一种含钛物料还原得到金属钛的方法技术

本发明专利技术涉及一种含钛物料还原得到金属钛的方法，属于冶金领域。本发明专利技术方法先将含钛物料与碳还原剂混匀，然后在混匀的原料中加入硅铁、金属锡或金属铜，然后进行还原，得到合金，还原所得合金与Ｚｎ或Ｐｂ在惰性气体保护下于常压８００℃～１０００℃反应，生成Ｚｎ－Ｔｉ合金或Ｐｂ－Ｔｉ合金，最后将Ｚｎ－Ｔｉ合金或Ｐｂ－Ｔｉ合金于真空条件下８００℃～１２００℃进行蒸馏，分离得到金属钛与Ｚｎ或Ｐｂ。本发明专利技术钛还原方法，工艺简单，整个还原过程不污染环境，能耗明显低于现行的镁还原法，生产的金属钛纯度高（钛含量可以达到９９．７％以上），具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于冶金领域。技术背景钛及其合金由于其熔点高、比重轻、强度大、耐腐蚀强等特点，在现代航空、火箭导弹 工业、航天技术、枪炮舰艇、生物医用材料及化工设备等方面有广泛应用。钛的纯度对钛制 品的质量有重大影响，即使微量的杂质对其性能也有严重影响。例如氧、氮、铁、碳会显著 提高钛的硬度而使其塑性变低；氢又将大大降低冲击韧性；而钛的活性很强，能吸收和溶解 大量的气体杂质，故生产金属钛时必须防止钛与氧、氮、氢、碳、铁、水蒸气及含碳气体相 互作用，这给钛的冶炼造成了很大困难。目前，国际上唯一用于工业生产的制钛方法为Kroll法，也就是镁还原法，生产得到的 海绵钛可用真空自耗电极重熔或电子束熔炼提纯。Kroll法整个生产过程包括氯化镁电解、 含钛原料氯化、镁热还原及真空蒸馏脱出氯化镁及过量金属镁四个主要部分。由于其流程长 、工序多、能耗高等因素，使海绵钛成本居高不下，其价格远高于钢铁的价格，单位重量价 格也是金属铝的3倍以上，限制了钛在各行业的应用。为了降低海绵钛的价格，在过去50多年中，人们研究了多种还原钛的方法，如化学热还 原法、TiCU气相还原法、等离子法、金属氢化物还原法、电解法等。上述方法有些由于能耗大、污染大而没有投入工业使用，有些还停留在实验和理论阶段
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述不足，提供一种工艺简单、能耗低、污染小的钛还原的方法。 为了实现上述目的，本专利技术钛还原方法步骤如下a、 含钛物料以Ti02计与碳还原剂按重量配比10:3 4混匀成原料；b、 在a步骤混匀的原料中加入硅铁、金属锡或金属铜；c、 加入硅铁、金属锡或金属铜后的原料在常压下于170(TC 180(rC或在真空下于1300 。C 150(TC条件下进行还原，得到合金；d、 步骤c还原所得合金与Zn或Pb在惰性气体保护下于常压80(TC 100(rC反应，生成 Zn-Ti合金或Pb-Ti合金，同时解析出硅铁、金属锡或金属铜；e、步骤d得到的Zn-Ti合金或Pb-Ti合金于真空条件下于80(TC 120(rC进行蒸馏，分离 得到金属钛与金属Zn或Pb。由于含钛物料和碳还原剂是粉料，为了减少飞扬损失，因此，步骤a中的含钛物料和碳 还原剂混匀后可以进行造粒，使混匀后的原料粒度大小为8 12mm 。本专利技术方法步骤b中加入硅铁、金属锡或金属铜作为吸收剂，可以吸收还原出来的Ti， 形成Si-Ti-Fe合金、Sn-Ti合金、或Cu-Ti合金，避免碳化钛的生成。其中，吸收剂的加入量 与含钛物料以Ti02计按重量配比优选为l :0. 5 0. 67。步骤c还原得到硅铁钛、锡钛或铜钛合金。步骤d中所述的惰性气体指氦气、氖气、氩气等。其中，优选氩气。 步骤d中Zn或Pb作金属萃取剂，萃取步骤c得到的合金中的金属钛，得到Zn-Ti合金或 Pb-Ti合金。碳还原剂种类很多，本专利技术方法优选碳还原剂石墨、碳黑、焦碳、粉煤、石油焦中至 少一种。常见的含钛矿石、矿渣等均可以用本专利技术方法进行钛还原，本专利技术方法中的含钛物料优 选钛白粉、金红石、高钛渣、钛精矿中至少一种。本专利技术钛还原方法，工艺简单，整个还原过程不污染环境，能耗明显低于现行的镁还原 法，生产的金属钛纯度高(钛含量可以达到99.7%以上)，具有广阔的应用前景。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本专利技术限制在所 述的实施例范围之中。 实施例l取Ti02含量为100克的钛白粉和含C 33克的石墨混合、造粒、干燥后，与200克硅铁(含 Si75%) —起加入还原炉内，在常压下于178(TC的温度下还原。冷却后得到合金，该合金经 化学分析表明含Ti23. 46%， Si50. 63%， Fe25. 08%， C < 0. 1% 。取上述所得合金100克，与220克金属锌一起加入萃取炉内，在常压(氩气保护)下于 80(TC的温度下反应。冷却后得到Zn-Ti合金，这种合金经化学分析表明含Ti8. 12%， Zn91. 77%将得到的Zn-Ti合金在1000°C的真空条件下进行蒸馏，得到的金属钛经化学分析表明含 Ti99. 89%， FeO. 07%， SiO. 026%， 0 0. 075%， C < 0. 02%， Zn < 0. 05% 。 实施例2取Ti02含量为100克的金红石和含C 33克的碳黑混合、造粒、干燥后，与200克硅铁(含 Si75%) —起加入还原炉内，在真空条件下于148(TC的温度下还原。冷却后得到合金，这种 合金经化学分析表明含Ti25. 01%， Si49. 11%， Fe25. 47%， C < 0. 1% 。取上述所得合金100克，与220克金属铅一起加入萃取炉内，在常压(氩气保护)下于 80(TC的温度下反应。冷却后得到Pb-Ti合金，这种合金经化学分析表明含Ti9. 02%， Pb90. 85%将得到的Pb-Ti合金在120CTC的真空条件下进行蒸馏，得到的金属钛经化学分析表明含 Ti99. 77%， FeO. 08%， SiO. 021%， 0 0. 091%， C < 0. 02%， Pb < 0. 05% 。 实施例3取Ti02含量为100克的钛白粉和含C 33克的焦碳混合、造粒、干燥后，与150克金属锡一 起加入还原炉内，在真空条件下于148(TC的温度下还原。冷却后得到合金，这种合金经化学 分析表明含Ti27. 12%， Sn72. 34%， C < 0. 02% 。取上述所得合金100克，与220克金属锌一起加入萃取炉内，在常压(氩气保护)下于 80(TC的温度下反应。冷却后得到Zn-Ti合金，这种合金经化学分析表明含Ti9. 08%， Zn90. 63%将得到的Zn-Ti合金在1000°C的真空条件下进行蒸馏，得到的金属钛经化学分析表明含 Ti99. 72%， Fe < 0. 05%， Si < 0. 02%， 0 0. 071%， C < 0. 02%， Zn < 0. 05%， Sn < 0. 05% 。 实施例4取Ti02含量为100克的高钛渣和含C 33克的石墨混合、造粒、干燥后，与150克金属铜一 起加入还原炉内，在真空条件下于148(TC的温度下还原。冷却后得到合金，这种合金经化学 分析表明含Ti28. 33%， Cu70. 92%， C < 0. 02% 。取上述所得合金100克，与220克金属铅一起加入萃取炉内，在常压(氩气保护)下于 80(TC的温度下反应。冷却后得到Pb-Ti合金，这种合金经化学分析表明含Ti9. 64%， Pb90. 03%将得到的Pb-Ti合金在120CTC的真空条件下进行蒸馏，得到的金属钛经化学分析表明含 Ti99. 72%， Fe < 0. 05%， Si < 0. 02%， 0 0. 068%， C < 0. 02%， Cu < 0. 05%， Pb < 0. 05% 。权利要求1.一种从含钛物料中还原得到金属钛的方法，包括如下步骤a、含钛物料以TiO2计与碳还原剂按重量配比10∶3～4混匀成原料；b、在a步骤混匀的原料中加入硅铁、金属锡或金属铜；c本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含钛物料中还原得到金属钛的方法，包括如下步骤：ａ、含钛物料以ＴｉＯ↓［２］计与碳还原剂按重量配比１０∶３～４混匀成原料；ｂ、在ａ步骤混匀的原料中加入硅铁、金属锡或金属铜；ｃ、加入硅铁、金属锡或金属铜后的原料在常 压下于１７００℃～１８００℃或在真空下于１３００℃～１５００℃条件下进行还原，得到合金；ｄ、步骤ｃ还原所得合金与Ｚｎ或Ｐｂ在惰性气体保护下于常压８００℃～１０００℃反应，生成Ｚｎ－Ｔｉ合金或Ｐｂ－Ｔｉ合金，同时解析出硅铁、金属锡或金 属铜；ｅ、步骤ｄ得到的Ｚｎ－Ｔｉ合金或Ｐｂ－Ｔｉ合金于真空条件下于８００℃～１２００℃进行蒸馏，分离得到金属钛与金属Ｚｎ或Ｐｂ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：穆宏波，穆天柱，弓丽霞，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]