專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦處理方法，具體的說(shuō)是一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦 制備鈦鐵合金的方法。
背景技術(shù)：
釩鐵磁鐵礦在世界上的儲(chǔ)量很豐富，我國(guó)的儲(chǔ)量名列前茅，四川攀西地區(qū)儲(chǔ)量達(dá)百億 噸，占全國(guó)儲(chǔ)量的80%以上。攀技花鋼鐵公司是世界上開(kāi)采利用釩鈦磁鐵礦規(guī)模最大和冶 煉釩鈦磁鐵鐵礦技術(shù)最先進(jìn)的企業(yè)。目前攀鋼每年開(kāi)采原礦石1000萬(wàn)多噸，這些原礦石 在冶鐵之后剩下大量主要成分是鈦精礦的尾礦，其中仍然含有大量的鈦元素和鐵元素。
在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)選出的鈦精礦主要有以下兩種途徑加以利用 一是直接作為硫酸化 鈦白法的原料生產(chǎn)鈦白粉；二是用于冶煉高鈦酸溶渣，酸溶渣再進(jìn)行酸溶生產(chǎn)鈦白粉。但 上述現(xiàn)有的利用鈦精礦生產(chǎn)鈦白粉的技術(shù)中均存在一些問(wèn)題如由于鈦精礦中含有鐵，酸 溶時(shí)與酸反應(yīng)生成硫酸亞鐵，生產(chǎn)一噸鈦白產(chǎn)生3噸左右硫酸亞鐵，且其目前的利用范圍 窄及用量小，對(duì)其的處理存在許多問(wèn)題；再如直接利用鈦精礦制取鈦白的耗酸量太大，對(duì) 廢酸的處理技術(shù)有限。這些問(wèn)題就導(dǎo)致了現(xiàn)有的技術(shù)，對(duì)鈦精礦的利用效果均不夠理想。
鈦鐵是一種用途較為廣泛的特種鐵合金，主要是作為煉鋼的除氣劑、脫氧劑、合金劑 以及儲(chǔ)氫材料。目前主要采用鋁熱還原、碳熱還原鈦精礦以及重熔海綿鈦和金屬鐵制備鈦 鐵合金，但這幾種方法都存在一定的缺點(diǎn)和不足。鋁熱法生產(chǎn)鈦鐵合金的主要缺點(diǎn)是鋁的 消耗量大，產(chǎn)品中的氧含量很高；碳熱還原制備鈦鐵合金的缺點(diǎn)是所生產(chǎn)的鈦鐵合金中碳 含量較高，不適合于熔制低碳含量的耐腐蝕合金鋼；而重熔海綿鈦和金屬鐵制備鈦鐵合金， 過(guò)程繁瑣，時(shí)間長(zhǎng)，能耗高。因此，基于豐富的鈦精礦資源，開(kāi)發(fā)一種制備鈦鐵合金的新 方法成為目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜、能耗高等不足之處，提出一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，實(shí)現(xiàn)充分利用礦產(chǎn)資源、 生產(chǎn)周期短、工序簡(jiǎn)單、成本低、能耗低、環(huán)境友好的鈦鐵合金生產(chǎn)工藝。 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案 一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟
a、 以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；
b、 將上述鈦精礦采用造球、壓制后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)成型的方法，或者采用熔化后凝固 的方法成型制得固體陰極；
c、 將上述制備好的鈦精礦固體陰極，采用熔鹽電脫氧法進(jìn)行電解還原，反應(yīng)過(guò)程中
通惰性氣體進(jìn)行保護(hù)；其中熔鹽選用KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物，電解溫度控制為 800-850°C，電解電壓不高于熔鹽分解電壓，具體優(yōu)選為3.2V。
d、 待上述反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)并待其產(chǎn)物溫度降至常溫后將反 應(yīng)產(chǎn)物從熔鹽內(nèi)取出，將得到的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥處理，得到含雜質(zhì)的鈦鐵合 金粉末。
其中，a步驟所述選取鈦精礦的方法可采用現(xiàn)有技術(shù)。在現(xiàn)有技術(shù)中，釩鈦磁鐵礦通 過(guò)選鐵得到鐵精礦和尾礦，再對(duì)尾礦進(jìn)行選鈦，就得到鈦精礦。選鈦可采用重選、磁選等 方法，這均是非常成熟的現(xiàn)有技術(shù)。得到的鈦精礦的主要成分是鈦鐵礦(FeTi03)。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)
1、 本發(fā)明使用鈦精礦制備FeTi合金，找到了一種對(duì)釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦處理的方法， 高效的利用了釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦中蘊(yùn)含的鈦精礦資源。
2、 本發(fā)明通過(guò)處理金屬氧化物直接獲取合金的方法，與傳統(tǒng)合金制備方法比較，明 顯具有生產(chǎn)成本低、周期短、工序簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
3、 本發(fā)明對(duì)環(huán)境友好，生產(chǎn)過(guò)程中不存在任何形式的環(huán)境污染。
4、 本發(fā)明另辟蹊徑，開(kāi)發(fā)出一種鈦精礦的新用途，大大提高了鈦精礦的利用效果。


圖1是鈦精礦原礦的XRD圖。
圖2是鈦精礦燒結(jié)礦XRD圖。
圖3是保護(hù)氣氛下鈦精礦熔化后凝固XRD圖。
圖4是熔鹽電解鈦精礦后陰極XRD圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的內(nèi)容完全不局限于此。
實(shí)施例l:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi03, XRD結(jié)果如圖1所示)，在1350'C條件 下熔化鈦精礦后再凝固形成電解陰極URD結(jié)果如圖3所示)，在80(TC條件下，采用分析 純KC1熔鹽體系下對(duì)陰極進(jìn)行電解反應(yīng)，電解電壓為3. 2V并通Ar保護(hù)(0. 5升/分鐘)。 熔鹽電解鈦精礦后陰極XRD結(jié)果如圖4所示。電解20小時(shí)后使陰極與KC1熔鹽分離保持 到常溫，再進(jìn)行清洗、干燥。通過(guò)XRD分析所得產(chǎn)物為FeTi合金。
實(shí)例2:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi(U,對(duì)200目以下的鈦精礦進(jìn)行300Mpa壓 制成型，在120(TC時(shí)進(jìn)行5h燒結(jié)制成鈦精礦反應(yīng)陰極，鈦精礦燒結(jié)礦XRD結(jié)果如圖2所 示。(燒結(jié)條件也可為溫度12(XrC左右，燒結(jié)時(shí)間5h—10h;如溫度1150。C時(shí)，燒結(jié)8h— 10h;溫度1250'C時(shí)，燒結(jié)5h—6h)。在850'C條件下，采用分析純CaCl2熔鹽體系下對(duì)陰 極進(jìn)行電解反應(yīng)，電解電壓為3. 2V并通Ar保護(hù)(0.5升/分鐘)。熔鹽電解鈦精礦后陰極 XRD結(jié)果如圖4所示。電解20小時(shí)后使陰極與KQ熔鹽分離保持到常溫，再進(jìn)行清洗、干 燥。通過(guò)XRD分析所得產(chǎn)物為FeTi合金。
實(shí)例3:原料鈦精礦粉(主要成分為FeTi03),在135(TC條件下熔化鈦精礦后再凝固 形成電解陰極，在83(TC條件下，采用KC1-CaCl2熔鹽體系(摩爾比l: l)下對(duì)陰極進(jìn)行電 解反應(yīng)，電解電壓為3.2V并通Ar保護(hù)(0.5升/分鐘)。熔鹽電解鈦精礦后陰極XRD結(jié)果 如圖4所示。電解20小時(shí)后使陰極與KC1熔鹽分離保持到常溫，再進(jìn)行清洗、干燥。通 過(guò)XRD分析所得產(chǎn)物為FeTi合金。
本發(fā)明中，以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；由于此步驟為公知技術(shù)，故 其具體實(shí)施時(shí)，也可直接購(gòu)買(mǎi)鈦精礦加以實(shí)施。
綜上，本發(fā)明以鈦精礦為原料制作固體陰極，再通過(guò)高溫熔鹽電解的方式進(jìn)行還原， 得到FeTi合金，而且從反應(yīng)物到生成物的過(guò)程均為固態(tài)。具體實(shí)施時(shí)，首先對(duì)鈦精礦采 用造球、壓制的方法進(jìn)行成形，再根據(jù)鈦精礦的物相特點(diǎn)，選擇在1200'C左右燒結(jié)5h左 右的方式，使鈦精礦固結(jié)并達(dá)到電解反應(yīng)的強(qiáng)度要求；或者可以采用直接熔化的方式使鈦 精礦完全成為液態(tài)，再經(jīng)過(guò)凝固過(guò)程形成用于電解反應(yīng)的固體陰極。將得到的上述含雜質(zhì) 的鈦鐵合金粉末，采用磁選的方法，將其中沒(méi)有參加電解反應(yīng)的雜質(zhì)元素去除，得到純凈 的鈦鐵合金。
對(duì)于制備好的電解鈦精礦固體陰極，通過(guò)高溫熔鹽電解的方法進(jìn)行電解還原。熔鹽選 用分析純KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物。電解溫度控制在800'C到850'C之間。電解電壓要求不得高于熔鹽的分解電壓，電解過(guò)程中電解電壓設(shè)置為3.2V。為了保障電解過(guò)程的 順利進(jìn)行，反應(yīng)過(guò)程采用通Ar的方式進(jìn)行氣氛保護(hù)。完全反應(yīng)時(shí)間受到陰極質(zhì)量的影響， 當(dāng)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間反應(yīng)后電解電流趨于穩(wěn)定，此時(shí)認(rèn)為反應(yīng)結(jié)束，使產(chǎn)物與熔鹽分離并繼續(xù)通 Ar保護(hù)。待得產(chǎn)物溫度降至常溫后從反應(yīng)器中取出產(chǎn)物。從反應(yīng)開(kāi)始到結(jié)束，陰極始終以 固態(tài)形式存在。最后對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥、磁選等處理，得到鈦鐵合金。
權(quán)利要求
1、一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，包括以下步驟a、以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦得到的鈦精礦為原料，主要成分為FeTiO3；b、將上述鈦精礦采用造球、壓制和高溫?zé)Y(jié)的方法，或者采用熔化后凝固的方法成型制得固體陰極；c、將上述制備好的鈦精礦固體陰極，采用熔鹽電脫氧法進(jìn)行電解還原，反應(yīng)過(guò)程中通惰性氣體進(jìn)行保護(hù)；d、待上述反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)并待其產(chǎn)物溫度降至常溫后將反應(yīng)產(chǎn)物從熔鹽內(nèi)取出，將得到的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥處理，得到含雜質(zhì)的鈦鐵合金。
2、 如權(quán)利要求1所述的利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，所述步驟b中，高溫?zé)Y(jié)的溫度為1200°C-1250°C，時(shí)間為5h-10h。
3、 如權(quán)利要求1所述的利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，其特征在于，所述步驟c中，熔鹽選用KC1、 CaCl2或者這兩者的混合物，電解溫度控制為800-85(TC，電解電壓不高于熔鹽分解電壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦制備鈦鐵合金的方法，包括a.以釩鈦磁鐵礦選鐵尾礦為原料，選取鈦精礦；b.將上述鈦精礦采用造球、壓制后進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)的方法，或者采用熔化后凝固的方法成型制得固體陰極；c.將制好的鈦精礦陰極，采用熔鹽電脫氧法進(jìn)行電解還原，反應(yīng)過(guò)程中通惰性氣體進(jìn)行保護(hù)；d.待上述反應(yīng)結(jié)束后，繼續(xù)通入惰性氣體進(jìn)行保護(hù)并待其產(chǎn)物溫度降至常溫后將反應(yīng)產(chǎn)物從熔鹽內(nèi)取出，將得到的還原反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行清洗、干燥、磁選等處理，得到鈦鐵合金。本方法克服了目前各種現(xiàn)有技術(shù)存在的生產(chǎn)周期長(zhǎng)、工序復(fù)雜、能耗高等不足之處，具有充分利用礦產(chǎn)資源、生產(chǎn)周期短、工序簡(jiǎn)單、成本低、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C25C3/36GK101597774SQ20091010420
公開(kāi)日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月29日
發(fā)明者呂學(xué)偉, 施瑞盟, 杜繼紅, 成 潘, 白晨光, 邱貴寶, 潤(rùn) 黃 申請(qǐng)人:重慶大學(xué);西北有色金屬研究院