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利用钛渣冶炼高钛铁的技术

更新时间:2016/07/27 08:30:10    浏览次数: 1761     文章来源: 搜钛网

高钛铁是冶炼特种钢、结构钢和特种合金钢的重要原材料,主要可用作合金添加剂、脱氧剂、脱氮剂、孕育剂等。 随着冶金工业的发展,对高品位钛铁的需求量越来越大。
  高钛铁制备的生产主要有以下几种方法:
  1) 电铝热法,也称炉内法。 主要以金红石为原料,使用铝作为还原剂,在电炉内进行相关冶炼操作。 由于安全操作较困难、电耗成本高等因素目前已不再采用。
  2) 重熔法。 多以废金属钛为原料,采用重熔法生产高钛铁,但由于废金属钛资源紧张,严重制约了高钛铁的产量。
  3) 铝热法,也称炉外法。在镁砂打结的坩埚内,主要以金红石为原料,以铝粉为还原剂,进行点火反应方式完成相关的冶炼反应。渣、铁随炉冷却,待冷却到室温后,再人工进行分离与破碎。也可用部分硅取代部分铝,以降低成本。该法是目前生产钛铁的主要方法。其存在的主要问题是,当生产高钛铁时,钛铁合金中的残留氧量( >10%) 与残留铝量都非常高( > 8%),必须经后续工序处理后方可使用,限制了它的使用范围。
  目前,一方面金红石的价格较贵,另一方面自然状态的金红石越来越稀少,以致钛铁的成本居高不下。如能用钛精矿部分或全部取代金红石进行钛铁的生产,将会降低钛铁的生产成本。但由于钛精矿中 TiO2的含量较金红石低,同时其中的杂质( SiO2、MnO) 含量又远高于金红石,以致直接使用钛精矿冶炼钛铁的难度较大。
  最近,我国四川攀枝花学院提出以钛精矿与钛渣为原料,主要采用铝作为还原剂,同时用镁代替部分铝,并加入适量助熔剂的方法冶炼高钛铁合金。实验取得了比较满意的结果,证明以钛精矿与钛渣为原料,采用铝热法制备高钛铁在技术上是可行的。他们所用主要原料为钛精矿、钛渣、铝粉、镁粉、石灰和氯酸钾。为保证渣铁的分离,还加入一定量的石灰和萤石作为助熔剂。
  铝热法制备高钛铁合金的影响因素主要有: 原料粒度、单位发热量、还原剂及助熔剂的用量。原料的粒度对冶炼效果影响比较显著,还原剂粒度小一些,可增大反应接触面积;但粒度过小也会由于反应剧烈使其沸腾起来而不能完全参与反应。热效应是铝热法反应的关键,只有单位炉料的热量达到一定值,反应才会持续进行。他们的工作表明,炉料单位热量为 2950 kJ / kg 时可制备钛含量为68.2%的钛铁合金。
  理论上,随着用铝量的增加,钛的回收率会增加,合金中钛的含量也增加。但铝的过量使用会造成生产成本的增加,同时也会使钛铁合金中的铝含量超标。为了保证合金中钛的含量,同时也不使合金中铝含量超标可以考虑用其他还原剂代替一部分铝。他们的实验表明,用镁代替部分铝,可使所制备的钛铁合金中钛含量有所增加,铝含量有所下降。当用镁代替 10 %的用铝量时,可使制备出来的钛铁合金铝含量小于 4%。符合使用要求。

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