專利名稱：一種制備高鈦鐵的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鐵合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用鋁熱法制備高鈦鐵和高鈦鐵熔鹽電脫氧方法。
背景技術(shù)：
目前世界上應(yīng)用的高鈦鐵大部分是用重熔法制備的，重熔法生產(chǎn)的高鈦鐵氧含量低，含鈦大于60%以上的鈦鐵合金，由于其以廢鈦材料為原料，生產(chǎn)成本高。鋁熱還原法生產(chǎn)高鈦鐵是以金紅石、鐵精礦、鋁、發(fā)熱劑為原料，利用石灰和螢石作為造渣劑進(jìn)行爐外還 原。鋁熱還原生產(chǎn)的含鈦大于60%的高鈦鐵氧含量在5-13%，只能用于對氧含量要求不嚴(yán)格的生產(chǎn)中，這就限制了鋁熱還原法生產(chǎn)高鈦鐵的應(yīng)用。因此研究生產(chǎn)含氧量低的鈦鐵的方法具有很高的實際意義和價值。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述生產(chǎn)高鈦鐵的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種利用鋁熱法和熔鹽電化學(xué)法結(jié)合制備低氧高鈦鐵的新方法。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種制備高鈦鐵的新方法，包括兩個步驟
A.招熱法制備聞含氧量聞欽鐵
a)原料處理
將金紅石或高鈦渣磨細(xì)至粒度小于O. 6mm，焙燒除去有機雜質(zhì)和水分；
將鐵鱗、石灰、螢石磨細(xì)、篩分，粒度控制在1_2_，并進(jìn)行干燥；
將氯酸鈉干燥、輥壓，使其粒度小于I. 5mm ；
將鋁粒進(jìn)行干燥，粒度控制在O. 1-0. 5mm ；
b)添加鎂粉和鋁鈣，將上述原料及其鎂粉和鋁鈣按照質(zhì)量百分比計算配比金紅石或高鈦渣鋁粉鎂粉鋁鈣鐵鱗石灰螢石氯酸鈉=1: O. 5-0. 64 0-0. 035: 0-0. I:O. 15-0. 18: O. 05-0. 2: O. 03-0. 13: O. 14-0. 30，混料；
c)將上述混料裝入反應(yīng)容器中，點燃使其反應(yīng)，制得高含氧量高鈦鐵；
B.熔鹽電化學(xué)法制備低氧高鈦鐵
d)將上述制備的高含氧量高鈦鐵破碎成粉體，以氯化鈣或氯化鈣和氯化鈉混合物為電解質(zhì)，高含氧量高鈦鐵粉體為陰極，石墨為陽極，采用電化學(xué)脫氧除高鈦鐵中的氧，其中Ar氣體保護，極間距大于等于1cm，反應(yīng)溫度控制在840-860度；
e)電解后，取出陰極通過中頻爐熔化、鑄錠，取出冷卻除去表面的鹽，制得低氧高鈦鐵。本發(fā)明步驟中所涉及的化學(xué)反應(yīng)為
Ti02+4/3Al=Ti+2/3A1203 ；Si02+4/3Al=Si+2/3A1203 ；
2Fe0+4/3Al=2Fe+2/3A1203 ；2/3Fe203+4/3Al=4/3Fe+2/3A1203 ；3Ti02+2Al=3Ti0+A1203 ；NaC103+2Al=NaCl+A1203 ；
Ti02+4/3Al+2/3Ca0=Ti+2/3(CaO* A1203)；
本發(fā)明利用鋁熱法制備高含氧量高鈦鐵，利用熔鹽中電化學(xué)脫氧的方法制備含氧量低的高鈦鐵，方法簡單，能耗少，成本低，對環(huán)境無污染。本發(fā)明通過對其產(chǎn)品進(jìn)行分析，生產(chǎn)的高鈦鐵的氧含量可控制在400ppm以下。
具體實施例方式實施例I :本發(fā)明涉及一種制備高鈦鐵的新方法，包括兩個步驟
A.招熱法制備聞含氧量聞欽鐵
a)原料處理
將金紅石細(xì)至粒度小于O. 6mm, 500度焙燒3小時除去有機雜質(zhì)和水分；
將鐵鱗、石灰、螢石進(jìn)行球磨，磨細(xì)、篩分，粒度控制在1_2_，并在100度下進(jìn)行干燥； 將氯酸鈉進(jìn)行輥壓處理、150度干燥，使其粒度小于I. 5mm ；
將鋁粒進(jìn)行150度干燥，粒度控制在O. 1-0. 5mm ；
b)添加鎂粉和鋁鈣，將上述干燥過的原料及其鎂粉和鋁鈣按照質(zhì)量百分比計算配比金紅石鋁粉鎂粉鋁鈣鐵鱗石灰螢石氯酸鈉=1: O. 5 0. 01: O. I: O. 15: O. 05:
O.03: O. 15，混料;
c)將上述混料裝入反應(yīng)容器中，后在原料表層放一些鎂屑作為點火劑，然后點燃使其反應(yīng)，制得聞含氧量聞欽鐵；
B.熔鹽電化學(xué)法制備低氧高鈦鐵
d)將上述制備的高含氧量高鈦鐵破碎成粉體，以氯化鈣和氯化鈉混合物為電解質(zhì)，氯化鈣和氯化鈉的摩爾比為1:1，將上述粉體裝入金屬網(wǎng)兜，金屬網(wǎng)兜與陰極引線連接組成陰極，使用石墨等碳素材料為陽極，采用電化學(xué)脫氧除高鈦鐵中的氧，其中電脫氧電壓低于氯化鈣和氯化鈉的分解電壓，使用Ar氣體保護，極間距大于等于1cm，反應(yīng)溫度控制在850度；
e)電解后，取出陰極通過中頻爐加熱熔，使鹽和高鈦鐵分離，去除鈦鐵中的雜質(zhì)，冷卻，破碎至3-8cm，制得低氧高鈦鐵。本實施例中，原料金紅石組成為Ti02為96. 21%，F(xiàn)e203為2. 03%, Si02為I. 32%，C 為 O. 15%, MnO 為 O. 12%, S 為 O. 02%。鋁粉組成為AL為 99. 1%、Fe 為 O. 34%、Si 為 O. 21%、Cu 為 O. 05%。鐵鱗中Fe占70%以上；石灰組分中CaO在90%，螢石中CaF2占99%。實施例2，本發(fā)明涉及一種制備高鈦鐵的新方法，具體為以下步驟
a)將高鈦渣細(xì)至粒度小于O.6mm, 600度焙燒5小時除去有機雜質(zhì)和水分；
將鐵鱗、石灰、螢石進(jìn)行球磨，磨細(xì)、篩分，粒度控制在l_2mm，并在150度左右進(jìn)行干
燥；
將氯酸鈉進(jìn)行輥壓處理、120度干燥，使其粒度小于I. 5mm ；
將鋁粒進(jìn)行160度干燥，粒度控制在O. 1-0. 5mm ；
b)添加鎂粉和鋁鈣，將上述干燥過的原料及其鎂粉和鋁鈣按照質(zhì)量百分比計算配比高鈦渣鋁粉鎂粉鋁鈣鐵鱗石灰螢石氯酸鈉=1: O. 6 0. 027: O. I: O. 16: O. I:O.I: O. 2，混料;
c)將上述混料裝入反應(yīng)容器中，后在原料表層放一些鎂屑作為點火劑，然后點燃使其反應(yīng)，制得聞含氧量聞欽鐵；
d)將上述制備的高含氧量高鈦鐵破碎成粉體，以氯化鈣和氯化鈉混合物為電解質(zhì)，氯化鈣和氯化鈉的摩爾比為1:1，將上述粉體裝入金屬網(wǎng)兜，金屬網(wǎng)兜與陰極引線連接組成陰極，使用石墨等碳素材料為陽極，采用電化學(xué)脫氧除高鈦鐵中的氧，其中電脫氧電壓低于氯化鈣和氯化鈉的分解電壓，使用Ar氣體保護，極間距大于等于1cm，反應(yīng)溫度控制在850度；
e)電解后，取出陰極通過中頻爐加熱熔，使鹽和高鈦鐵分離，去除鈦鐵中的雜質(zhì)，冷卻，破碎至3-8cm，制得低氧高鈦鐵。本實施例中，原料高鈦渣中Ti02占96%以上；招粉中AL為99%以上；鐵鱗中Fe 占70%以上；石灰組分中CaO在90%，螢石中CaF2占99%。本發(fā)明通過對其產(chǎn)品進(jìn)行分析，生產(chǎn)的高鈦鐵的氧含量在300ppm左右。
權(quán)利要求
1.一種制備高鈦鐵的新方法，其特征在于包括兩個步驟 招熱法制備聞含氧量聞欽鐵 a)原料處理 將金紅石或高鈦渣磨細(xì)至粒度小于O. 6mm，焙燒除去有機雜質(zhì)和水分； 將鐵鱗、石灰、螢石磨細(xì)、篩分，粒度控制在1_2_，并進(jìn)行干燥； 將氯酸鈉干燥、輥壓，使其粒度小于I. 5mm ； 將鋁粒進(jìn)行干燥，粒度控制在O. 1-0. 5mm ； b)添加鎂粉和鋁鈣，將上述原料及其鎂粉和鋁鈣按照質(zhì)量百分比計算配比金紅石或高鈦渣鋁粉鎂粉鋁鈣鐵鱗石灰螢石氯酸鈉=1: O. 5-0. 64 0-0. 035: 0-0. I:O. 15-0. 18: O. 05-0. 2: O. 03-0. 13: O. 14-0. 30，混料； c)將上述混料裝入反應(yīng)容器中，點燃使其反應(yīng)，制得高含氧量高鈦鐵； 熔鹽電化學(xué)法制備低氧高鈦鐵 d)將上述制備的高含氧量高鈦鐵破碎成粉體，以氯化鈣或氯化鈣和氯化鈉混合物為電解質(zhì)，高含氧量高鈦鐵粉體為陰極，石墨為陽極，采用電化學(xué)脫氧除高鈦鐵中的氧，其中Ar氣體保護，極間距大于等于1cm，反應(yīng)溫度控制在840-860度； e)電解后，取出陰極通過中頻爐熔化、鑄錠，取出冷卻除去表面的鹽，制得低氧高鈦鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高鈦鐵的新方法，其特征在于步驟a)中對應(yīng)金紅石或高鈦渣的處理，所述焙燒具體為在400-800度焙燒2-8小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高鈦鐵的新方法，其特征在于步驟a)中對應(yīng)鐵鱗、石灰、螢石的處理，所述干燥溫度在100-300度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高鈦鐵的新方法，其特征在于步驟a)中對應(yīng)鋁粒和氯酸鈉的處理，所述的干燥溫度在100-200度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的制備高鈦鐵的新方法，其特征在于步驟d)中，選用氯化鈣和氯化鈉混合物作為電解質(zhì)，而氯化鈣和氯化鈉以摩爾比為1:1配比。
全文摘要
本發(fā)明屬于鐵合金生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及采用鋁熱法制備高鈦鐵和高鈦鐵熔鹽電脫氧方法，包括兩個步驟鋁熱法制備高含氧量高鈦鐵和熔鹽電化學(xué)法制備低氧高鈦鐵。本發(fā)明利用鋁熱法制備高含氧量高鈦鐵，利用熔鹽中電化學(xué)脫氧的方法制備含氧量低的高鈦鐵，方法簡單，能耗少，成本低，對環(huán)境無污染。
文檔編號C25C3/36GK102912381SQ20121034542
公開日2013年2月6日 申請日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者梅澤鋒, 翟玉春, 梅平, 王偉, 朱翔鷹 申請人:江蘇江南鐵合金有限公司