專利名稱：一種鈦鐵的生產方法
技術領域：
本發明屬于火法冶金領域，特別涉及一種鈦鐵的生產方法。
背景技術：
我國生產鈦鐵主要有金屬重熔法和爐外法冶煉，金屬重熔法生產鈦鐵是將鈦材、 鈦鐵合金等，通過感應爐使之熔化，重新結晶；主要生產的是低雜質等特殊成分的鈦鐵，該方法很受原料的制約，且成本較高，不適合冶煉鈦鐵，實際應用較少；爐外法冶煉鈦鐵工藝是當今鈦鐵生產的主導，約占整個行業的90%以上，按照國標要求，可生產i^Ti30、FeTi40、 FeTi70等牌號的鈦鐵，還有一些其他牌號的鈦鐵生產，如低氣低硅鈦鐵、FeTi50、FeTi80寸。在《鐵合金生產工藝》中記載有鈦鐵生產工藝，該工藝利用鈦精礦、鐵礦、石灰、硅鐵、鋁，混合后通過爐外法冶煉鈦鐵，可冶煉 ^ 30、FeTi40, FeTi70牌號的鈦鐵合金，但該生產工藝物耗高，其中25%折基鋁耗0. 485t/t，鈦元素回收率只有68 71%。CN101892387中公開了“生產鈦鐵的方法”，該方法是將鈦精礦、金紅石、石灰、鋁粒及含鐵原料，使用電弧爐進行冶煉鈦鐵。鈦元素回收率不是很穩定，平均為65%。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種鈦鐵的生產方法，利用此方法冶煉鈦鐵，可有效降低物耗，提高鈦元素回收率，使生產成本得到大幅度的降低。本發明的技術解決方案是
一種鈦鐵的生產方法，其具體步驟為
1、利用含鐵原料引弧，逐步形成熔池；
2、將含鈦原料、石灰投入精煉電爐內，含鈦原料為鈦精礦、高鈦渣、金紅石，以TiO2計， TiO2含量在45 95%之間，通過電弧加熱，使含鈦原料和石灰充分的熔化，在熔化過程中， 向精鐵電爐內投入硅鐵，硅鐵中Si含量在73 78%之間，硅鐵投入量的理論值根據具體含鈦原料中!^eOJe2O3的含量，按照化學方程式2ΡΘ0+5 =2ΡΘ+5 02、2ΡΘ203+35 =4 ^+35Μ2計算得出，實際投入量為理論值的0. 9 1. 05倍，進行充分的反應，制取爐渣與鐵；
3、將含鐵原料、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，所述的含鐵原料為鐵礦、鐵磷和鐵屑，以Σ ！^計，Σ ！^在60 95%之間，按照重量計含鈦原料的TW2含量與含鐵原料的Σ Fe配入比例1 :0. 15 1，Al含量在95 99. 8%之間，鋁投入量的理論值按照化學方程式3Ti&+4Al=3Ti+2Al203計算得出，實際投入量為理論量的0. 95 1. 03 倍；在反應過程中，生成的合金下沉、爐渣上浮，完成渣鐵分離，直至反應結束；
4、排渣操作，將爐渣全部排出，然后繼續冶煉；
5、按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作，完成整個冶煉反
應；
6、停電，冷卻后，精整，得到鈦鐵合金。
上述的鈦鐵的生產方法，投入的石灰中CaO含量在80 85%之間，總投入比例為實際投鋁量的0. 3 0. 5倍，其中在第二步中石灰投入量占石灰總投入量40%，第三步中石灰投入量占石灰總投入量60%。上述的鈦鐵的生產方法，每次投料量為3批以上混合料，一批混合料的量為IOOkg 含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁。上述鈦鐵的生產方法，第二、第三和第四步中重復操作過程> 2次。本發明的冶金原理為含鈦原料的混合料在電爐內充分的熔化；在熔化過程中， 還原劑鋁、硅鐵與各氧化物進行反應，生成的合金下沉、爐渣上浮，完成渣鐵分離，直到反應達到結束。本發明是以精煉電爐為載體采取兩步法進行冶煉鈦鐵合金，即先將含鈦原料進行還原，再將含鐵原料、石灰、鋁投入爐內完成冶煉過程；所以對各原料的粒度要求極為寬松， 反應物中的任何原料，其粒度可在IOOmm范圍內，不影響其反應效果及生產指標。可生產各種不同牌號的鈦鐵合金，即!^TiSiKFeTi^JeTiTO及各種特殊牌號，鈦回收率可達78%以上，鋁耗為0. 3t/t以下；與以往鈦鐵的生產方法相比，提高產品回收率、降低鋁耗，從而降低生產成本，其有益效果如下
1、本發明應用于鈦鐵生產，可減少爐外法生產時的焙燒、球磨等原料處理工序、減少人員配置、從而可降低人工成本，同時還可以降低工人勞動強度，具有很強的可操作性；
2、本發明可提高鈦鐵生產中的安全系數，該工藝冶煉在密閉電爐中進行，與爐外法生產提高了生產安全性；
3、本發明可有效的降低鈦鐵生產中的各項物料消耗，提高產品的回收率，從而使鈦鐵的制造成本得到很大程度的降低；
4、本發明可針對不同牌號的鈦鐵進行生產，打破了單一方法冶煉牌號有限的格局。
具體實施例方式實施例1采用該方法生產狗1130牌號鈦鐵
含鈦原料為鈦精礦，其成分 Ti02:49. 34%, FeO: 23. 1%, Fe20315. 4% ；鋁 Al :96. 3% ；硅鐵含Si:73. 45% ；石灰含CaO :82. 64% ；含鐵原料為鐵屑:Σ Fe:93%。鈦精礦總投入量600kg, 鐵屑300kg，鋁136kg，硅鐵63kg，石灰65kg，與鈦精礦混合入爐石灰總量為^kg,與鋁混合入爐石灰總量為39kg。進行第一次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg 含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁⑴使用鐵屑引弧，形成熔池。⑵將鈦精礦、石灰投入精煉電爐內，通過電弧加熱，使鈦精礦和石灰充分的熔化，在熔化過程中，向精煉電爐內投入硅鐵，充分反應后，制取爐渣和鐵。⑶將鐵屑、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，直至反應結束。⑷將爐渣全部排出，然后繼續冶煉。( 進行第二次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、 含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作，完成整個冶煉反應。(6)停電，冷卻后，精整，得到鈦鐵合金。對生成的鈦鐵進行取樣分析，并對合金進行稱量。經化驗，合金重量(25%折基) 558kg，含Ti為33. 56%，Si為4. 23%，Al為7. 48% ；對各項指標進行核算，鈦回收率為78. 67%， 鋁耗為0. 235t/t。
實施例2采用該方法生產i^Ti40牌號鈦鐵
含鈦原料為鈦精礦與高鈦渣的混合料，其成分Ti02: 60. 35%, FeO: 20. 2%, Fe2O3Il. 4% ； 鋁Al 98. 5% ；硅鐵含Si 75. 64% ；石灰含CaO :84. 25% ；含鐵原料為鐵屑Σ Fe 93%。含鈦原料總投入量900kg，鐵屑300kg，鋁M^g，硅鐵80kg，石灰100kg，與含鈦原料混合入爐石灰總量為40kg，與鋁混合入爐石灰總量為60kg。進行第一次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁⑴使用鐵屑引弧，形成熔池。⑵將鈦精礦、石灰投入精煉電爐內，通過電弧加熱，使鈦精礦和石灰充分的熔化，在熔化過程中，向精煉電爐內投入硅鐵，充分反應后，制取爐渣和鐵。⑶將鐵屑、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，直至反應結束。⑷將爐渣全部排出，然后繼續冶煉。⑶進行第二次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作。(6)進行第三次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作，完成整個冶煉反應。⑵停電，冷卻后，精整，得到鈦鐵合金。對生成的鈦鐵進行取樣分析，并對合金進行稱量。經化驗，合金重量(25%折基) 1006kg合金含Ti為44. 12%，Si為4. 65%，Al為6. 98% ；對各項指標進行核算，鈦回收率為 77. 21%，鋁耗為 0. 243t/t。實施例3采用該方法生產i^Ti70牌號鈦鐵
含鈦原料為鈦精礦與金紅石的混合料，其成分Ti02 74. 46%，FeO: 13. 4%，Fe2038. 7% ； 鋁Al 99. 2% ；硅鐵含Si 77. 71% ；石灰含CaO :80. 49% ；含鐵原料為鐵磷與鐵礦的混合料 Σ Fe:68%。含鈦原料共使用1200kg，含鐵原料MOkg，鋁414kg，硅鐵73kg，石灰2(^kg，與含鈦原料混合入爐石灰總量為82kg，與鋁混合入爐石灰總量為123kg。進行第一次投料，投料量為4批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁⑴使用鐵磷與鐵礦的混合料引弧，形成熔池。⑵將鈦精礦與金紅石的混合料、石灰投入精煉電爐內，通過電弧加熱，使鈦精礦與金紅石的混合料和石灰充分的熔化，在熔化過程中，向精煉電爐內投入硅鐵，充分反應后，制取爐渣和鐵。⑶將鐵磷與鐵礦的混合料、石灰、 鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，直至反應結束。⑷將爐渣全部排出，然后繼續冶煉。⑶進行第二次投料，投料量為4批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作。(6)進行第三次投料，投料量為4批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、 第三和第四步操作，完成整個冶煉反應。⑵停電，冷卻后，精整，得到鈦鐵合金。對生成的鈦鐵進行取樣分析，并對合金進行稱量。經化驗，合金重量(25%折基) 1650kg，合金含Ti為71. 23%，Si為2. 98%，Al為5. 45% ；對各項指標進行核算，鈦回收率為 76. 88%，鋁耗為 0. 249t/t。實施例4采用該方法生產i^Ti70牌號鈦鐵
含鈦原料為高鈦·，其成分Ti02:93. 25%, FeO:2. 3%, Fe2O3L 2% ；鋁Al :99. 37% ；硅鐵含 Si :73. 45% ；石灰含CaO :83. 54% ；含鐵原料為鐵屑與鐵礦的混合料Σ Fe:85%。高鈦渣共使用900kg，含鐵原料300kg，鋁38^g，硅鐵8. 5kg,石灰130kg，與高鈦渣混合入爐石灰總量為5 ,與鋁混合入爐石灰總量為78kg。進行第一次投料，投料量為3批⑴使用鐵屑與鐵礦的混合料引弧，形成熔池。⑵將高鈦渣、石灰投入精煉電爐內，通過電弧加熱，使高鈦渣、 石灰充分的熔化，在熔化過程中，向精煉電爐內投入硅鐵，充分反應后，制取爐渣和鐵。⑶將鐵屑與鐵礦的混合料、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，直至反應結束。⑷將爐渣全部排出，然后繼續冶煉。( 進行第二次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作。(6)進行第三次投料，投料量為3批混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作，完成整個冶煉反應。⑵停電，冷卻后，精整， 得到鈦鐵合金。 對生成的鈦鐵進行取樣分析，并對合金進行稱量。經化驗，合金重量(25%折基) 1559kg,合金含Ti為71. 65%，Si為2. 44%，Al為5. 36% ；對各項指標進行核算，鈦回收率為 77. 43%，鋁耗為 0. 243t/t。
權利要求
1. 一種鈦鐵的生產方法，其特征在于1.1利用含鐵原料引弧，逐步形成熔池；1. 2將含鈦原料、石灰投入精煉電爐內，含鈦原料為鈦精礦、高鈦渣、金紅石，以TiO2計， TiO2含量在45 95%之間，通過電弧加熱，使含鈦原料和石灰充分的熔化，在熔化過程中， 向精鐵電爐內投入硅鐵，硅鐵中Si含量在73 78%之間，硅鐵投入量的理論值根據具體含鈦原料中!^eOJe2O3的含量，按照化學方程式2ΡΘ0+5 =2ΡΘ+5 02、2ΡΘ203+35 =4 ^+35Μ2計算得出，實際投入量為理論值的0. 9 1. 05倍，進行充分的反應，制取爐渣與鐵；1. 3將含鐵原料、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣充分的進行反應，所述的含鐵原料為鐵礦、鐵磷和鐵屑，以Σ ！^計，Σ ！^在60 95%之間，按照重量計含鈦原料的TW2含量與含鐵原料的Σ Fe配入比例1 :0. 15 1，Al含量在95 99. 8%之間，鋁投入量的理論值按照化學方程式3Ti&+4Al=3Ti+2Al203計算得出，實際投入量為理論量的0. 95 1. 03 倍；在反應過程中，生成的合金下沉、爐渣上浮，完成渣鐵分離，直至反應結束；1. 4排渣操作，將爐渣全部排出，然后繼續冶煉；1. 5按照第二、第三步的投料量投料并重復第二、第三和第四步操作，完成整個冶煉反應；1.6停電，冷卻后，精整，得到鈦鐵合金。
2.根據權利要求1所述的鈦鐵的生產方法，其特征在于投入的石灰中CaO含量在 80 85%之間，總投入比例為實際投鋁量的0. 3 0. 5倍，其中在第二步中石灰投入量占石灰總投入量40%，第三步中石灰投入量占石灰總投入量60%。
3.根據權利要求1所述的鈦鐵的生產方法，其特征在于每次投料量為3批以上混合料，一批混合料的量為IOOkg含鈦原料和相應投入量的石灰、硅鐵、含鐵原料、鋁。
4.根據權利要求1所述的鈦鐵的生產方法，其特征在于第二、第三和第四步中重復操作過程彡2次。
全文摘要
本發明涉及一種鈦鐵的生產方法，其特殊之處是利用含鐵原料引弧，形成熔池；將含鈦原料、石灰投入精煉電爐內，通過電弧加熱，在熔化過程中向精鐵電爐內投入硅鐵，制取爐渣與鐵；將含鐵原料、石灰、鋁投入精煉電爐內，使其與爐渣反應，在反應過程中生成的合金下沉、爐渣上浮，完成渣鐵分離，直至反應結束；排渣操作，然后繼續冶煉，完成整個冶煉反應；停電，冷卻，精整，得到鈦鐵合金。優點是對各原料的粒度要求寬松；減少處理工序，降低工人勞動強度，可提高鈦鐵生產中的安全系數，提高產品回收率、降低鋁耗，降低生產成本；針對不同牌號的鈦鐵進行生產，打破了單一方法冶煉牌號有限的格局。
文檔編號C22C1/02GK102392133SQ201110333548
公開日2012年3月28日 申請日期2011年10月28日 優先權日2011年10月28日
發明者宮志國, 崔傳海, 杜明, 鄭中巍, 齊牧 申請人:中信錦州金屬股份有限公司