[发明专利]一种熔融含钛高炉渣冶炼低硅钛铁工艺

说明书

本发明公开了一种熔融含钛高炉渣冶炼低硅钛铁工艺，按渣：铝铁：氧化钙＝100：37.94：(10～15)的质量比备料；将铝铁合金破碎并磨制大于等于300目，添加氧化钙混料至其均匀包覆在铝铁合金粉末表面；将含钛高炉渣装入氧化镁坩埚内，放入电阻炉内，随炉一起升温至1450～1650℃，改成恒温控制。将混好配料均匀加入熔池中，加料速度为4.5～5.5g/min，加料结束后，保温5～10min；在1450℃～1650℃下取出，水冷，干燥；机械法分离渣和合金。本发明铝铁合金粉末为大于300目，同时控制加入速度，以控制铝、硅参与还原反应时间，提高它们的还原效率，减少铝铁合金粉末消耗，降低合金中硅和残铝含量，实现了降低工艺成本、合金中降硅增钛的目的。

技术领域

本发明属于高炉渣利用技术领域，特别涉及一种熔融含钛高炉渣利用技术，利用熔融含钛高炉渣生产低硅钛铁。

背景技术

我国钛资源丰富，储量世界第一，主要赋存在攀西地区的钒钛磁铁矿中，其利用率很低，主要原因高炉炼铁只回收了钒和铁，钛以二氧化钛形式进入高炉渣(质量分数约为25％)，形成复杂的矿相，难以回收利用。目前在渣厂已堆积了7000万吨，每年仍以300万吨速度增加，占用土地，污染环境，浪费资源，如能很好利用含钛高炉渣对我国钛资源利用具有重大意义。

国内许多科技工作者对含钛高炉渣利用做了大量研究，主要集中在以下几种方法：1)用其制备水泥，如能成功应用，需降低高炉渣中的TiO₂含量，否则水泥活性差，易结晶；2)湿法提钛，主要是酸、碱处理制备钛白粉，存在酸碱消耗大、残渣量大、污染环境和腐蚀设备等缺点；3)高温碳化低温氯化制备TiCl₄，缺点是氯化过程中易形成沸点高、粘性大的CaCl₂和MgCl₂，使氯化设备不能长期正常运转；4)高温钛富集，将分散的钛富集到钙钛矿或黑矿石中，通过选矿的方法选出富钛矿，这种方法实际中还很难实现；5)制取钛合金，采用铝、硅等元素还原渣中钛制备钛合金，这种方法尽管取得了一些成果，但三个关键问题没有解决，一是工艺成本高，冶炼时间较长，电能消耗大，铝、硅等还原剂用量大。二是制备钛合金中硅、铝等杂质含量高，在合金化过程中所能应用的钢种有限。三是提钛后残渣利用及污染环境问题。

关于利用熔融含钛高炉渣制取钛合金，授权专利1(CN103173628B)和授权专利2(CN103484683A)同样采用铝粉作为还原剂，氧化钙调整熔渣碱度，冶炼制取钛合金，缺点是铝粉价格高，含钛炉渣和铝粉配比分别为100：25.98和100：(20～25)，铝粉消耗量大，在实际生产中成本高而不可行，制备的合金中硅和铝含量高，在合金化过程中所能应用的钢种受限，专利2提及采用钙还原含钛炉渣，由于钙在高温下易挥发性，所以在高温、真空环境下其还原效率是很低的。

“提高钛硅合金等级的研究”，李祖树、徐楚韶，《重庆大学学报》，1994年第17卷4期，报道了采用硅铁作还原剂冶炼硅钛合金，钛回收率＜60％，且冶炼时间较长需70～90min，硅铁量太多钛回收率增加很少，只会增加合金中硅含量，降低合金中钛含量，为了提高合金中钛含量和贫化渣中TiO₂，提高钛回收率，作者采用硅铝铁作为还原剂，硅铝铁还原剂在价格上比铝粉便宜，还原能力比硅铁还原剂强的多，采用硅铝铁作还原剂有利于生产低硅、高钛合金。但是，作者忽略的是含钛高炉渣中TiO₂和SiO₂的含量均在20％以上，铝的还原能力比硅要强的多，其还原TiO₂和SiO₂能力又相近，熔融含钛高炉渣中钛、硅同时被铝还原出来，采用硅铝铁作还原剂，其还原效率提高不大，但造成制备钛合金中硅含量高。制得合金的化学成分(％)：31.63Ti、32.79Si，钛的回收率为84.29％。

发明内容