一种钛铁合金的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种钛铁合金的制备方法，涉及金属冶炼技术领域。该方法包括：碳热反应，以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，向混料中加入混料质量1％的膨润土水混合并造球，将形成的湿球干燥后恒温加热，将加热后的干球密闭冷却粉碎并过筛，得到预还原矿粉；铝热还原反应，按照质量分数，将40‑42％预还原矿粉、21‑23％Al粉、24‑26％钛白粉、5‑6％CaO和7‑9％KClO

【技术实现步骤摘要】
一种钛铁合金的制备方法
本专利技术涉及金属冶炼
，更具体的涉及一种钛铁合金的制备方法。
技术介绍
钛铁是一种用途较为广泛的特种铁合金。可用作脱氧剂、除气剂，改善钢的机械性能；可用作储氢材料，储存氢气或净化氢气；可用作合金元素添加剂，改善钢的性能(如抗腐蚀性能、提高高温抗拉强度等)；可用作孕育剂，改善其机械性能(如耐磨性)；可用作焊条涂料；此外，钛铁还用作以金属热还原法生产其他铁合金和有色金属的还原剂；有色合金的合金添加剂；还少量用于化学工业和其他工业。目前，我国钛铁生产工艺以铝热法为主，主要生产中低、品位的钛铁，高钛铁的工业制备技术与发达国家有较大差距。重熔法技术较为成熟，在国外广泛使用，但受原料限制在我国难以推广。碳热还原法虽也能生产高钛铁但由于产品含碳量过高而使其应用受到限制。熔盐电解法具有工艺流程短，以金属氧化物为原料，成本低且对环境友好的特点，因而成为冶炼高钛铁合金研究的一个重要方向，但实现工业化尚需时日。
技术实现思路
本专利技术提供一种钛铁合金的制备方法，通过以钒钛磁铁矿和钛精矿为原料，调节物料配比和碳热反应温度及时间，制备多级别钛铁合金，解决了现有技术中钛铁合金生产中铝消耗量大，生产成本高的问题。具体的，本专利技术中钛铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，向混料中加入混料质量1％的膨润土后充分混匀形成混合物，将混合物与水混合并造球，其中，混合物与水的质量比为1:0.08，将形成的湿球放入干燥箱中进行恒温干燥，将干燥后得到的干球放入加热炉中恒温加热，将加热后的干球密闭冷却，将冷却后的干球粉碎并过筛，得到预还原矿粉；(2)铝热还原反应按照质量分数，将40-42％预还原矿粉、21-23％Al粉、24-26％钛白粉、5-6％CaO和7-9％KClO3混合均匀后以镁条引燃进行自蔓延铝热还原反应，将反应后的混合物冷却除渣后得到钛铁合金铸锭。优选的，碳热反应步骤中，钒钛磁铁矿中各含量成分的质量分数为48.65％TFe、27.67％FeO、9.98％TiO2、28.84％SiO2、3.85％Al2O3、4.37％MgO、1.94％CaO和0.51％V2O5。优选的，碳热反应步骤中，煤粉中各含量成分的质量分数为61.31％FC、77.50％TC、9.38％灰分和29.31％其他。优选的，碳热反应步骤中，膨润土中各含量成分的质量分数为68.55％SiO2、0.97％CaO、1.80％MgO、15.00％Al2O3、0.96％K2O、2.00％Na2O和0.023％S。优选的，碳热反应步骤中，钒钛磁铁矿和煤粉按照配碳比为0.8进行配料。优选的，碳热反应步骤中，干燥箱中干燥温度为105℃，干燥时间为5h。优选的，碳热反应步骤中，加热炉中加热温度为1200℃，加热时间为10min。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术中，通过以钒钛磁铁矿和钛精矿为原料，调节物料配比和碳热反应温度及时间，制备多级别钛铁合金，减少了铝的消耗量，降低了生产成本，而且提供了多元化的钛铁合金品种。附图说明为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1制备的钛铁合金SEM图。具体实施方式实施例1本专利技术实施例1提供的钛铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，其中，钒钛磁铁矿和煤粉按照配碳比为0.8进行配料，然后向混料中加入混料质量1％的膨润土后充分混匀形成混合物，将混合物与水混合并造球，其中，混合物与水的质量比为1:0.08，将形成的湿球放入105℃干燥箱中进行恒温干燥，干燥时间为5h，将干燥后得到的干球放入加热炉中恒温加热，加热温度为1200℃，加热时间为10min，将加热后的干球取出密闭冷却，将冷却后的干球粉碎并过200目筛，得到预还原矿粉；(2)铝热还原反应按照质量分数，将41.6％预还原矿粉、21％Al粉、25％钛白粉、5.2％CaO和7.2％KClO3混合均匀后以镁条引燃进行自蔓延铝热还原反应，将反应后的混合物冷却除渣后得到钛铁合金铸锭。其中，碳热反应中各原料主要化学成分分别为：钒钛磁铁矿中各含量成分的质量分数为48.65％TFe、27.67％FeO、9.98％TiO2、28.84％SiO2、3.85％Al2O3、4.37％MgO、1.94％CaO和0.51％V2O5。煤粉中各含量成分的质量分数为61.31％FC、77.50％TC、9.38％灰分和29.31％其他。膨润土中各含量成分的质量分数为68.55％SiO2、0.97％CaO、1.80％MgO、15.00％Al2O3、0.96％K2O、2.00％Na2O和0.023％S。实施例1中铝热反应的实验方案如表1所示。表1铝热反应的实验方案实施例1中制备的钛铁合金的成分如表2所示。表2钛铁合金的成分(wt.％)由表2看出，制备所得的钛铁合金中铝含量符合国家标准，并且铝含量低于8％，硅含量也符合设计要求，因此，以预还原矿粉和钛白粉为原料的碳热预还原-铝热还原的复合还原法制备钛铁合金的工艺方法是可行的。对本实施例1中制备的钛铁合金进行检测，其SEM结果如图1所示，由图1中可看出钛铁合金分布较为均匀。A区面积大，颜色亮白，相比较B区而言，合金中钛高铝少。B区面积小，颜色灰暗，聚集在A区周围，相比较A区而言，合金中铝高钛少。C区为细小Al2O3夹杂物。实施例2本专利技术实施例2提供的钛铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，其中，钒钛磁铁矿和煤粉按照配碳比为0.8进行配料，然后向混料中加入混料质量1％的膨润土后充分混匀形成混合物，将混合物与水混合并造球，其中，混合物与水的质量比为1:0.08，将形成的湿球放入105℃干燥箱中进行恒温干燥，干燥时间为5h，将干燥后得到的干球放入加热炉中恒温加热，加热温度为1200℃，加热时间为10min，将加热后的干球取出密闭冷却，将冷却后的干球粉碎并过200目筛，得到预还原矿粉；(2)铝热还原反应按照质量分数，将40％预还原矿粉、23％Al粉、24％钛白粉、5％CaO和8％KClO3混合均匀后以镁条引燃进行自蔓延铝热还原反应，将反应后的混合物冷却除渣后得到钛铁合金铸锭。其中，碳热反应中各原料主要化学成分分别为：钒钛磁铁矿中各含量成分的质量分数为48.65％TFe、27.67％FeO、9.98％TiO2、28.84％SiO2、3.85％Al2O3、4.37％MgO、1.94％CaO和0.51％V2O5。煤粉中各含量成分的质量分数为61.31％FC、77.50％TC、9.38％灰分和29.31％其他。膨润土中各含量成分的质量分数为68.55％SiO2、0.97％CaO、1.80％MgO、15.00％Al2O3、0.96％K2O、2.00％Na2O和0.023％S。实施例2中铝热反应的实验方案如表3所示。表3铝热反应的实验方案实施例3本专利技术实施例3提供的钛铁合金的制备方法，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钛铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，向混料中加入混料质量1％的膨润土后充分混匀形成混合物，将混合物与水混合并造球，其中，混合物与水的质量比为1:0.08，将形成的湿球放入干燥箱中进行恒温干燥，将干燥后得到的干球放入加热炉中恒温加热，将加热后的干球密闭冷却，将冷却后的干球粉碎并过筛，得到预还原矿粉；(2)铝热还原反应按照质量分数，将40‑42％预还原矿粉、21‑23％Al粉、24‑26％钛白粉、5‑6％CaO和7‑9％KClO

【技术特征摘要】
1.一种钛铁合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳热反应以钒钛磁铁矿为原料，煤粉为还原剂进行混料，向混料中加入混料质量1％的膨润土后充分混匀形成混合物，将混合物与水混合并造球，其中，混合物与水的质量比为1:0.08，将形成的湿球放入干燥箱中进行恒温干燥，将干燥后得到的干球放入加热炉中恒温加热，将加热后的干球密闭冷却，将冷却后的干球粉碎并过筛，得到预还原矿粉；(2)铝热还原反应按照质量分数，将40-42％预还原矿粉、21-23％Al粉、24-26％钛白粉、5-6％CaO和7-9％KClO3混合均匀后以镁条引燃进行自蔓延铝热还原反应，将反应后的混合物冷却除渣后得到钛铁合金铸锭。2.根据权利要求1所述的钛铁合金的制备方法，其特征在于，碳热反应步骤中，钒钛磁铁矿中各含量成分的质量分数为48.65％TFe、27.67％FeO、9.98％TiO2、28.84％SiO2、3.85％Al2O3、4.37...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑海燕，沈峰满，姜鑫，高强健，刘砚飞，梁子敬，黄文信，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21