[发明专利]一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法

说明书

技术领域

本发明属于矿物加工领域，涉及一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法。

技术背景

碳化钛具有耐高温、高强度、耐腐蚀、高导热等诸多优异性能，被广泛应用于金属陶瓷、切削刀具材料、耐磨耐火材料、耐热合金等诸多领域。与此同时，钒钛磁铁矿是我国最重要的含钛资源，但目前尚不能用其生产碳化钛。本发明以钒钛磁铁矿为主要原料，可通过1次加热直接生产高品质碳化钛粉末，同时附产钒渣、颗粒状单质铁和钢，实现钒钛磁铁矿中铁、钛、钒元素的综合利用。

中国发明专利CN101113495公开了一种从高钛型钒铁精矿中提取铁钛钒的方法，以钒钛磁铁矿为原料，先后采用高炉(或电炉)、转炉、电炉和流化床等设备分离铁、钛、钒和铬。该方法首先采用高炉或者电炉炼铁，生产含钒铬铁水和含钒富铁渣；再用转炉吹炼含钒铬铁水，生产钢水和含钒铬钢渣；将炼铁和炼钢过程中产生的富钛渣合并，用电炉熔融选择还原碳化，生产碳化钛钒铬渣；碳化钛钒铬渣用流化床低温选择性氯化，制取含钒TiCl₄和附产含CrCl₃的氯化残渣；用环烯烃或者环烷酸直接还原溶于TiCl₄中VOCl₃，生成不溶于TiCl₄的VOCl₂，而精制TiCl₄并附产富钒TiCl₄泥浆；从富钒TiCl₄泥浆中提取V。该发明的工艺过程中生成了碳化钛，但与与钒、铬和炉渣共同赋存于碳化钛钒铬渣之中。这些碳化钛在后续的提纯工序中被氯化生成TiCl₄，故不能制备出独立的碳化钛产品。

中国发明专利CN101575677A公开了一种利用钛矿生产富铁料和钢铁制品的方法。该发明可以各种钒钛磁铁矿为原料，经分选后得精矿，按一定比例与粘结剂和碳质还原剂混匀后造球，经预还原后形成金属化球团，进高炉或矿热炉冶炼生产钛渣和天然合金铁水；钛渣经破碎磨矿重选得酸溶性富钛料；钛渣或酸溶性富钛料进入火法冶金选矿过程，生产人造金红石和微晶玻璃：人造金红石富钛料和煤细磨后按一定比例混合配加粘结剂制成含炭钛粒，在焙烧炉内焙烧冷却后，筛分成+0.3mm～1.4mm粒级含炭金红石富铁料：天然合金铁水经转炉双联法吹炼得钒铬渣，再用湿法提取钒铬；制得的天然合金铁水，或经脱硫高压水雾化成铁粒，精还原磨碎后得合金铁粉；或经脱硫增碳，钢包精炼，高压水雾化成钢粒，经磁选还原退火磨碎得合金钢粉；或经脱硫增碳，钢包精炼，电渣重熔，水压机锻压得合金钢。

中国发明专利CN1696325A公开了一种利用红格钒钛磁铁矿生产钒、钛系列合金生铁的方法。该发明选用攀西红格钒钛磁铁精矿为原料，首先将重量百分比为SiO₂1～5％，钒钛磁铁精矿95～99％混匀并烧结，冶炼后炉渣中的TiO₂的含量<23％，铁水经中频炉调质后直接用于铸造。该发明不通过氧化吹炼提取有价金属，而是直接将含各种合金元素的生铁用于铸造。

可见，现有技术尚不能以钒钛磁铁矿为原料生产碳化钛。目前主要采用含钛原料与含炭混合碳化的方式生产碳化钛。

中国发明专利CN101665871A公开了一种生产碳化铁渣的方法，该发明以高炉钛渣、低品位钛矿，及冶炼过程中返回的除尘灰和钛渣为原料，首先用电炉加热含有高炉钛渣、低品位钛矿，及包含炭质还原剂和除尘灰和钛渣的球团。其中，高炉钛渣以900～1450℃的热态加入，使碳质还原剂与原料中的钛、铁元素分别反应生成碳化钛和铁单质，经熔分后分离。

中国发明专利CN101734659A公开了一种高频感应碳热还原制备碳化铁粉的方法。该发明采用高频感应炉以钛白粉和碳粉为原料，首先将钛白粉和碳粉按质量比为20：9～21混匀，经破碎压块后加入感应炉内，控制电流为400～600A加热至1600-1800℃保温10～50min，使物料发生碳热还原反应，制得<1μm的亚微米级碳化钛粉。