CN112143890A - 一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法 - Google Patents

一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法，低真空钛金属冶炼配方由以下重量百分比的原料组成：高钛渣或金红石60‑68％；二氧化锰3‑6％；兰炭粉末20‑28％；水8‑12％。冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1630‑1660℃；(3)恒温加热100‑130min；(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，自然冷却。本发明中各原料相配合，可使高钛渣或金红石中二氧化钛转化为金属钛的转化率高，且原料均获得途径广，产量大，成本低，工艺简单且安全系数高，具有较大的工业前景。

Description

一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法
技术领域
本发明涉及金属冶炼技术领域，具体涉及一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法。
背景技术
钛是一种重量轻，强度高，具有金属光泽，抗腐蚀能力强的稀有金属。在采用钒钛磁铁矿冶金的过程中，会产生一些含钛的冶金炉渣，比如含钛高炉渣、直接还原炉渣等，这些炉渣中的钛(以TiO2计)通常在15-35％左右。由于钛含量较高，这些炉渣通常不适宜用来制备建材、水泥等，为避免堆放造成环境污染及资源浪费，必须对这些炉渣加以回收利用。
对这些炉渣中钛资源的回收利用，一是用酸处理制备钛白，但由于杂质含量高，耗酸量大且制备的产品质量达不到高的要求；另一种处理方法是采用氯化的方法制备四氯化钛，再转化为钛白等产品，但氯化温度过高，杂质元素参与反应会堵塞氯化炉。一种大规模回收这些炉渣中钛的方法，就是高温熔融还原，将其中的钛转化为碳化钛。申请号为201510711318.5的中国专利公开了一种快速还原熔炼含钛炉渣的方法，该方法包括以下步骤：a、将还原剂与刚出炉的热含钛炉渣混合后一起加入到还原炉中，在1500-1650℃预还原；b、预还原后，将温度升至1600-1750℃，补加还原剂进一步高温还原熔炼；c、熔炼结束后，停止加热，出渣，得到碳化钛炉渣。该发明提供的方法，整个过程热量损失小，还原反应快，时间短、能耗低。而使用碳化钛制备金属钛时，还需要经过氢气还原这一步骤。
目前在现有技术中，对于将钛渣直接进行加工用于制备钛金属的技术还鲜有报道。目前市场钛冶炼技术大都采用湿法冶金技术，钛粉采用氢化工艺和切磨获得。环保压力大，危险系数高，工艺复杂。原材料获得途径少，量产限制大。而将钛渣用于制备钛金属，一方面可对大量的钛渣进行回收利用，另一方面可获得较高的经济收益，因此开发钛渣作为冶炼钛金属的主要原料，具有很好的市场前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低真空钛金属冶炼配方及冶炼钛金属的方法，高钛渣或金红石与二氧化锰、兰炭粉末以及水相配合，可使高钛渣或金红石中二氧化钛转化为金属钛的转化率高，且原料均获得途径广，产量大，成本低，工艺简单且安全系数高，具有较大的工业前景。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000021
优选地，所述低真空钛金属冶炼配方由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000022
进一步优选地，所述低真空钛金属冶炼配方由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000023
Figure BSA0000185074150000031
高钛渣的起始原料为80％纯度(TiO2含量为80％)高钛渣、92％纯度(TiO2含量为92％)高钛渣或94％纯度(TiO2含量为94％)高钛渣。
优选地，所述高钛渣、金红石的细度为40-200目。
优选地，所述二氧化锰的细度为80-200目。
优选地，所述兰炭粉末的的灰分≤12％。
优选地，所述兰炭粉末的细度为30-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1630-1660℃；
(3)恒温加热100-130min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
本发明的有益效果是：
1、本发明以高钛渣或金红石为主要原料，配以适量的二氧化锰、兰炭粉末以及水，上述原料均获得途径广，产量大，因此具有较大的工业化前景，且成本较低，相对于所获得产品的价值，具有很高的经济收益。
2、采用真空加热，安全系数高。且工艺简单，只需将各原来混合后置于中频加热真空烧结炉内加热即可，操作步骤少，生产成本可进一步降低成本。
3、高钛渣或金红石与二氧化锰、兰炭粉末以及水相配合，可使高钛渣或金红石中二氧化钛转化为金属钛的转化率高，适用于推广应用。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000041
高钛渣的起始原料为94％纯度高钛渣，直接使用。
高钛渣的细度为100-200目。二氧化锰的细度为150-200目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为100-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1650℃；
(3)恒温加热110min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为86.2％。
实施例2：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000051
高钛渣的起始原料为92％纯度高钛渣，92％纯度高钛渣需要用磁选设备并用200目过筛去掉5％其他杂质铁粉和微量MnO2再进行使用。
高钛渣的细度为60-120目。二氧化锰的细度为100-150目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为100-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1660℃；
(3)恒温加热100min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为81.6％。
实施例3：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000052
高钛渣的起始原料为80％纯度高钛渣，80％纯度高钛渣需要用磁选设备并用200目过筛去掉15％其他杂质铁粉和微量MnO2再进行使用。
高钛渣的细度为120-200目。二氧化锰的细度为150-200目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为80-150目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1680℃；
(3)恒温加热105min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为80.9％。
实施例4：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000061
高钛渣的起始原料为94％纯度高钛渣，直接使用。
高钛渣的细度为100-200目。二氧化锰的细度为80-150目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为100-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1635℃；
(3)恒温加热105min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为84.6％。
实施例5：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000071
高钛渣的起始原料为94％纯度高钛渣，直接使用。
高钛渣或金红石的细度为80-150目。二氧化锰的细度为100-200目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为100-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1650℃；
(3)恒温加热125min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为83.9％。
实施例6：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000072
Figure BSA0000185074150000081
高钛渣的起始原料为94％纯度高钛渣，直接使用。
高钛渣的细度为100-200目。二氧化锰的细度为150-200目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为100-200目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1640℃；
(3)恒温加热110min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为87.3％。
实施例7：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000082
金红石的细度为40-100目。二氧化锰的细度为80-120目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为30-100目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1630℃；
(3)恒温加热130min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为83.8％。
实施例8：
一种低真空钛金属冶炼配方，由以下重量百分比的原料组成：
Figure BSA0000185074150000091
金红石的细度为100-200目。二氧化锰的细度为100-200目。兰炭粉末的的灰分≤12％，兰炭粉末的细度为80-150目。
采用上述低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1675℃；
(3)恒温加热120min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
二氧化钛转化为金属钛的转化率为85.6％。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
Figure FSA0000185074140000011
2.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
Figure FSA0000185074140000012
3.根据权利要求2所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，由以下重量百分比的原料组成：
Figure FSA0000185074140000013
4.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，所述高钛渣的起始原料为80％纯度高钛渣、92％纯度高钛渣或94％纯度高钛渣。
5.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，所述高钛渣、金红石的细度为40-200目。
6.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，所述二氧化锰的细度为80-200目。
7.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，所述兰炭粉末的的灰分≤12％。
8.根据权利要求1所述的低真空钛金属冶炼配方，其特征在于，所述兰炭粉末的细度为30-200目。
9.一种采用如权利要求1-8中任一项所述的低真空钛金属冶炼配方冶炼钛金属的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将各原料混合均匀，置于中频加热真空烧结炉内；
(2)缓慢加热，使中频加热真空烧结炉内温度达到1630-1660℃；
(3)恒温加热100-130min；
(4)将中频加热真空烧结炉内温度缓慢降温至200℃，打开设备进气阀，炉内外压力平衡后，打开炉盖自然冷却至室温，冶炼结束。
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