[发明专利]一种微波复合还原剂还原钛铁矿制备焊条药皮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波复合还原剂还原钛铁矿制备焊条药皮的方法，属于有色冶金技术领域。

背景技术

金红石是焊条药皮的优良原料，而天然金红石日益枯竭，人造金红石主要用于生产氯化法二氧化钛且价格昂贵，所以还原钛铁矿在焊条生产中得到极大的重视，目前80％以上的J442型焊条药皮采用还原钛铁矿作为原料，其主要成分为TiO₂和Fe，它既有金红石改善电弧稳定性及再引弧性能、改善熔渣流动性及焊缝成形、减少飞溅的作用，又有铁粉提高焊条熔敷性、改善药皮导电及再引弧性能的作用。目前应用于我国的煤基直接还原钛铁矿的方法主要有:馒头窑、隧道窑法、回转窑法、转底炉法等。但这些工艺存在较多的问题，主要表现在以下几个方面:①工艺复杂，还原时间长，能耗高，环境污染大；②对原料要求高，只能处理FeO含量高的原料；③除碳不完全，除碳工艺复杂；④还原程度不够，FeO含量高，产品质量低；⑤采用回转窑粉料直接还原易产生易结圈。

专利申请号为200710066219.1，名称为“一种钛铁矿制取电焊条用还原钛铁矿生产的方法”提供了一种制备焊条药皮用还原钛铁矿生产的方法，该方法采用复合球团配制-预氧化焙烧-复合球团碳热还原-冷却控制等工序，制得TiO₂≥54%，FeO＜5%，C＜0.10%，S＜0.020%和P＜0.020%的电焊条用还原钛铁矿。此方法具有产品质量稳定、对原料适用性强等优点，但是工序复杂，热效率不高，需要将原料球团化，还原时间长，成本高。

专利申请号为95104658.6，名称为“电焊条用还原钛铁矿粉的制取方法”，该方法将钛精矿、焦炭粉、石灰石粉混合而成的还原剂分层相间隔的装入耐火材料罐体中，在1200±100℃经20～30小时还原而成。该方法提高产品品质，但是还原时间非常长。

专利申请号为2012100441081，名称为“一种工业微波窑炉生产还原钛铁矿的工艺方法”将原料送入微波高温窑内依次进行预热、烧结和冷却，但是该方法中采用的还原剂为煤灰还原剂，脱硫剂为石灰，依然存在常规还原剂成本高的缺点。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种微波复合还原剂还原钛铁矿制备焊条药皮的方法。本方法采用复合还原剂，该复合还原剂针对现有技术中木炭还原剂成本较高，煤粉还原剂的还原效果不好，本发明采用无烟煤和木炭按照特定的比例组合形成复合还原剂，降低了成本且还原效果较好，其次本发明通过加入添加剂缩短了反应时间，本发明通过以下技术方案实现。

一种微波复合还原剂还原钛铁矿制备焊条药皮的方法，其具体步骤如下：

步骤1、首先将钛铁矿、复合还原剂、添加剂磨碎至粒度为-50目，然后将磨碎后的钛铁矿、复合还原剂、添加剂混合均匀得到混合物料，其中复合还原剂为无烟煤和木炭，添加剂为碳酸钠，加入的钛铁矿、无烟煤、木炭、碳酸钠控制质量比为100：(9～11)：(2～4)：(0～5)；

步骤2、将步骤1得到的混合物料置于微波高温反应器内，加热至1150℃还原75～100min后，将还原后的产物在隔绝空气的环境中冷却至室温，冷却后的还原产物经破碎、去碳、除杂后制备得到还原钛铁矿；

步骤3、将步骤2中得到的还原钛铁矿与各原料配料后混合均匀得到焊条药皮。

所述步骤1中的钛铁矿主要成分为钛酸铁，包括以下质量百分比组分：TiO₂43%～46%，Fe₂O₃14%～16%，TFe34%～37%。

所述步骤1中的无烟煤中固定碳≥77%、灰分≤10%，木炭中固定碳≥75%，灰分≤0.6%。

所述步骤2中的微波高温反应器微波功率为3KW，频率为2.45GHz。

上述步骤1中的碳酸钠纯度为99%。

上述步骤2中的还原钛铁矿中氧化铁91%以上被还原成Fe，TiO₂含量提高至60%～65%，TiO₂、FeO、C、S、P含量都符合制备焊条药皮原料标准。

微波复合还原剂还原钛铁矿原理如下：

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本发明的有益效果是：（1）炭和钛铁矿是良好的吸波物质，以微波为热源，混合物料升温快，热效率高，还原反应热力学、动力学条件好；（2）该方法使用无烟煤和木炭做还原剂，既保证了还原钛铁矿成分符合制备电焊条的要求。又使还原每吨钛铁矿还原剂成本降低240～340元；(3)添加剂对还原反应有催化作用，反应时间缩短20min。

附图说明

图1是本发明工艺流程图。