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利用钛渣冶煉高钛鐵的技術

更新時間:2016/07/27 08:30:10    浏覽次數: 2417     文章來源: 搜钛網

高钛鐵是冶煉特種鋼、結構鋼和特種合金鋼的重要原材料,主要可用作合金添加劑、脫氧劑、脫氮劑、孕育劑等。 随着冶金工業的發展,對高品位钛鐵的需求量越來越大。
  高钛鐵制備的生産主要有以下幾種方法:
  1) 電鋁熱法,也稱爐内法。 主要以金紅石為原料,使用鋁作為還原劑,在電爐内進行相關冶煉操作。 由于安全操作較困難、電耗成本高等因素目前已不再采用。
  2) 重熔法。 多以廢金屬钛為原料,采用重熔法生産高钛鐵,但由于廢金屬钛資源緊張,嚴重制約了高钛鐵的産量。
  3) 鋁熱法,也稱爐外法。在鎂砂打結的坩埚内,主要以金紅石為原料,以鋁粉為還原劑,進行點火反應方式完成相關的冶煉反應。渣、鐵随爐冷卻,待冷卻到室溫後,再人工進行分離與破碎。也可用部分矽取代部分鋁,以降低成本。該法是目前生産钛鐵的主要方法。其存在的主要問題是,當生産高钛鐵時,钛鐵合金中的殘留氧量( >10%) 與殘留鋁量都非常高( > 8%),必須經後續工序處理後方可使用,限制了它的使用範圍。
  目前,一方面金紅石的價格較貴,另一方面自然狀态的金紅石越來越稀少,以緻钛鐵的成本居高不下。如能用钛精礦部分或全部取代金紅石進行钛鐵的生産,将會降低钛鐵的生産成本。但由于钛精礦中 TiO2的含量較金紅石低,同時其中的雜質( SiO2、MnO) 含量又遠高于金紅石,以緻直接使用钛精礦冶煉钛鐵的難度較大。
  最近,我國四川攀枝花學院提出以钛精礦與钛渣為原料,主要采用鋁作為還原劑,同時用鎂代替部分鋁,并加入适量助熔劑的方法冶煉高钛鐵合金。實驗取得了比較滿意的結果,證明以钛精礦與钛渣為原料,采用鋁熱法制備高钛鐵在技術上是可行的。他們所用主要原料為钛精礦、钛渣、鋁粉、鎂粉、石灰和氯酸鉀。為保證渣鐵的分離,還加入一定量的石灰和螢石作為助熔劑。
  鋁熱法制備高钛鐵合金的影響因素主要有: 原料粒度、單位發熱量、還原劑及助熔劑的用量。原料的粒度對冶煉效果影響比較顯著,還原劑粒度小一些,可增大反應接觸面積;但粒度過小也會由于反應劇烈使其沸騰起來而不能完全參與反應。熱效應是鋁熱法反應的關鍵,隻有單位爐料的熱量達到一定值,反應才會持續進行。他們的工作表明,爐料單位熱量為 2950 kJ / kg 時可制備钛含量為68.2%的钛鐵合金。
  理論上,随着用鋁量的增加,钛的回收率會增加,合金中钛的含量也增加。但鋁的過量使用會造成生産成本的增加,同時也會使钛鐵合金中的鋁含量超标。為了保證合金中钛的含量,同時也不使合金中鋁含量超标可以考慮用其他還原劑代替一部分鋁。他們的實驗表明,用鎂代替部分鋁,可使所制備的钛鐵合金中钛含量有所增加,鋁含量有所下降。當用鎂代替 10 %的用鋁量時,可使制備出來的钛鐵合金鋁含量小于 4%。符合使用要求。

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