[發明專利]一種利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金的方法

在審

• 申請號: 201910291205.2
• 申請日: 2019-04-11
• 公開（公告）號: CN110055366A
• 公開（公告）日: 2019-07-26
• 發明（設計）人: 張廷安;豆志河;王艷秀;呂國志;劉燕;牛麗萍;王坤;趙秋月;傅大學;張偉光;張子木
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21B13/00
• 分類號: C21B13/00;C04B7/147
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 寧佳

本發明的一種利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金的方法，工藝步驟為：(1)對鈦鐵礦直接進行干燥處理；(2)將固態碳質還原劑和造渣劑與鈦鐵礦混料研磨，不經燒結直接噴吹到渦流熔融還原高溫爐漩渦中心并被卷入到熔池中；(3)在1500℃?1650℃溫度的熔池中進行渦流熔融還原10min?60min；(4)得到含鈦鐵水和熔融渣分別溢流分離；(5)含鈦鐵水加入合金元素直接冶煉成合金產品；(6)熔融渣在高溫下調整組成使其符合水泥要求；(7)熔融渣冷卻、破碎、研磨直接成為水泥熟料。該方法可利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金，同時冶煉渣完全資源化利用。

技術領域：

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金的的方法。

背景技術：

鈦鐵合金是用作鋼鐵的純化劑的鈦與鐵的中間合金。鈦鐵合金是生產鏈條鋼、錨鏈鋼、造船用鋼、不銹鋼、電焊條以及電子、軍工產品等的重要原料。全國特鋼行業年需求量在45000噸。鈦元素和鐵的合金熔點和鋼接近，比重和鋼差不多，又不易氧化，其生產工藝又比生產該純金屬和非金屬簡單，生產成本比純的單體金屬和非金屬低的多，價格低，特別適合于煉鋼和生產各種高科技材料中使用。因此鐵合金成為煉鋼和新材料工業中的重要材料。

鈦鐵合金的主要冶煉方法為重熔法和金屬熱還原法。重熔法主要用于制備優質鈦鐵以海綿鈦為原料來源有限，價格受市場影響大，成本高。鋁熱還原法因其原料鈦鐵混合物來源廣泛，產品質量不穩定，雜質過多導致使用范圍受限。

為了優化現有鈦鐵合金生產工藝，研究者進行了大量的研發工作，如梅百榮發明的“一種利用鈦鐵礦制備鈦鐵合金的方法，申請號：CN201510063532.4”將鈦鐵礦干燥，控制水分含水率小于5％，將干燥后的鈦鐵礦進行破碎，在流化床焙燒爐內進行預熱、800-1000℃下選擇性還原，在還原流化床內使用煤氣對鈦鐵礦進行還原，將還原后的鈦鐵礦破碎到小于100目，然后進行物理分離，得到粉狀鈦鐵合金和爐渣，將粉狀鈦鐵合金熔煉制備塊狀合金；蘇永山等人發明的“鈦鐵合金電爐冶煉法，申請號：CN200710034283.1”將鈦精礦、金紅石、生石灰、鐵礦粉、硅鐵等礦料按配比加入到能承受3000℃以上溫度的耐高溫冶煉爐內，加熱至1800～2200℃，將爐內礦料完全熔化；將還原劑和增熱劑加入到耐高溫冶煉爐內完全熔化的礦料中，利用金屬鋁釋放出的還原熱將耐高溫冶煉爐內的溫度提升到3000℃以上，使礦料中二氧化鈦還原為金屬鈦，與鐵聚合成鈦鐵合金；將冶煉好的鈦鐵合金隨耐高溫冶煉爐冷卻至500℃以下后，再把凝固的鈦鐵合金整體從耐高溫冶煉爐取出置入冷卻池內冷卻。

發明內容：

本發明的目的為了開發成本低廉，產量高，產品質量穩定的鈦鐵合金制備工藝，提供一種利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金的方法，即將固態碳質還原劑和造渣劑與干燥的鈦鐵礦混料研磨，不經燒結直接在高溫熔池中進行渦流熔融還原，得到含鈦鐵水和熔融渣分別溢流分離，含鈦鐵水制得鈦鐵合金產品，熔融渣在高溫下調整組成經冷卻、破碎、研磨直接成為水泥熟料。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種利用鈦鐵礦直接冶煉鈦鐵合金的方法，包括以下步驟：

(1)對鈦鐵礦進行干燥處理至含水1％以下，形成干燥后鈦鐵礦；

(2)將固態碳質還原劑和造渣劑與干燥后鈦鐵礦混料，研磨至0.2mm篩余1～4％，形成混合料，將混合料直接加入到渦流熔融還原高溫爐漩渦中心，并被卷入熔池中，攪拌速度120～150r/min，其中，所述的還原劑按混合料中Fe的摩爾量的1.2～1.5倍添加，造渣劑為CaO和CaF₂的混合物，CaO按混合料堿度為1.0～1.4添加，CaF₂質量按CaO質量的10～30％添加；

(3)在1500～1650℃的熔池中進行渦流攪拌熔融還原10～60min，生成包括含鈦鐵水和熔融渣的還原產物；