[發(fā)明專利]一種利用含鈦渣制備鈦、硅和鈦硅合金的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811323583.6
• 申請日: 2018-11-08
• 公開（公告）號: CN109457114B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷云;王超;馬文會;邱鵬;伍繼君;李紹元;魏奎先;秦博;顏恒維
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B7/04;C22B34/12;C22C1/02;C22C14/00;C01B33/021
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本發(fā)明公開了一種利用含鈦渣制備鈦、硅和鈦硅合金的方法，屬于二次金屬資源再利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將含鈦渣、硅物料和添加劑混合均勻得到熔煉物料并進(jìn)行熔煉；熔煉物料在溫度1673 K以上的條件下完全熔化后并恒溫熔煉15min以上進(jìn)行渣金分離得到Ti?Si合金；將Ti?Si合金進(jìn)行分離和提純，可以同時(shí)得到高純硅、高純鈦和Ti₅Si₃、Ti₅Si₄、TiSi、TiSi₂、共晶Ti?Si合金等高純Ti?Si合金，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜含鈦渣資源的清潔再利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用含鈦渣制備鈦、硅和鈦硅合金的方法，屬于二次金屬資源再利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國的鈦儲量居世界首位，鈦資源主要分布在四川的攀西地區(qū)，占全國總儲量的90%。由于釩鈦磁鐵礦中的鈦在煉鐵過程中不易被還原進(jìn)入鐵水，絕大多數(shù)的鈦進(jìn)入到高爐渣形成結(jié)構(gòu)和成分復(fù)雜的含鈦高爐渣。我國每年排放的含鈦高爐渣數(shù)量巨大，以攀鋼為例，每年排放200~300萬噸的含鈦高爐渣，至今已累計(jì)排放約7000萬噸。含鈦高爐渣是重要的鈦資源，但由于含鈦高爐渣成分復(fù)雜，鈦資源品味不高，至今尚未有經(jīng)濟(jì)高效的利用辦法。大量的礦渣堆積既浪費(fèi)大量資源也造成環(huán)境污染。如何將含鈦高爐渣中的鈦進(jìn)行有效的綜合利用是目前需要解決的難題，同時(shí)釩鈦磁鐵礦經(jīng)選礦后得到釩鈦磁體精礦和尾礦，其中尾礦中仍然含有約10wt%的TiO₂，如何提高選礦尾礦中鈦的利用率也是需要解決的問題。

另一方面，鈦硅合金因其特殊的性質(zhì)在國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中有舉足輕重的地位和作用。TiSi₂具有低密度、高溫抗氧化能力、較好的高溫穩(wěn)定性和較高的高溫強(qiáng)度，有望成為高溫結(jié)構(gòu)材料。TiSi₂還具有較低的電阻率和良好的場發(fā)射性能，通常用作柵電極布線、互連線、連接器產(chǎn)品、肖基特二極管和歐姆接觸材料，在集成電路接觸和互連技術(shù)中發(fā)揮了重要的作用。Ti-Si共晶合金以其高比強(qiáng)度、高比剛度、耐蝕性好等優(yōu)越性能，有望發(fā)展成高性能、低成本的高溫、高強(qiáng)和耐磨等新型鑄造鈦合金，滿足航空發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)零部件、飛機(jī)緊固件的使用性能，以及大型薄壁復(fù)雜結(jié)構(gòu)鈦合金鑄件的要求。另外，Ti-Si合金也可用于電池的電極材料。

現(xiàn)有技術(shù)中硅還原提取含鈦高爐渣中的鈦得到的Ti-Si合金雜質(zhì)多且含量高，Ti-Si合金成分多樣。不能有效地利用硅還原高爐渣得到的Ti-Si合金。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中含鈦高爐渣的問題，本發(fā)明提供一種利用含鈦渣制備鈦、硅和鈦硅合金的方法，本發(fā)明以含鈦渣為原料，制取高純鈦、高純硅以及Ti₅Si₃、Ti₅Si₄、TiSi、TiSi₂、共晶Ti-Si合金等高純Ti-Si合金，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜含鈦渣資源的清潔再利用。

一種利用含鈦渣制備鈦、硅和鈦硅合金的方法，具體步驟如下：

（1）將含鈦渣、硅物料和添加劑混合均勻得到熔煉物料并進(jìn)行熔煉，其中含鈦渣為低鈦型高爐渣、中鈦型高爐渣、高鈦型高爐渣、含鈦尾礦或含鈦的渣料，硅物料為硅或硅合金，添加劑為CaO、MgO、SiO₂、Al₂O₃的一種或多種；

（2）步驟（1）熔煉物料在溫度1673 K以上的條件下完全熔化后并恒溫熔煉15min以上進(jìn)行渣金分離得到Ti-Si合金；