CN107775012B - 一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法 - Google Patents

一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，通过对烧结原料的成分比例进行调整，改善烧结条件，使矿石中的碳酸盐彻底分解，金属氧化物也得到彻底还原，得到的钛铁烧结矿性能优异，制备钛铁合金粉过程中能耗少，生产率高，具有较高的社会、环境和经济效益，得到的钛铁合金粉产品杂质少，成分均匀。

Description

一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法
技术领域
本发明涉及钛铁合金冶炼技术领域，具体的说，是涉及一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法。
背景技术
在现代钢铁工业中，钛铁合金的应用范围越来越广，常被添加到合金中达到去气、去氧和调整合金成分的目的。特别是在冶炼铁基高温合金和优质不锈钢中，高钛铁合金发挥着不可替代的作用。钛铁合金按照含钛量的不同主要分为三类：分别为低钛铁(含钛量25%～35%) 、中钛铁(含钛量35%～45%) 、高钛铁(含钛量65%～75%)。当钛含量为70%左右时，这种钛铁合金具有较低的熔点(约为1100℃)，比纯钛熔点(1668℃)低了约570℃。由于其钛含量高和较低的熔点，减少了冶炼过程中合金的添加量以及缩短了冶炼时间，从而降低了冶炼成本。目前国际上优质高钛铁合金需求越来越大，其主要价值在于：在炼钢过程中作为脱氧剂，利用钛的亲氧性以及钛的脱氧产物密度较小易于上浮的特点，达到脱氧的目的。在镇静钢的精炼过程中，加入钛铁合金在脱氧的同时可以有效改善钢锭上部偏析，钢锭收得率大大提高。某些铁基合金用其还可脱去其它有害元素，如硫、氮等。
现有技术中，钛铁合金的制备主要有铝热法和重熔法。但铝热法生产的金属收得率偏低，并且钛会经常以氧化物的形式存在；重熔法的主要原料为海绵钛，受来源限制，价格昂贵，生产过程需要抽真空，成本很高。针对上述技术问题，目前急需一种新的钛铁合金制备方法，使获得的钛铁合金能够满足杂质少、成分均匀的要求，且工艺过程简单、成本可控。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，具体步骤如下：
(a)将烧结原料破碎至粒度为1~30mm，然后将破碎后的烧结原料与返矿按照质量比为2~4：1混合均匀得到混合物料；其中，所述烧结原料由含钛磁铁矿粉、钛精矿粉、硅石和还原剂组成；以所述烧结原料的总重量为基准，所述含钛磁铁矿粉的含量为70-80wt％，所述钛精矿粉的含量为5-15wt％，所述硅石的含量为5-10wt％，所述还原剂的含量为4.5-5wt％；
(b)将得到的混合物料先加热至500~600℃预热20~30min，然后加热至1150~1200℃焙烧3~5h得到钛铁烧结矿；
(c)将钛铁烧结矿冷却到室温后磨矿，磨矿后使细度小于200目占75~80%；
(d)利用微波加热所述磨矿后的物料至400~450℃，保温20~30min；
(e)将微波加热后物料冷却到室温进行两段磨矿，二段磨矿细度小于30μm占65%以上；
(f)最后进行两段磁选，两段磁选的磁场强度均为350~450kA/m，得到钛铁合金粉。
所述含钛磁铁矿粉含有TFe:50-53wt％，TiO2:15-16wt％，MgO:1-3wt％和SiO2:0.5-1wt％。
所述硅石中SiO2的含量占90-95 wt％，所述硅石中粒度不大于200目的占80-90wt％。
所述返矿为经筛分后得到的粒度不大于5mm的钛铁烧结矿。
优选地，所述还原剂为焦炭、煤、木炭中的一种或多种。
本发明的优点是：本发明通过对烧结原料的成分比例进行调整，改善烧结条件，使矿石中的碳酸盐彻底分解，金属氧化物也得到彻底还原，得到的钛铁烧结矿性能优异，制备钛铁合金粉过程中能耗少，生产率高，具有较高的社会、环境和经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例和对比例对本专利进一步详细说明。
实施例1：
一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，具体步骤如下：(a)将烧结原料破碎至粒度为5mm，然后将破碎后的烧结原料与返矿按照质量比为2：1混合均匀得到混合物料。其中，所述烧结原料由含钛磁铁矿粉、钛精矿粉、硅石和还原剂组成。以所述烧结原料的总重量为基准，所述含钛磁铁矿粉的含量为70wt％，所述钛精矿粉的含量为15wt％，所述硅石的含量为10wt％，所述燃料的含量为5wt％。(b)将得到的混合物料先加热至500℃预热20min，然后加热至1200℃焙烧3h得到钛铁烧结矿。(c)将钛铁烧结矿冷却到室温后磨矿，磨矿后使细度小于200目占75%。(d)利用微波加热所述磨矿后的物料至400℃，保温20min。(e)将微波加热后物料冷却到室温进行两段磨矿，二段磨矿细度小于30μm占65%以上。(f)最后进行两段磁选，两段磁选的磁场强度均为350kA/m，得到钛铁合金粉。所述含钛磁铁矿粉含有TFe:50wt％，TiO2:15wt％，MgO:1wt％和SiO2:1wt％。所述硅石中SiO2的含量占90wt％，所述硅石中粒度不大于200目的占80wt％。所述返矿为经筛分后得到的粒度不大于5mm的钛铁烧结矿。所述还原剂为焦炭。
实施例2：
一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，具体步骤如下：(a)将烧结原料破碎至粒度为15mm，然后将破碎后的烧结原料与返矿按照质量比为3：1混合均匀得到混合物料。其中，所述烧结原料由含钛磁铁矿粉、钛精矿粉、硅石和还原剂组成。以所述烧结原料的总重量为基准，所述含钛磁铁矿粉的含量为80wt％，所述钛精矿粉的含量为10wt％，所述硅石的含量为5wt％，所述燃料的含量为5wt％。(b)将得到的混合物料先加热至600℃预热30min，然后加热至1150℃焙烧5h得到钛铁烧结矿。(c)将钛铁烧结矿冷却到室温后磨矿，磨矿后使细度小于200目占80%。(d)利用微波加热所述磨矿后的物料至450℃，保温30min。(e)将微波加热后物料冷却到室温进行两段磨矿，二段磨矿细度小于30μm占65%以上。(f)最后进行两段磁选，两段磁选的磁场强度均为450kA/m，得到钛铁合金粉。所述含钛磁铁矿粉含有TFe:53wt％，TiO2:16wt％，MgO:3wt％和SiO2:0.5wt％。所述硅石中SiO2的含量占95wt％，所述硅石中粒度不大于200目的硅石占90wt％。所述返矿为经筛分后得到的粒度不大于5mm的钛铁烧结矿。所述还原剂为焦炭和煤。
实施例3：
一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，具体步骤如下：(a)将烧结原料破碎至粒度为30mm，然后将破碎后的烧结原料与返矿按照质量比为4：1混合均匀得到混合物料。其中，所述烧结原料由含钛磁铁矿粉、钛精矿粉、硅石和还原剂组成。以所述烧结原料的总重量为基准，所述含钛磁铁矿粉的含量为75wt％，所述钛精矿粉的含量为10wt％，所述硅石的含量为10wt％，所述燃料的含量为5wt％。(b)将得到的混合物料先加热至550℃预热25min，然后加热至1200℃焙烧4h得到钛铁烧结矿。(c)将钛铁烧结矿冷却到室温后磨矿，磨矿后使细度小于200目占80%。(d)利用微波加热所述磨矿后的物料至400℃，保温30min。(e)将微波加热后物料冷却到室温进行两段磨矿，二段磨矿细度小于30μm占65%以上。(f)最后进行两段磁选，两段磁选的磁场强度均为450kA/m，得到钛铁合金粉。所述含钛磁铁矿粉含有TFe:52wt％，TiO2:15wt％，MgO:3wt％和SiO2:0.5wt％。所述硅石中SiO2的含量占95wt％，所述硅石中粒度不大于200目的硅石占80wt％。所述返矿为经筛分后得到的粒度不大于5mm的钛铁烧结矿。所述还原剂为煤。
对比例1：
将不同于本发明的烧结成分作为原料，由于成分和比例的改变，导致钛铁烧结矿不能有效固结，存在类似交织溶蚀结构，所得到的钛铁合金粉产品的杂质含量较高，夹杂物过多。
对比例2：
在制备时改变工艺步骤，尤其是缺少微波二次加热时，所得到的钛铁合金粉产品会出现成分不均匀等缺陷。
由实施例1-3和对比例1和2可以看出，本发明通过对烧结原料的成分比例进行调整，改善烧结条件，使矿石中的碳酸盐彻底分解，金属氧化物也得到彻底还原，得到的钛铁烧结矿性能优异，制备钛铁合金粉过程中能耗少，生产率高，具有较高的社会、环境和经济效益，得到的钛铁合金粉产品杂质少，成分均匀。
尽管已经示出和描述了本专利的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本专利的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(a)将烧结原料破碎至粒度为1~30mm，然后将破碎后的烧结原料与返矿按照质量比为2~4：1混合均匀得到混合物料；其中，所述烧结原料由含钛磁铁矿粉、钛精矿粉、硅石和还原剂组成；以所述烧结原料的总重量为基准，所述含钛磁铁矿粉的含量为70-80wt％，所述钛精矿粉的含量为5-15wt％，所述硅石的含量为5-10wt％，所述还原剂的含量为4.5-5wt％；
(b)将得到的混合物料先加热至500~600℃预热20~30min，然后加热至1150~1200℃焙烧3~5h得到钛铁烧结矿；
(c)将钛铁烧结矿冷却到室温后磨矿，磨矿后使细度小于200目占75~80%；
(d)利用微波加热所述磨矿后的物料至400~450℃，保温20~30min；
(e)将微波加热后物料冷却到室温进行两段磨矿，二段磨矿细度小于30μm占65%以上；
(f)最后进行两段磁选，两段磁选的磁场强度均为350~450kA/m，得到钛铁合金粉；
所述硅石中SiO2的含量占90-95 wt％，所述硅石中粒度不大于200目的硅石占80-90wt％；所述返矿为经筛分后得到的粒度不大于5mm的钛铁烧结矿。
2.根据权利要求1所述的一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，其特征在于：所述含钛磁铁矿粉含有TFe:50-53wt％，TiO2:15-16wt％，MgO:1-3wt％和SiO2:0.5-1wt％。
3.根据权利要求1或2所述的一种烧结矿制备钛铁合金粉的方法，其特征在于：所述还原剂为焦炭、煤、木炭中的一种或多种。
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