本发明专利技术提供了一种以高钛型高炉渣、粉煤灰为原料生产铝硅钛合金的方法。所述方法包括以下步骤：将按重量计55～75份的粉煤灰、15～35份的碳质还原剂、5～7份的粘结剂和4～6份的水混合均匀后，压制成球团并烘干；将烘干后的球团加入矿热电弧炉中进行第一步冶炼，炉内温度控制为1800～1950℃；待第一步冶炼反应完全后，再向矿热电弧炉内倒入高钛型高炉渣渣液进行第二步冶炼，炉内温度控制为1600～1700℃；反应完全后，出炉并在精炼炉中进行精炼；过滤除渣，浇注得到铝硅钛合金。本发明专利技术方法解决了高钛型高炉渣、粉煤灰的应用难题，在挖掘高钛型高炉渣资源潜力的同时综合利用了粉煤灰中的铝、硅等有益元素，且本方法生产所得残渣亦可作为建筑材料等使用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及合金冶炼领域，更具体地讲，涉及一种。
技术介绍
钛具有细化合金组织能力，是有色金属和某些合金钢、铸钢的组成，向合金中加入0.1% 0.6%的钛，不仅可以脱氧、净化，而且能改善合金在常温、高温时的机械强度。含钛的铝硅合金其结晶组织细化，耐磨性、耐腐蚀性及耐高温强度增强。因此，开发铝硅钛合金或向铝硅合金添加钛被视为热门技术。高钛型高炉渣、粉煤灰作为两种常见的工业固废物，储量巨大，属于渣场堆弃废物，其中含有大量有益资源如钛、铝、硅等元素，但提取十分困难。
技术实现思路
针对现有技术中存在的不足，本专利技术的目的之一在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。本专利技术的目的之一在于提供一种在解决高钛型高炉渣和粉煤灰中有益资源如钛、铝、硅等元素的提取难题，提供一种。本专利技术提供了一种。所述方法包括以下步骤:将按重量计55 75份的粉煤灰、15 35份的碳质还原剂、5 7份的粘结剂和4 6份的水混合均匀后，压制成球团并烘干；将烘干后的球团加入矿热电弧炉中进行第一步冶炼，炉内温度控制为1800 1950°C ;待第一步冶炼反应完全后，再向矿热电弧炉内倒入高钛型高炉渣渣液进行第二步冶炼，炉内温度控制为1600 1700°C ;反应完全后，出炉并在精炼炉中进行精炼；过滤除渣，浇注得到铝硅钛合金。根据本专利技术的的一个实施例，所述高钛型高炉渣渣液的温度为1000 1250°C，按重量百分比计，所述高钛型高炉渣渣液中TiO2含量为20 24%。根据本专利技术的的一个实施例，所述碳质还原剂可以为焦炭粉或石油焦，粒度控制在2_以下。根据本专利技术的的一个实施例，按重量百分比计，所述粉煤灰中Al2O3含量为15 40%，SiO2含量为34 65%。根据本专利技术的的一个实施例，所述烘干的步骤可以包括:在100 150°C的温度下对球团烘干脱水处理，烘干后的球团中水分兰lwt%、强度兰1500N。根据本专利技术的的一个实施例，在所述第一步冶炼步骤中，反应时间为3 4h。根据本专利技术的的一个实施例，在所述第二步冶炼步骤中，反应时间为2.0 2.4h。根据本专利技术的的一个实施例，在所述精炼步骤中，精炼炉的炉内温度为1400 1700°C，精炼时间为I 1.5h。根据本专利技术的的一个实施例，所述高钛型高炉渣渣液的加入量可以为粉煤灰用量的30 60%。根据本专利技术的的一个实施例，所述铝硅钛合金按重量百分比计包括:铝20 30%，硅10 50%，钛10 30%。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括:⑴高钛型高炉渣和粉煤灰属于工业废弃物，原料成本可忽略不计，这是其他含铝、硅、钛的原料冶炼铝硅钛合金所无法竞争的优势。⑵只要改变高钛型高炉渣渣液和粉煤灰之间的配比关系，即可以生产不同规格型号的铝硅钛合金，还可以添加含铝硅的矿石用以改变合金中各组分的比例。⑶熔炼后所得残渣由于钛含量的减少，可以作为制作水泥或陶瓷的原料，不会对环境造成污染。 具体实施例方式在下文中，将结合示例性实施例详细地描述根据本专利技术的。攀西地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源，钒钛磁铁矿中50%左右的钛随经选矿后的铁精矿进入高炉，钛在炼铁过程中几乎全部进入渣相，形成高钛型高炉渣，高钛型高炉渣化学成分复杂，按重量百分比计，主要含有Ti0220 24%、A120316 19%、Si022 2 26%、Fe2O30.22 0.44%、Ca022 29%、Mg07 9%。可以看出，其中有益元素钛的含量高达20 24%。粉煤灰是燃煤电厂产生的主要固体废弃物其含量约占燃煤总量的5 20%，其中包含15 40%的Al2O3, 34 65%的SiO2以及部分未燃尽的残炭。本专利技术针对上述两种工业固废物的原料特性，设计出两步法生产铝硅钛合金的工艺流程。根据本专利技术的一种包括以下步骤:将按重量计55 75份的粉煤灰、15 35份的碳质还原剂、5 7份的粘结剂和4 6份的水混合均匀后，压制成球团并烘干；将烘干后的球团加入矿热电弧炉中进行第一步冶炼，炉内温度控制为1800 1950°C ;待第一步冶炼反应完全后，再向矿热电弧炉内倒入高钛型高炉渣渣液进行第二步冶炼，炉内温度控制为1600 1700°C ;反应完全后，出炉并在精炼炉中进行精炼；过滤除渣，浇注得到铝硅钛合金。两步法冶炼铝硅钛合金，第一步粉煤灰、含铝硅的矿石、碳质还原剂混合造球后电炉熔炼得到铝硅粗合金，其中，通过配加一定量的含铝硅的矿石改变铝硅合金液体中铝硅的比例，例如，可以配加铝土矿来调节粉煤灰中铝含量，可以得到不同铝含量的铝硅粗合金；第二步向炉内加入高钛型高炉渣，得到铝硅钛合金。两步法冶炼铝硅钛合金中的第一步即碳热还原法制取铝硅合金，热共还原A1203、SiO2的反应过程可分为4个阶段:烟煤热解阶段；A1203、SiO2的晶型转变阶段；碳化物的生成与分解阶段；生成物的损失阶段。其中以碳化物的生成与分解阶段为主。具体的反应方程为:Si02+3C=SiC+2C0(I)2A1203+9C=A14C3+6C0(2)3Si02+2Al4C3=8Al+3Si+6C0 (3)3SiC+Al203=2Al+3Si+3C0(4)式(I)和式(2)分别于1600°C、1700°C开始发生，当温度达到1800 1950°C有Al-Si相和Al相出现。第二步加高钛型高炉渣熔炼得铝硅钛合金，通常我们认为会发生如下反应:TiO2(s) +4/3A1 (I) =Ti (s) +2/3Al203 (s)(5)即TiO2与铝液进行铝热还原反应，使钛析出并与多余的金属铝形成合金。加入的含钛高炉渣仅起到增加钛元素的作用，加入量需考虑三个因素，⑴碳热还原法制取铝硅合金后铝硅合金的量#)最终产品需要含钛量的要求含钛高炉渣中钛含量的具体数值。在本专利技术中，所述碳质还原剂可以为焦炭粉或石油焦，其中固定碳含量3 80%。优选地，将焦炭粉或石油焦·磨制成粒度S 2mm的粉料，以增加各物料颗粒的接触面积，提高反应速度和效果。在压制球团的步骤中，按重量计，粉煤灰的用量为55 75份，碳质还原剂(例如，焦炭粉或石油焦)的用量为15 35份，粘结剂的用量为5 7份，水的用量为4 6份。碳质还原剂的配量是根据参与反应量计算所得，少于上述比例的话，无法保证第一步碳热还原法制取铝硅合金充分进行；粘结剂、水的用量是由粉煤灰和碳质还原剂的量决定，低于该比例则无法成球，高于上述比例造成浪费，并且水含量高了，同样不利于成球。在本专利技术的方法中，应尽量将球团烘烤至干燥后再使用。例如，在100 150°C的温度下对球团烘干脱水处理，烘干后的球团中水分=lwt%、强度3 1500N。这里，强度主要取决于造球时各成分的比例，只要按上述比例配比，均匀混料后不需特殊手段可达到强度要求。若强度达不到1500N，球团易粉化，从而劣化熔炼反应的动力学条件，反应不易进行。本专利技术中所采用的粘结剂可以为制作球团矿工艺所使用的有机和/或无机粘接齐U，例如，钠化膨润土、低粘度纤维素、闻粘度KA粘结剂等。在所述第一步冶炼步骤中，矿热电弧炉的炉内温度为1800 1950°C，反应时间为3 4h。在所述第二步冶炼步骤中，将矿热电弧炉的炉内温度控制为1600 1700°C，反应时间为2.0 2.4h。将炉内温度控制在上述范围内即保证反应能够顺利进行又不会因温度过高而加大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种以高钛型高炉渣、粉煤灰为原料生产铝硅钛合金的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将按重量计55～75份的粉煤灰、15～35份的碳质还原剂、5～7份的粘结剂和4～6份的水混合均匀后，压制成球团并烘干；将烘干后的球团加入矿热电弧炉中进行第一步冶炼，炉内温度控制为1800～1950℃；待第一步冶炼反应完全后，再向矿热电弧炉内倒入高钛型高炉渣渣液进行第二步冶炼，炉内温度控制为1600～1700℃；反应完全后，出炉并在精炼炉中进行精炼；过滤除渣，浇注得到铝硅钛合金。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄家旭，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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