以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种以攀西地区高磷、硫钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法，工艺步骤如下：将攀西地区钛原料及２０～４０％的含铁料加入旋转炉中，经２０～２５ｍｉｎ快速加热至７００～８５０℃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钙质冶金辅料、钙－钠系处理剂、金属铝、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，经对接仓卸入已预热至１５０～３００℃的冶炼炉及高位料仓内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和缓凝剂，冷却４８～８０ｈ，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。本发明专利技术原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金系列产品质量稳定，从而打破了因攀西含钛原料杂质含量高不能生产钛铁的神话，填补了国内空白。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛铁合金的冶炼方法，尤其是一种以攀西地区高磷、硫含 钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法。
技术介绍
钛铁是钢铁生产中重要的合金化原料和深度脱氧添加剂，钛被称为"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比重较轻，因 此在钢铁冶炼过程中如果直接加入钛金属，不但烧损严重，且收得率低，因而 一般以铁合金的形式加入以解决收得率低的问题。目前，中低钛铁的应用即部 分解决了钢铁加钛的问题。但传统的钛铁合金多是以金红石型含钛料、废钛料、低磷硫钛精矿为原料， 利用铝热法以及电铝热法制得。利用铝热法生产钛铁时，杂质控制难度大，且 原料来源受到一定的限制，使生产和供应受到影响。目前国内生产钛铁合金的 钛原料磷、硫含量一般在0.03%以下，而攀西地区钛原料磷、硫含量一般却在 0.06%以上，高的甚至达0.1%以上，并且MgO+CaO含量高达6~7%，此种高 磷、硫，高钙镁钛原料，必须经特殊工艺方能生产出合格钛铁产品。中国专利公开了 "一种以钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法(公开号 CN101078065A)",该方法所选原料成分不尽合理，生产工艺不完善，无法实 现其相应的专利技术目的，也无法达到相应的技术效果。本专利技术针对此，进一步进 行改进和完善。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述原料缺陷，提供一种以攀西地区高磷、硫含钛原料冶 炼制备系列钛铁合金的方法。该方法的原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金产品质量稳定，能满足现代钢铁工业对钛铁合金的技术质量要 求。同时本专利技术还解决了用含磷、硫高的攀西地区钒钛磁铁矿冶炼制备钛铁合 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钛铁的神 话，填补了国内空白。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下以100Kg攀西地区含钛原料为配料基准单位，配入如下重量配比的辅助材料金属铝40~50Kg、钙质冶金辅料10~16Kg、氯酸钾8~22Kg、脱磷脱硫剂 0.5-1.0Kg，全铁含量为60~73%的铁系原料4~25 Kg。所述金属铝的含A1量在96。/。以上，其粒度为-10目 +60目。所述钙质冶金辅料是指CaO含量大于85%的生石灰或CaF2含量大于85% 的莹石，亦或者是该两种物质按任意比例配加的混合物。在中、低钛铁冶炼过程中，所述脱磷脱硫剂选用碳酸钠与电石按任意比例 的混合物；在高钛铁冶炼过程中，所述脱磷脱硫剂选用碳酸钠与萤石按任意比 例的混合物。所述铁系原料是指《3mm的片状氧化铁鳞。具体工艺步骤如下以100Kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料， 将攀西地区钛原料及20~40%的铁系原料加入旋转炉中，经20~25min快速加 热至700 85CTC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 次加入钙质冶金辅料、脱磷脱硫剂、金属铝、氯酸钾，混料器中的原料及辅助 材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至150 30(TC的冶炼炉内， 按不同产品按下部点火或上部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和 0.5~0.75Kg缓凝剂，冷却48~80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经 检验、包装后入库。所述精炼料是余下的铁系原料与金属铝和生石灰的均匀混合物，其中金属 铝与生石灰的重量配比为2,2: 1。所述缓凝剂是以冶金石灰为基础，即95%以上为生石灰，其余为镁粉。所述钛铁合金产品的技术指标见下表:<table>table see original document page 6</column></row><table>下面对本专利技术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Ti02、 FeO、 Fe203、 Si02、 MnO、 V205、 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 Si02-MgO-CaO-Ti02-Al203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。Ti02 +4/3A1 — Ti+ 2/3Al203 (1)△G0=-167472 + 12.1T 2Ti02 +4/3A1 — 2TiO+ 2/3Al203 (2)△G0 =-452655 + 14.36T 2TiO +4/3A1 — 2Ti+ 2/3Al203 (3)△G°=-11784588 + 9.92T 3Fe203 + 2/3Al = 2Fe304 + 1/3A1203 (4) △GT0=-115700+14.85TFe304 + 2/3A1 = 3FeO + 1/3 AI203 (5) AG/ = -17000 -29.25T3MnO + 2A1 —3Mn + A1203 (6)△ GT0=-103495 -4.5T3FeO + 2A1 = 3Fe + Al203 (7)3Si02 + 4A1 —3Si + 2A1203 (8)3V205 + 10A1 —6V + 5A1203 (9)3CuO + 2A1 —3Cu + A1203 (10)2、由于钛铁冶炼过程有大量的Al203产生，Ab03和CaO结合形成 CaOAl203， CaO既调整渣的酸碱度平衡，同时增加炉渣的硫容和磷容，提高 硫磷脱除能力，抑制逆反应发生，因此要求含S和P水平低。CaO加入量高于 计算值，影响炉渣熔点，不利于P和S的传质，部分CaO原料还会带入少量P 和S，因此本专利技术选用了脱磷脱硫剂。钛铁产品的杂质控制问题，主要是对原 料进行预处理，削减杂质带入水平，同时采取综合冶金方式提高渣脱除S、 P 等杂质能力，以满足用户要求。3、实施本专利技术方法的"钛铁系列产品冶炼成套设备"己于2008年3月公告 授予技术专利，该成套装置包括加热设备、混料设备、反应装置、除尘设 备、输送设备、精整设备和计量设备等，加热设备使用煤基燃料，中心温度> 900°C，出口温度〉70(TC。物料采用钢质管路系统输送，配备振动泵。烟尘输 送配备大功率风机，与除尘布袋以及水淋系统连接。反应设备由铸钢浇铸成型， 内衬整体浇注耐火材料，确保盛装2 8t的物料，耐高温能力超过180(TC以上。 用远程测温进行物料测温，电子称、磅秤和地磅对物料进行计量。生产过程采 用自动测温、远程监控、电子点火全套装备及系列软件，实现了钛铁冶炼的半 自动生产线。本专利技术的优点和积极效果表现在A、 本专利技术原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金系列产 品质量稳定，达到了国际、国内对钛铁合金的技术质量标准要求。B、 本专利技术冶炼制取的系列钛铁合金产品，硫磷水平低，铝硅含量适中， 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于：它是以１００Ｋｇ攀西地区含钛原料为配料基准单位，配入如下重量配比的辅助材料：　金属铝４０～５０Ｋｇ、钙质冶金辅料１０～１６Ｋｇ、氯酸钾８～２２Ｋｇ、脱磷脱硫剂０．５～１．０Ｋｇ、全铁 含量为６０～７３％的铁系原料４～２５Ｋｇ；　具体工艺步骤如下：　以１００Ｋｇ含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及２０～４０％的铁系原料加入旋转炉中，经２０～２５ｍｉｎ快速加热至７００～８５０℃ 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钙质冶金辅料、脱磷脱硫剂、金属铝、氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至１５０～３００℃的冶炼炉内，按不同产品按下部点火或上部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和０．５～０．７５Ｋｇ缓凝剂，冷却４８～８０ｈ，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何金勇，杨保祥，宋国菊，张森，
申请(专利权)人：攀枝花市金钛山工贸有限责任公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]