生的熱態含鈦高爐渣。本發明以熱態含鈦高爐渣為主要原料，充分利用其所含的熱能，通過熔融熱還原法將含鈦高爐渣中鈦、矽等有價金屬化合物還原為鈦矽鐵合金，鈦的收得率可達85～90％，殘渣中的TiO2含量可降至2％左右。與現有技術相比，可節約能源30～50％。
文檔編號C22B34/12GK102094096SQ20111000223
公開日2011年6月15日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者柯昌明, 韓兵強 申請人:武漢科技大學