一种生产高钛铁的方法

专利名称：一种生产高钛铁的方法
技术领域：
本发明涉及钛铁合金的生产技术领域，尤其涉及一种用铝直接还原法生产高钛铁的方法。
背景技术：
钛铁分为三个等级，含钛量分别为25％～35％，35％～45％，65％～75％。现有技术中，目前国内外采用铝热法只能生产出低、中品位的钛铁。例如，我国锦州、辽阳、江阴和峨眉铁合金厂采用铝热法，只能生产出含钛量为30～45％的钛铁。生产高钛铁的主要方法是重熔法，国内现生产高钛铁的技术落后，主要是以废钛料采用感应炉生产(设备能力年产量＜500t)。
以金红石为原料采用炉外法进行大规模生产高钛铁合金的厂家没有，仅一些小规模试验或生产。如中国专利(公开号CN1101080A)公开了“一种用铝热法生产高钛铁的方法”，即是以金红石、铝粒、石灰为基本原料，再新增添氯酸钾作为原料，利用铝热法生产高钛铁的。该方法工艺简单，节省能源，可降低生产成本，只需要简单的设备就能直接利用低廉的钛矿来生产出高品位的钛铁，具有较高的经济效益和社会效益。另1992年5月2日《世界金属导报》报导峨眉铁合金厂在“炉外法冶炼高钛铁”实验室小试中，产品的含钛量达70％以上，回收率达78.82％。又如海宁市一家铁合金厂小规模试验成功，产品满足ISO5054-1980 FeTi70A15标准，其中钛含量达70％，钛的回收率达67％。国外也有炉外法生产高钛铁合金的报导，钛的回收率≥73％，单位发热量为2700～3140KJ/Kg。
但在生产钛铁的现有技术中，仍然存在了下列的一些不足钛的回收率低；生产周期长，高钛铁渣在冶炼后用干燥的石灰对反应物需要保温20小时以上；存在物料喷溅；成品中Ti、Si、Al不易控制等等。

发明内容
本发明的目的是针对采用铝热法生产高钛铁的现有技术中存在的不足，而提出一种新的生产高钛铁的工艺方法，克服了钛回收率低和生产周期长等缺陷。
本发明的目的是通过以下的技术方案来解决的一种生产高钛铁的方法，是以金红石、铝粒、石灰和氯酸钾为原料，采用炉外法生产高钛铁的方法。
加入的金红石含TiO2≥87％，C＜0.10％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度为0.1～0.5mm的量＞85％；铝粉的铝含量＞98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸钾含KClO3＞99.5％，且其粒度小于1mm；原料配比(wt％)是金红石∶铝粒∶石灰∶氯酸钾＝1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.1～0.2；炉料的配铝系数控制为1.06；加料方式采用一次性加料；冶炼方式上部点火，加精炼料，电加热。
进一步的是，在金红石和其他原料混合之前要在反射炉中焙烧，焙烧温度为550～650℃。
进一步的是，炉料的单位发热量控制在3050～3150KJ/Kg。
更进一步的是，待在炉料中加入精料后，辅以电加热，电加热的时间为5～10分钟。
更进一步的是，所述的石灰量的配加量为金红石的20％。
本发明技术方案，对金红石进行焙烧的目的是，除去有机杂质和水分，并利用焙烧后金红石中的显热增加混合炉料的温度，借以提高炉料的单位发热量，使还原反应的周期缩短。本发明选择的金红石焙烧温度为550～650℃。
若炉料的单位发热量相对不足，则造成钛的还原反应不充分，炉渣的流动性差，渣铁分离不好，不利于钛沉降，合金中钛含量下降；若炉料的单位发热量高时，造成钛的还原反应剧烈，随之熔炉料激烈搅拌而造成喷溅，增加了TiO2生成TiO的趋势，使钛还原减少，合金钛下降。因此，本发明中炉料的单位发热量控制在3050～3150KJ/Kg。
炉外法冶炼高钛铁的原理是，采用铝作为还原剂，为放热反应，并为反应提供热源。本发明辅以电加热，在提供辅助热量的同时，还可以使熔渣较长时间处于熔融状态，有利与合金颗粒的下沉。
由于TiO是强碱性，只有在足够的渣中，即碱度大于TiO时，才能使TiO还原成钛。实践证明，石灰量的配加量＞20％时，钛的回收率无明显变化。故本发明中石灰量的配加量最好为金红石的20％。
采用本发明生产出来的高钛铁的化学成分为(见下表1)表1本发明高钛铁合金的化学成分(wt％) 本发明与现有技术相比，具有下列优点1、利用本发明生产出来的高钛铁的产品质量高。
2、采用本发明进行大规模生产时，钛的回收率为7 6％以上。
3、生产成本低，具有显著的经济效益。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明的技术解决方案作进一步的说明。
实施例1一种生产高钛铁的方法，是以金红石、铝粒、石灰和氯酸钾为原料，采用炉外法生产高钛铁的方法。
加入的金红石含TiO2为90％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度为0．1～0．5mm的量为86％；铝粉的铝含量98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸钾含KClO399.6％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金红石∶铝粒∶石灰氯酸钾=1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
炉料的配铝系数控制为1.06。
加料方式采用一次性加料；冶炼方式上部点火，加精炼料，电加热。
进一步的是，在金红石和其他原料混合之前要在反射炉中焙烧，焙烧温度为560℃。
进一步的是，炉料的单位发热量控制在3080KJ/Kg。
更进一步的是，待在炉料中加入精料后，辅以电加热，电加热的时间为10分钟。
实施例2一种生产高钛铁的方法，是以金红石、铝粒、石灰和氯酸钾为原料，采用炉外法生产高钛铁的方法。
加入的金红石含TiO2为88％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度为0.1～0.5mm的量为90％；铝粉的铝含量99％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸钾含KClO399.6％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金红石∶铝粒∶石灰∶氯酸钾＝1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
炉料的配铝系数控制为1.06。
加料方式采用一次性加料；冶炼方式上部点火，加精炼料，电加热。
进一步的是，在金红石和其他原料混合之前要在反射炉中焙烧，焙烧温度为600℃。
进一步的是，炉料的单位发热量控制在3100KJ/Kg。
更进一步的是，待在炉料中加入精料后，辅以电加热，电加热的时间为8分钟。
实施例3一种生产高钛铁的方法，是以金红石、铝粒、石灰和氯酸钾为原料，采用炉外法生产高钛铁的方法。
加入的金红石含TiO2为90％，C＜0.02％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度为0.1～0.5mm的量为90％；铝粉的铝含量98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸钾含KClO399.5％，且其粒度小于1mm。
原料配比(wt％)是金红石∶铝粒石灰∶氯酸钾=1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.2。
炉料的配铝系数控制为1.06。
加料方式采用一次性加料；冶炼方式上部点火，加精炼料，电加热。
进一步的是，在金红石和其他原料混合之前要在反射炉中焙烧，焙烧温度为620℃。
进一步的是，炉料的单位发热量控制在3080 KJ/Kg。
更进一步的是，待在炉料中加入精料后，辅以电加热，电加热的时间为9分钟。
实施例1、2和3生产出的高钛铁的化学成分和回收率见表2，均符合IS05054-1980 FeTi70A15标准的要求表2高钛铁的化学成分和回收率 
权利要求
1.一种生产高钛铁的方法，是以金红石、铝粒、石灰和氯酸钾为原料，采用炉外法生产高钛铁的方法，其特征在于(1)加入的金红石含Ti02≥87％，C＜0.10％，S＜0.03％，P＜0.04％，其粒度为0.1～0.5mm的量＞85％；铝粉的铝含量＞98％，且其粒度小于1mm；所加入的氯酸钾含KClO3＞99.5％，且其粒度小于1mm；(2)原料配比(wt％)是金红石∶铝粒∶石灰∶氯酸钾＝1.0∶0.4～0.5∶0.1～0.2∶0.1～0.2；(3)炉料的配铝系数控制为1.06；(4)加料方式采用一次性加料；(5)冶炼方式上部点火，加精炼料，电加热。
2.根据权利要求1所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于在金红石和其他原料混合之前要在反射炉中焙烧，焙烧温度为550～650℃。
3.根据权利要求1或2所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于炉料的单位发热量控制在3050～3150KJ/Kg。
4.根据权利要求1或2所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于待在炉料中加入精炼后，辅以电加热，电加热的时间为5～10分钟。
5.根据权利要求3所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于待在炉料中加入精炼料后，辅以电加热，电加热的时间为5～10分钟。
6.根据权利要求1，2或5所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于所述石灰配加量最好为的金红石的20％。
7.根据权利要求3所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于所述石灰配加量最好为的金红石的20％。
8.根据权利要求4所述的一种生产高钛铁的方法，其特征在于所述石灰配加量最好为的金红石的20％。