CN113897530B - 一种连续冶炼钛铁合金的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种连续冶炼钛铁合金的工艺，属于铁合金领域。通过大型炉的排钛铁合金和排渣设计，在炉体底部添加了加热装置，实现下部供热。同时设置了气体预热管道加热反应气体，并设立了循环空气管道，空气在管道中加热后参与反应，可以提高反应效率，提高钛铁收得率。利用还原反应的反应热实现反应物的预热与点燃，在炉体中下层设通过添加加热装置，有效解决了不添加造渣剂钛铁合金收得率低的问题。本发明利用铝热反应的热辐射在原料下落的过程中实现预热与点燃，简化了生产工艺同时实现节能环保。有效的降低了生产成本，增加了经济效益。

Description

一种连续冶炼钛铁合金的工艺
技术领域
本发明涉及一种连续冶炼钛铁合金的工艺，尤其涉及一种冶炼钛铁合金的工艺，属于冶金领域。
背景技术
钛铁合金的冶炼是以含钛矿石为原料，金属铝、硅、或碳为还原剂，其中硅与钛和氧亲和力相近，冶炼难度大，以碳为还原剂会形成高熔点夹杂物TiC，因此铝热还原是最常用的选择。铝热还原冶炼钛铁合金的工业生产工艺流程一般为：将钛铁矿在预热后与金属铝混合，随后在反应包中进行自蔓延反应，反应结束后等待合金与渣冷却后分离。还原的过程中会添加CaO等物质作为造渣剂以降低熔渣的熔点，促使合金与熔渣分离。导致熔渣的成分为复杂的非氧化物体系，无法实现高附加值的利用。因此改进了钛铁合金的冶炼工艺，不再添加CaO，并因此得到了Ti2O3-Al2O3复合材料，实现了固废的高附加值利用。
但不添加CaO，熔渣中主要成分为刚玉，在2000℃左右开始凝固。致使较多钛化合物夹杂在熔渣中，钛铁收得率有所降低，增大了生产成本。且传统的单包生产工艺效率低。加热-冷却-加热-冷却的模式使得金属铝需要大量加入作为发热剂。要提高钛铁合金的收得率，需要提高整体反应温度。提高反应温度有以下几种方法，一是增加还原剂金属铝的含量，但会增加成本，且容易导致合金中铝含量过高。二是在渣层插入石墨电极提高热源，但石墨电极提供的热辐射有限，需要搅动保证均匀加热，对于高黏度的渣层，搅动不利于渣铁分离，且无法避免碳的引入。考虑到实际生产中下层渣的含钛量远高于上层，因此通过对下层合金加热，是解决热量不足的有效方法。
发明内容
本发明设计了一种连续冶炼钛铁合金的工艺。通过一种新型的冶炼设备实现钛铁合金的连续生产。在炉体底部添加了加热装置，保证了钛铁的收得率。
一种连续冶炼钛铁合金的工艺，包括如下步骤：
(a)冶炼钛铁合金的原料为含钛元素的矿石，另添加还原剂，根据原料与还原剂类型与配比适量加入金属铁，冶炼过程中不再添加其它造渣剂。加入专用设备中进行冶炼
(b)上述专用设备。包括由炉壳与耐火材料组成的炉体；环绕在炉体中下层的气体预热管道；管道配备的进气口与出气口；位于底部的加热装置；加热装置上方的排钛铁合金排渣口。
(c)将含钛矿石与配比的金属铁均匀混合并预热，后与还原剂混合，在前述设备中点燃反应，待加热装置中钛铁合金溢出，开始加热。
(d)加热设备开启后，不再使用预热原料，直接在布料口均匀撒入混合均匀的前述全部原料。当反应到达指定时长时，开始由排钛铁合金和排渣口排出合金与熔渣。排渣结束后继续布料反应。
进一步地，所述含钛元素的矿石包括但不限于钛铁矿、金红石等含钛元素矿石。还原剂包括但不限于金属铝、金属硅、碳等固体还原剂。
进一步地，所述炉体的耐火材料包括但不限于铝质耐火材料、镁质耐火材料、硅质耐火材料、含碳耐火材料等耐火材料。
进一步地，所述加热装置包括但不限于感应炉、碳管炉、电炉等常见加热装置。
进一步地，所述预热温度范围为＜660℃，预热时间范围为0-10h。
进一步地，所述指定时长为5min-60min。
本发明设计了一种新型的钛铁合金冶炼工艺，设计一种新型冶炼设备实现钛铁合金的连续生产，在炉体底部添加加热装置对底层的钛铁合金加热，实现由下而上的热量传递，延缓熔渣的凝固促进渣铁分离。通过大型炉体和排铁排渣的设计实现生产，在炉体中下区域添加气体预热管道，通过炉体加热参与反应的空气，提高反应效率。以上设计可以有效减少热损耗，在生产中金属铝添加量可适量减少，在实现碳排放减少的同时增加了经济效益。
本发明的积极效果
1、通过添加加热装置，实现下部供热。有效解决了不添加造渣剂钛铁合金收得率低的问题。
2、通过大型炉的排钛铁合金和排渣设计，实现了钛铁合金的连续生产。
3、利用铝热反应的热辐射在原料下落的过程中实现预热与点燃，简化了生产工艺同时实现节能环保。
4、设立了循环空气管道，空气在管道中加热后参与反应，可以提高反应效率。
5、大型炉连续反应的设计保证了整体反应环境温度不会降低，作为发热剂加入的金属铝可以适量减少，有效的降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明连续冶炼钛铁合金的专用设备结构图。
具体实施方式
结合附图，通过实例对本发明进一步说明。
一种连续冶炼钛铁合金的新型设备。包括由炉壳与耐火材料组成的大型炉体；环绕在炉体下层的气体预热管道；管道配备的进气口与出气口；位于底部的感应炉；感应炉上方的排钛铁合金和排渣口。
反应的原料为钛精矿，金属铝，和金属铁片。初次使用该设备时将所述矿石与配比的金属铁均匀混合并在500℃预热3h，后与金属铝混合，在所述设备中点燃反应，待感应炉中钛铁合金溢出，开始开启感应炉加热。感应炉开启后，不再使用预热原料，直接在布料口均匀撒入混合均匀的上述全部原料。当反应时长达到15min时，停止布料，5min后开始由排钛铁合金和排渣口排出合金与熔渣，后继续布料循环生产。

Claims (5)

1.一种连续冶炼钛铁合金的工艺，其特征在于包括如下步骤：
(a)冶炼钛铁合金的原料为含钛元素的矿石，另添加还原剂，根据原料与还原剂类型与配比适量加入金属铁，冶炼过程中不再添加其它造渣剂，加入专用设备中进行冶炼；
(b)所述专用设备，包括由炉壳与耐火材料组成的炉体；环绕在炉体中下层的气体预热管道；管道配备的进气口与出气口；位于炉体底部的加热装置；加热装置上方的排钛铁合金和排渣口；
(c)将含钛矿石与配比的金属铁均匀混合并预热，后与还原剂混合，在前述设备中点燃反应，待加热装置中钛铁合金溢出，开始加热；
(d)加热设备开启后，不再使用预热原料，直接在布料口均匀撒入混合均匀的前述全部原料；当反应到达指定时长时，开始由排钛铁合金排渣口排出合金与熔渣，排渣结束后继续布料反应；
所述含钛元素的矿石包括但不限于钛铁矿、金红石含钛元素矿石；还原剂包括但不限于金属铝、金属硅、碳固体还原剂。
2.如权利要求1中连续冶炼钛铁合金的工艺，其特征在于所述炉体的耐火材料包括但不限于铝质耐火材料、镁质耐火材料、硅质耐火材料、含碳耐火材料耐火材料。
3.如权利要求1中连续冶炼钛铁合金的工艺，其特征在于所述加热装置包括但不限于感应炉、碳管炉、电炉常见加热装置。
4.如权利要求1中连续冶炼钛铁合金的工艺，其特征在于所述预热温度范围为＜660℃，预热时间范围为0-10h。
5.如权利要求1中连续冶炼钛铁合金的工艺，其特征在于所述指定时长为5min-60min。
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