專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冶金化工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝。
背景技術(shù)：
我國(guó)鈦資源豐富，占世界第一位，但是鈦資源的利用率卻很低。目前，我國(guó)90%左右的鈦資源是以釩鈦磁鐵礦的形式賦存于攀枝花地區(qū)。攀鋼目前主要是采用高爐流程冶煉釩鈦磁鐵礦，回收了鐵和釩，而鈦以TiO2形式進(jìn)入高爐渣(質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%左右)，由于礦相結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以回收利用。目前已累積含鈦高爐渣超過(guò)7000萬(wàn)噸，且仍以每年300萬(wàn)噸的速度增加。大量堆積的含鈦高爐渣不僅占用寶貴的土地資源，更是鈦資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。因此，如何更好地處理含鈦高爐渣對(duì)于我國(guó)鈦資源的綜合利用具有非常重大的意義。目前處理含鈦高爐渣的主要有以下幾種方法。(I)制備水泥和混凝土等建筑材料。但是文獻(xiàn)I (徐楚韶，陳光碧.礦冶工程，1985， 3: 51-54.)報(bào)道，含TiO2高爐渣的強(qiáng)的結(jié)晶能力，使得生產(chǎn)的水泥活性較差。(2)酸法處理。文獻(xiàn)2 (劉曉華，隋智通.中國(guó)有色金屬學(xué)報(bào)，2002，6: 1281-1284.)報(bào)道使用硫酸或鹽酸浸出含鈦高爐渣分離提取Ti02。但是渣中較高的雜質(zhì)含量(75%左右)，使得該工藝酸耗量大，成本高，產(chǎn)生的廢酸和尾渣多，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。(3)堿法處理。文獻(xiàn)3 (周志明，張丙懷.鋼鐵釩鈦，1999，4: 37-40.)報(bào)道使用NaOH或Na2CO3分離提取Ti02。但是堿法處理工藝復(fù)雜，鈉鹽的回收成本高，高溫下鈉鹽的揮發(fā)嚴(yán)重·腐蝕實(shí)驗(yàn)設(shè)備。(4)高溫碳化低溫氯化法。文獻(xiàn)4 (黃守華，潘竟業(yè).鋼鐵釩鈦，1994，2: 17-21.)報(bào)道通過(guò)碳化反應(yīng)使高爐渣中的TiO2轉(zhuǎn)化為T(mén)iC，然后通過(guò)氯化反應(yīng)使之氯化成TiCl4，作為制備海綿鈦或鈦白的原料。但是過(guò)程中大量生成的CaCldPMgCl2具有沸點(diǎn)高、粘性強(qiáng)、以液相存在的特點(diǎn)，使得氯化設(shè)備難以長(zhǎng)期正常運(yùn)轉(zhuǎn)。(5)高溫選擇性結(jié)晶法。將含鈦高爐渣中分散的鈦富集于某一種含鈦物相中(鈣鈦礦或黑鈦石)，然后通過(guò)選礦方法實(shí)現(xiàn)含鈦相與雜質(zhì)相的分離，但是目前仍無(wú)法成功做到這一點(diǎn)。(6)制備鐵合金。文獻(xiàn)5 (侯世喜，柯昌明.鐵合金，2007，5: 20-23.)報(bào)道米用硅鐵、文獻(xiàn)6 (李祖樹(shù)，徐楚韶.重慶大學(xué)學(xué)報(bào)，1996，4: 82-86.)報(bào)道采用硅鋁鐵作為還原劑在熔融狀態(tài)下還原含鈦高爐渣，制備硅鈦、硅鋁鈦鐵合金。但是同時(shí)需要鈦、硅和鋁作為合金化劑的鋼種很少，限制了該法的大規(guī)模使用。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝。所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，以硅鐵和鋁硅鐵作為還原劑，最終得到硅鈦鐵合金而引入鐵。本發(fā)明直接采用過(guò)量Al粉對(duì)含鈦高爐渣直接進(jìn)行還原，或添加適量的CaO作為助熔劑，在穩(wěn)定的工藝參數(shù)下，得到硅鈦合金和高鋁渣。本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝，該工藝步驟包括:
(I)預(yù)處理:將主要成分為T(mén)i02、Si02、Ca0、Al203、Mg0含鈦高爐渣，進(jìn)行破碎并磨至180目，備用；(2)配料:將以上述處理得到的含鈦高爐渣和鋁粉為原料，以CaO為助熔劑，按渣:A1:CaO=IOO:25.98: (O 5)的質(zhì)量比配料；
(3)鋁熱還原:在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至1550°C 1750°C，將經(jīng)步驟2混好的配料放入氧化鋁坩堝，在常壓下，熱放進(jìn)管式電爐，保溫10 30分鐘；
(4)水冷:保溫結(jié)束，在1600°C下取出，直接放入水中冷卻，再放入干燥箱干燥；
(5)渣和合金分離:機(jī)械分離渣和合金，分別得到高鋁渣和硅鈦合金。本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果在于:
(I)本發(fā)明按照渣:A1=100:25.98的質(zhì)量比配料。鋁粉的含量足以還原渣中的硅和鈦，得到含少量鋁的硅鈦合金以及高鋁硅比的渣。(2)本發(fā)明的工藝流程簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)穩(wěn)定，在常規(guī)的電爐中，氬氣保護(hù)氣氛下，短時(shí)間可以反應(yīng)完全，實(shí)現(xiàn)渣和合金的分離。(3)本發(fā)明采用CaO作為助劑，增大堿度，降低渣的粘度，有利于實(shí)現(xiàn)渣和合金的分離。


圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
:
為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施方式一:
I)將含鈦高爐渣破碎并磨至180目，混勻。2)按渣:A1:Ca0=100:25.98:0的質(zhì)量比配料，稱(chēng)取含鈦高爐渣15.875克、Al粉4.125 克。3)在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至1600°C。將混好的配料放入氧化鋁坩堝，熱放進(jìn)管式電爐，保溫10分鐘。4)保溫結(jié)束，在1600°C下熱取，直接放入水中冷卻，再放入干燥箱干燥。5)渣和合金分離，取渣樣做XRF分析成分。

實(shí)施方式二:
I)將含鈦高爐渣破碎并磨至180目，混勻。2)按渣:A1:Ca0=100:25.98:2.5的質(zhì)量比配料，稱(chēng)取含鈦高爐渣15.567克、Al粉
4.044 克、CaO 粉末 0.389 克。3)在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至1550°C。將混好的配料放入氧化鋁坩堝，熱放進(jìn)管式電爐，保溫20分鐘。4)保溫結(jié)束，在1600°C下熱取，直接放入水中冷卻，再放入干燥箱干燥。 5)渣和合金分離，取渣樣做XRF分析成分。實(shí)施方式三:
I)將含鈦高爐渣破碎并磨至180目，混勻。2)按渣:A1:Ca0=100:25.98:5的質(zhì)量比配料，稱(chēng)取含鈦高爐渣15.269克、Al粉3.967 克、CaO 粉末 0.764 克。3)在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至1750°C。將混好的配料放入氧化鋁坩堝，熱放進(jìn)管式電爐，保溫30分鐘。4)保溫結(jié)束，在1600°C下熱取，直接放入水中冷卻，再放入干燥箱干燥。5)渣和合金分離，取渣樣做XRF分析成分。表I為本發(fā)明3個(gè)實(shí)施例的XRF成分分析結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝，其特征在于，該工藝步驟包括: (1)預(yù)處理:將主要成分為T(mén)i02、Si02、Ca0、Al203、Mg0含鈦高爐渣，進(jìn)行破碎并磨至180目，備用； (2)配料:將以上述處理得到的含鈦高爐渣和鋁粉為原料，以CaO為助熔劑，按渣:A1:CaO=IOO:25.98: (O 5)的質(zhì)量比配料； (3)鋁熱還原:在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至1550°C 1750°C，將經(jīng)步驟2混好的配料放入氧化鋁坩堝，在常壓下，熱放進(jìn)管式電爐，保溫10 30分鐘； (4)水冷:保溫結(jié)束，在1600°C下取出，直接放入水中冷卻，再放入干燥箱干燥； (5)渣和合金分 離:機(jī)械分離渣和合金，分別得到高鋁渣和硅鈦合金。
全文摘要
本發(fā)明一種含鈦高爐渣鋁熱法提鈦工藝，工藝步驟如下主要成分為T(mén)iO2、SiO2、CaO、Al2O3、MgO的含鈦高爐渣進(jìn)行破碎并磨至180目；將渣、鋁粉、CaO按照一定的質(zhì)量比配料；鋁熱還原在氬氣保護(hù)氣氛下，將管式電爐爐溫升至給定溫度，將混好的配料放入氧化鋁坩堝，高溫下放進(jìn)管式電爐，保溫一定時(shí)間；水冷高溫下取出，放入水中冷卻；渣和合金進(jìn)行機(jī)械分離。本發(fā)明是將預(yù)處理好的含鈦高爐渣用鋁粉進(jìn)行還原，還原完成后通過(guò)水冷將渣和金屬分離。最終，渣的主要成分為CaO、MgO、Al2O3；金屬成分為Si和Ti，還有少量Al。本工藝流程簡(jiǎn)單，工藝參數(shù)穩(wěn)定，短時(shí)間可以實(shí)現(xiàn)高爐渣中鈦的富集提取。
文檔編號(hào)C22B34/12GK103173628SQ20131013431
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月18日
發(fā)明者張國(guó)華, 甄玉蘭, 周?chē)?guó)治 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)