一种制备钛铁合金的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备钛铁合金的方法，该方法首先将钛铁矿制成球团后进行气基还原，然后以气基还原的钛铁矿为原料，采用自蔓延方式生产钛铁合金。本发明专利技术方法该方法不仅可以降低自蔓延反应所需还原剂金属铝的使用量和自蔓延反应所产生的渣量，而且还提高钛铁合金钛品位并降低合金中氧含量。

【技术实现步骤摘要】
一种制备钛铁合金的方法
本专利技术涉及一种制备钛铁合金的方法，具体以气基还原钛铁矿为原料采用自蔓延工艺制备钛铁合金，属于冶金

技术介绍
铁钛铁合金作为一种重要的金属材料，在工业方面具有重要的应用。在钢铁方面，钛铁合金可作为脱氧剂、除气剂和合金剂，减少钢锭偏析、提高钢的强度和耐磨性能。此外，在化工和能源方面，它还是一种重要的焊条涂料和储氢材料。目前，其主要生产工艺为重熔法和铝热法。钛铁矿作为一种含钛原料，具有储量丰富，价格低廉等优点，常被用来生产高钛渣和钛白。但在钛铁分离过程中，电弧炉制备高钛渣会消耗大量能量，而硫酸法生产钛白会产生大量废液。钛铁矿直接生产钛铁合金避免了钛铁分离问题，减少了工艺环节和降低了生产成本。但不足之处是铝热反应生产钛铁合金会消耗大量金属铝和产生大量废渣，与此同时由于合金中Al2O3夹杂和TiO2还原不完全等因素，使得钛铁合金氧含量较高，达5-10％，不符合出口产品要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种制备钛铁合金的方法。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种制备钛铁合金的方法，其包括如下步骤：S1、将钛铁矿制成氧化球团后，将其放入800～1300℃的还原性气氛中还原获得气基还原钛铁矿，研磨粉碎，备用：S2、将步骤S1获得的气基还原钛铁矿金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混合均匀；S3、采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述制成球团包括如下步骤：向钛铁矿添加其质量分数为1～3％的膨润土，混料2～4h，之后逐渐加入水进行混料，然后闷料30～40min，造球，获得5～8mm球团；将所述球团烘干后，放入马弗炉中通空气进行预氧化。如上所述的方法，优选地，所述加入水的量为钛铁矿重量的5～7％，加入水进行混料的时间为30-60min。如上所述的方法，优选地，所述马弗炉中预氧化温度为800～1200℃，预氧化时间为1～3h。如上所述的方法，优选地，在步骤S1中，所述还原性气氛为CO、H2、CH4中的至少一种，或CO、H2、CH4中的至少一种与惰性气体的混合气。也就是说还原性气氛可以为CO、H2、CH4中的任意一种或任意两种或三种的任意比例的混合气体，或可以为CO、H2、CH4中的任意一种或任意两种与惰性气体的混合物，惰性气体为N2、Ar等。如上所述的制备方法，优选地，在步骤S1中，所述还原的时间为1～5h，研磨粉碎后过200目筛。如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述气基还原钛铁矿与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙的配比按质量比为100:127～146:37～78:164～190:18～36:6～22进行配料。如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述金属铝100目筛下占90％以上，所述氯酸钠和二氧化钛200目筛下占95％以上。如上所述的方法，优选地，在步骤S2中，所述二氧化钛可用金红石或高钛渣替换，所述氯酸钠可用氯酸钾替换。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术提供一种以气基还原钛铁矿为原料，采用自蔓延方式生产钛铁合金的方法。该方法不仅可以降低自蔓延反应所需还原剂金属铝的使用量和自蔓延反应所产生的渣量，而且还可以提高钛铁合金钛品位和降低合金中氧含量。附图说明图1为实施例1中制备的气基还原钛铁矿的物相图。具体实施方式本专利技术中采用先制备球团矿，之后进行还原处理，再加入金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混料后冶炼获得钛铁合金。主要的反应为：3Fe+NaClO3+6Al+3TiO2＝3Al2O3+3FeTi+NaCl，6Fe+NaClO3+6Al+3TiO2＝3Al2O3+3Fe2Ti+NaCl，4Al+3TiO2＝3Ti+2Al2O3，其中，金属铝为还原剂，氯酸钠发热剂，二氧化钛则是为了提高钛铁合金的钛品位。而氧化钙和氟化钙则分别是为了促进钛的还原率和提高渣的流动性。为了更好的解释本专利技术，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本专利技术作详细描述。实施例1一种制备钛铁合金的方法，其包括如下步骤：1、气基还原钛铁矿制备：向钛铁矿添加其质量分数为2％的膨润土，混料3h，之后逐渐加入占原料钛铁矿重量的5％的水混料4h，然后闷料30min，造球，获得5-8mm球团。将球团烘干后，放入1000℃的马弗炉中通空气预氧化2h。之后，将其放入800℃、30％N2的CO还原性气氛中还原2h。获得还原钛铁矿，磨至通过200目筛，备用。其还原钛铁矿物相图，如图1所示，说明钛铁矿氧化球团在此还原条件下可以被还原，并且有大量金属铁生成。2、钛铁合金原料配制：将气基还原钛铁矿、金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙按照质量比为100:134.4:51.7:174.5:26.9:13.5进行配料，其中金属铝100目筛下占90％以上，氯酸钠和二氧化钛200目筛下占95％以上。3、钛铁合金制备：将原料混合均匀，采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金，其中钛含量为48.2％，铁含量为25.6％，铝含量为8.47％，氧含量1.97％。实施例2本实施例实在实施例1的基础上，不同在于，添加1％的膨润土，混料4h，添加水为钛铁矿重量的6％混料3h，闷料35min，获得5-8mm球团，烘干后放入马弗炉中800℃预氧化2小时的钛铁矿球团在1100℃、100％CO的气氛中还原5小时，获得还原钛铁矿，磨至通过200目筛，备用。将气基还原钛铁矿、金属铝、氯酸钾、二氧化钛、氧化钙和氟化钙按照质量比100:138.5:74:189:34.6:11.1进行配料，其中金属铝100目筛下占90％以上，氯酸钾和二氧化钛200目筛下占95％以上。将原料混合均匀，采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金，其中钛含量为49.6％，铁含量为26.0％，铝含量为8.12％，氧含量3.10％。实施例3本实施例实在实施例1的基础上，不同在于，添加3％的膨润土，添加水为7％，闷料40min，获得5-8mm球团，烘干后放入马弗炉中1200℃预氧化1小时的钛铁矿球团在1200℃、100％H2的气氛中还原3小时，获得还原钛铁矿，磨至通过200目筛，备用。将气基还原钛铁矿、金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙按照质量比100:136:58:187:20.8:13.9进行配料，其中金属铝100目筛下占90％以上，氯酸钠和二氧化钛200筛下占95％以上。将原料混合均匀，采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金，其中钛含量为50.8％，铁含量为25.3％，铝含量为8.23％，氧含量3.27％。实施例4本实施例实在实施例1的基础上，不同在于，添加2.5％的膨润土，添加水为6％，闷料35min，获得5-8mm球团，烘干后放入马弗炉中将900℃预氧化3小时的钛铁矿球团在1100℃、70％CH4和30％Ar的气氛中还原3小时，获得还原钛铁矿，磨至通过200目筛，备用。将气基还原钛铁矿、金属铝、氯酸钾、二氧化钛、氧化钙和氟化钙按照质量比100:137:65:184:27.7:11.1进行配料，其中金属铝100目筛下占90％以上，氯酸钾和二氧化钛200筛下占95％以上。将原料混合均匀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备钛铁合金的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、将钛铁矿制成球团后，将其放入800～1300℃的还原性气氛中还原获得气基还原钛铁矿，研磨粉碎，备用：S2、将步骤S1获得的气基还原钛铁矿与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混合均匀；S3、采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金。

【技术特征摘要】
1.一种制备钛铁合金的方法，其特征在于，其包括如下步骤：S1、将钛铁矿制成球团后，将其放入800～1300℃的还原性气氛中还原获得气基还原钛铁矿，研磨粉碎，备用：S2、将步骤S1获得的气基还原钛铁矿与金属铝、氯酸钠、二氧化钛、氧化钙和氟化钙混合均匀；S3、采用上部点火，反应完全后，冷却，分离渣，获得钛铁合金。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，所述制成球团包括如下步骤：向钛铁矿添加其质量分数为1～3％的膨润土，混料2～4h，之后逐渐加入水进行混料，然后闷料30～40min，造球，获得5～8mm球团；将所述球团烘干后，放入马弗炉中通空气进行预氧化。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加入水的量为钛铁矿重量的5～7％，加入水进行混料的时间为30-60min。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述马弗炉中预氧化温度为80...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛向欣，高子先，程功金，杨合，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21