CN115896494A - 硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，属于冶金技术领域。所述方法可包括如下步骤：将含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，以及不可避免的杂质，按质量比100:20～45:0～60:0～25混合均匀，于隔绝空气或保护气氛下，1350～1650℃反应0.1～2h，反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经破碎、去渣，得到钛硅合金，即制得含钛的钛硅合金。本发明采用的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，所得产品所制得的钛硅合金钛含量高，杂质少，成分含量可测，易于实现工业化。
Description
技术领域
本发明涉及一种硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，属于冶金技术领域。
背景技术
在中国四川攀枝花地区，高钛型高炉渣含二氧化钛20～24％，而钒钛磁铁矿原矿含二氧化钛仅9～11％，攀枝花钛资源占全国钛资源的90％，而攀枝花高钛高炉渣中的钛资源又占攀枝花钛资源的50％左右，因此，对攀枝花高钛型高炉渣中钛资源进行综合利用有良好的经济、环境效益。
现阶段，含钛高炉渣利用的主要方式是用作建筑材料、陶瓷材料、铺路材料等，少量用于微晶玻璃、光催化材料，其中的钛资源未能得到很好的利用。目前，研究利用含钛高炉渣中钛资源的方法有湿法冶金与火法冶金2大类。湿法冶金流程为采用酸、碱、盐浸出提钛；火法提钛则采用矿热炉1600～1800℃常压条件下进行高温碳化含钛高炉渣，然后冷却磁选得到碳化钛，碳化钛再进行低温氯化得到四氯化钛。但是，两种方法均未能实现提取含钛高炉渣中的钛资源的经济化、工业化与商业化。
CN106987725A公开了一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，该方法的具体步骤如下：以Si粉和含钛高炉渣作为粉体原料，原料Si粉和含钛高炉渣混合均匀在炉中焙烧，冷却后得到金属间化合物Ti5Si3产物和玻璃渣。该方法存在如下缺陷：所得合金没有明显聚集成形，渣中弥散合金含量很大，合金收得率低，保温时间长，能耗高。
发明内容
本发明解决的第一个技术问题是提供一种硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法。
硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，包括以下步骤：
a、将含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，以及不可避免的杂质，按质量比100:20～45:0～60:0～25混合均匀，于隔绝空气或保护气氛下，1350～1650℃反应0.1～2h；其中，所述的助熔剂为萤石、碱、氯化钾、氯化钠、氧化钡、氯化镁、氧化镁和/或氧化铝。
b、反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经破碎、去渣，得到钛硅合金。
其中，所述步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，按质量比100:30～40:10～60:5～20混合均匀。
其中，所述步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂的粒度≤0.1mm。
其中，所述步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，混合均匀的混匀度≥98.5％。
优选的，所述步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，混合均匀后，于隔绝空气或保护气氛下，1350～1650℃反应0.2～1h。
其中，所述步骤a中当所述含钛高炉渣为固态时，将含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔添加剂萤石等混合均匀，反应0.1～2h；当所述含钛高炉渣为液态时，将工业硅、石灰、助熔添加剂萤石等喷入或机械加入液态的含钛高炉渣进行反应0.1～2h。
本发明的有益效果：
1、本发明所提供的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，所制得的钛硅合金钛含量高，杂质少，且钛硅合金聚集成一个整块，而不是弥散分布于渣中，可获得一个完整的球块形状的最大直径
的含Ti41.48％、Si52.94％的钛硅合金。
2、本发明所提供的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，渣与合金分离效果良好，有明显的分界线，所制得的钛硅合金具有准确的Ti、Si合金成分含量，并且合金量与合金块体大小可被精确测得。
3、本发明所提供的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，可实现经济规模化提钛，从而极大降低钛资源的浪费，适于工业化生产，具有良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法所得渣、合金分离效果图。
图2为本发明硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法所得合金直径测量图。
具体实施方式
下面结合具体实例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应该视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件进行。
实施例1
将固态含钛高炉渣、工业硅粉、石灰、萤石分别粉碎至粒度为0.1mm；将固态含钛高炉渣100g、硅粉30g、石灰60g和萤石15g混合均匀至混匀度≥98.5％；放入反应装置隔绝空气冶金反应1h；反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经渣、合金机械分离后，得到钛硅合金。实验结果数据见表1。
实施例2
将固态含钛高炉渣、工业硅粉、石灰、萤石分别粉碎至粒度为0.1mm；将固态含钛高炉渣100g、硅粉40g、石灰40g和萤石5g混合均匀至混匀度≥98.5％；放入反应装置隔绝空气冶金反应0.7h；反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经渣、合金机械分离后，得到钛硅合金。实验结果数据见表1。
实施例3
将固态含钛高炉渣、工业硅粉、石灰、萤石分别粉碎至粒度为0.1mm；将固态含钛高炉渣100g、硅粉35g、石灰30g和萤石10g混合均匀至混匀度≥98.5％；放入反应装置隔绝空气冶金反应0.5h；反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经渣、合金机械分离后，得到钛硅合金。实验结果数据见表1。
实施例4
将固态含钛高炉渣、工业硅粉、石灰、萤石分别粉碎至粒度为0.1mm；将固态含钛高炉渣100g、硅粉35g、石灰10g和萤石20g混合均匀至混匀度≥98.5％；放入反应装置隔绝空气冶金反应0.3h；反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经渣、合金机械分离后，得到钛硅合金。实验结果数据见表1。
表1
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本发明说明书后，在本发明基础上做一些修改或改进，但是只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (5)
1.硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，其特征在于包括以下步骤：
a、将含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，以及不可避免的杂质，按质量比100:20～45:0～60:0～25混合均匀，于隔绝空气或保护气氛下，1350～1650℃反应0.1～2h；其中，所述的助熔剂为萤石、碱、氯化钾、氯化钠、氧化钡、氯化镁、氧化镁和/或氧化铝；
b、反应完毕，将反应产物隔绝空气冷却至室温后，经破碎、去渣，得到钛硅合金。
2.根据权利要求1所述的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，其特征在于：步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，按质量比100:30～40:10～60:5～20混合均匀。
3.根据权利要求1所述的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，其特征在于：步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂的粒度≤0.1mm。
4.根据权利要求1所述的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，其特征在于：步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，混合均匀的混匀度≥98.5％。
5.根据权利要求1所述的硅还原含钛高炉渣冶炼钛硅合金的方法，其特征在于：步骤a中含钛高炉渣、工业硅、石灰、助熔剂，混合均匀后，于隔绝空气或保护气氛下，1350～1650℃反应0.2～1h。
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