專利名稱：采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬合金的生產(chǎn)方法，尤其涉及一種生產(chǎn)低硅高鈦鐵的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鈦鐵根據(jù)所含鈦量分為三個等級，其含鈦量分別為25％～35％，35％～45％，65％～75％。高鈦鐵具有耐腐蝕、耐高溫、耐磨、比重輕等特性，是冶煉特種鋼、結(jié)構(gòu)鋼和特種合金的重要原材料，是航天、航空、兵器工業(yè)中不可替代的重要原材料，而且廣泛應(yīng)用于石油、化工、機械、艦船、海洋、電力、醫(yī)療器件等民用工業(yè)，顯示出其在社會發(fā)展中的重要地位。
國內(nèi)外生產(chǎn)鈦鐵產(chǎn)品主要是采用爐外法、電爐法或真空法等，其中30％、40％的鈦鐵合金一般采用爐外法生產(chǎn)，70#高鈦鐵合金則采用電爐法或真空法用金屬廢鈦材冶煉生產(chǎn)，電耗高，成本大，對環(huán)境污染嚴重。
目前以金紅石為原料采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵合金僅處于一些小規(guī)模試驗或生產(chǎn)，該方法工藝簡單，節(jié)省能源，可降低生產(chǎn)成本，但目前采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵仍然存在一些不足鈦的回收率低；冶煉過程中存在物料噴濺現(xiàn)象；成品中的雜質(zhì)尤其是硅、氧的含量過高，影響以鈦鐵合金為原材料生產(chǎn)得到的產(chǎn)品品質(zhì)等等。有些工藝過程為了提高成品中的鈦含量，在冶煉過程中還加入金屬鈦以提高鈦的回收率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對采用爐外法生產(chǎn)高鈦鐵的現(xiàn)有技術(shù)中雜質(zhì)高的問題而提出一種新的生產(chǎn)低硅高鈦鐵的工藝方法。
為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是1、以金紅石、鐵礦粉、石灰、鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀為原材料，并分別對金紅石、鐵礦粉、石灰進行焙燒，使低價氧化物變成高價氧化物，增加反應(yīng)放熱量，對鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀進行烘干處理，保證物料的干燥，避免熔煉過程中由于物料含有水分而出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，然后將上述原材料混合攪拌均勻得到混合料，待用，在混合料中配入石灰和純堿可以造成強堿性爐渣，使酸性氧化物二氧化硅與堿性氧化物結(jié)合成硅酸鹽，限制爐渣中的二氧化硅的還原，降低成品高鈦鐵中的硅含量。將鐵礦粉、鎂粉、螢石混合攪拌均勻作為精煉劑，待用。將鐵礦粉、鎂粉、硝石混合攪拌均勻作為點火劑，待用。
2、以鎂砂為材料作一個鍋底形砂窩，然后將豎爐安裝在砂窩上形成冶煉爐，接著把部分混合料放入爐底，再放入點火劑(鐵礦粉、鎂粉、硝石混合物)，電弧引火，讓爐內(nèi)混合料反應(yīng)，當爐內(nèi)形成渣池后繼續(xù)向冶煉爐添加混合料，在加料過程中讓爐內(nèi)渣面上始終保持有一層混合料。采用先在爐底點火冶煉然后再逐步加料冶煉的方式可以有效地排除混合料中的氧氣、氮氣等氣體，降低雜質(zhì)，增加成品的品質(zhì)，并且防止在冶煉過程中出現(xiàn)爐料噴濺。在冶煉反應(yīng)完成后短時間內(nèi)將混合均勻的精煉劑(鐵礦粉、鎂粉、螢石的混合物)加入到冶煉爐中，讓鎂粉將鐵礦粉還原成金屬鐵，金屬鐵與懸浮在爐渣中的微粒鈦結(jié)合，沉淀到爐下面的鈦鐵中提高回收率；螢石主要起到促進爐渣緩凝的作用，減小爐渣粘度，有利于鐵與鈦顆粒的沉淀，此外螢石還能繼續(xù)抑制爐渣中的二氧化硅的還原，以增強冶煉過程中的降硅作用。在反應(yīng)熔煉結(jié)束后，經(jīng)過放渣、冷卻、去爐殼、再冷卻，得到低硅高鈦鐵。
本發(fā)明所提供的生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法工藝簡單，投資少，成本低，在不添加金屬鈦的條件下有效地提高鈦的回收率，成品質(zhì)量好，雜質(zhì)少、有害氣體少、硅、碳、磷、硫含量較低，有效地解決了爐外法生產(chǎn)高鈦鐵雜質(zhì)偏高的技術(shù)問題。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明所提出的生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法包括配料過程和冶煉過程。
1、配料過程以金紅石、鐵礦粉、石灰、鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀為原材料，并分別對金紅石、鐵礦粉、石灰進行焙燒1～2小時，焙燒溫度為800～900℃，使低價氧化物變成高價氧化物，增加反應(yīng)放熱量，將鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀在80～120℃的溫度下進行烘干1～2小時，以保證物料的干燥，避免熔煉過程中由于物料含有水分而出現(xiàn)噴濺現(xiàn)象，然后將金紅石、鐵礦粉、石灰、鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀按比例混合攪拌均勻得到混合料，待用，原材料的配比為金紅石∶鋁粉∶石灰∶純堿∶螢石∶氯酸鉀∶鐵礦粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08。將鐵礦粉、鎂粉、螢石按1∶0.3～0.6∶0.15～0.30的比例混合攪拌均勻作為精煉劑，待用。將鐵礦粉、鎂粉、硝石按1.0∶1.0∶1.0的比例混合攪拌均勻作為點火劑，待用。
原材料的技術(shù)條件如下金紅石中含TiO2≥94％；C≤0.05％；S≤0.03％；P≤0.03％；SiO2≤2.0％；粒度≤1.0mm。
鋁粉的粒度≤3.0mm。
石灰中含CaO≥85％，粒度≤2.0mm。
純堿中含Na2CO3≥85％，粒度≤1.0mm。
螢石中含CaF2≥90％，粒度≤2.0mm。
氯酸鉀的粒度≤1.0mm。
鐵礦粉中含F(xiàn)e≥63％，粒度≤1.0mm。
鎂粉的粒度≤2.0mm。
硝石含NaNO3≥97％，粒度≤1.0mm。
2、冶煉過程以鎂砂為材料作一個鍋底形砂窩，然后將豎爐安裝在砂窩上形成冶煉爐，在爐底放入少量混合料，再放入點火劑(鐵礦粉、鎂粉、硝石混合物)，電弧引火，讓爐內(nèi)混合料反應(yīng)，當爐內(nèi)形成渣池后繼續(xù)向冶煉爐添加混合料，在加料過程中讓爐內(nèi)渣面上始終保持有一層混合料。當冶煉反應(yīng)完成后在20～30秒的時間內(nèi)將混合均勻的精煉劑(鐵礦粉、鎂粉、螢石的混合物)加入到冶煉爐中，讓鎂粉將鐵礦粉還原成金屬鐵，金屬鐵與懸浮在爐渣中的微粒鈦結(jié)合，沉淀到爐下面的鈦鐵中提高回收率；螢石主要起到促進爐渣緩凝的作用，減小爐渣粘度，有利于鐵與鈦顆粒的沉淀，此外螢石還能繼續(xù)抑制爐渣中的二氧化硅的還原，以增強冶煉過程中的降硅作用。在反應(yīng)熔煉結(jié)束后靜止8～10分鐘，打開放渣孔放渣，冷卻18～20小時后除去爐殼，再冷卻4～5小時，然后起錠，冷卻至常溫，得到低硅高鈦鐵。
實施例1配料將金紅石、鋁粉、石灰、純堿、螢石、氯酸鉀、鐵礦粉按1.0∶0.5∶0.16∶0.035∶0.035∶0.18∶0.08比例混合攪拌均勻得到混合料，待用。精煉劑是(以每100公斤金紅石為計算標準)將鐵礦粉6公斤，鎂粉2公斤，螢石1公斤混合攪拌均勻，待用。點火劑是將鐵礦粉0.5公斤，鎂粉0.5公斤，硝石0.5公斤混合攪拌均勻，待用。
操作以鎂砂為材料作一個鍋底形砂窩，然后將豎爐安裝在砂窩上形成冶煉爐，在爐底放入少量混合料，再放入點火劑，電弧引火，讓爐內(nèi)混合料反應(yīng)，當爐內(nèi)形成渣池后繼續(xù)向冶煉爐添加混合料，在加料過程中讓爐內(nèi)渣面上始終保持有一層混合料。當冶煉反應(yīng)完成后25秒將混合均勻的精煉劑加入到冶煉爐中。在反應(yīng)熔煉結(jié)束后靜止9分鐘，打開放渣孔放渣，冷卻18小時后除去爐殼，再冷卻5小時，然后起錠，冷卻至常溫，然后精正裝桶包裝。
實施例2
配料將金紅石、鋁粉、石灰、純堿、螢石、氯酸鉀、鐵礦粉按1.0∶0.5∶0.16∶0.065∶0.025∶0.18∶0.08比例混合攪拌均勻得到混合料，待用。精煉劑是(以每100公斤金紅石為計算標準)將鐵礦粉6公斤，鎂粉3公斤，螢石1公斤混合攪拌均勻，待用。點火劑是將鐵礦粉0.5公斤，鎂粉0.5公斤，硝石0.5公斤混合攪拌均勻，待用。
操作以鎂砂為材料作一個鍋底形砂窩，然后將豎爐安裝在砂窩上形成冶煉爐，在爐底放入少量混合料，再放入點火劑，電弧引火，讓爐內(nèi)混合料反應(yīng)，當爐內(nèi)形成渣池后繼續(xù)向冶煉爐添加混合料，在加料過程中讓爐內(nèi)渣面上始終保持有一層混合料。當冶煉反應(yīng)完成后30秒將混合均勻的精煉劑加入到冶煉爐中。在反應(yīng)熔煉結(jié)束后靜止10分鐘，打開放渣孔放渣，冷卻20小時后除去爐殼，再冷卻4小時，然后起錠，冷卻至常溫，然后精正裝桶包裝。
實施例1、2所生產(chǎn)的鈦鐵化學成分檢驗表
權(quán)利要求
1.一種采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法，包括配料過程和冶煉過程，其特征在于1)所述配料過程是指以金紅石、鐵礦粉、石灰、鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀為原材料，將金紅石、鐵礦粉、石灰、鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀按比例混合攪拌均勻得到混合料，待用，原材料的配比為金紅石∶鋁粉∶石灰∶純堿∶螢石∶氯酸鉀∶鐵礦粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08；將鐵礦粉、鎂粉、螢石按1∶0.3～0.6∶0.15～0.30的比例混合攪拌均勻作為精煉劑，待用；將鐵礦粉、鎂粉、硝石按1.0∶1.0∶1.0的比例混合攪拌均勻作為點火劑，待用；2)所述冶煉過程是指以鎂砂為材料作一個鍋底形砂窩，然后將豎爐安裝在砂窩上形成冶煉爐，在爐底放入少量混合料，再放入點火劑，電弧引火，讓爐內(nèi)混合料反應(yīng)，在爐內(nèi)形成渣池后繼續(xù)向冶煉爐添加混合料；當冶煉反應(yīng)完成后在20～30秒的時間內(nèi)將混合均勻的精煉劑加入到冶煉爐中；在反應(yīng)熔煉結(jié)束后靜止8～10分鐘，打開放渣孔放渣，冷卻18～20小時后除去爐殼，再冷卻4～5小時，然后起錠，冷卻至常溫，得到低硅高鈦鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法，其特征在于所用原材料中金紅石中含TiO2≥94％，C≤0.05％，S≤0.03％，P≤0.03％，SiO2≤2.0％，粒度≤1.0mm；鋁粉的粒度≤3.0mm；石灰中含CaO≥85％，粒度≤2.0mm；純堿中含Na2CO3≥85％，粒度≤1.0mm；螢石中含CaF2≥90％，粒度≤2.0mm；氯酸鉀的粒度≤1.0mm；鐵礦粉中含F(xiàn)e≥63％，粒度≤1.0mm；鎂粉的粒度≤2.0mm；硝石含NaNO3≥97％，粒度≤1.0mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法，其特征在于在原材料混合之前分別對金紅石、鐵礦粉、石灰進行焙燒1～2小時，焙燒溫度為800～900℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法，其特征在于在原材料混合之前分別將鋁粉、純堿、螢石、氯酸鉀在80～120℃的溫度下進行烘干1～2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用下部點火法生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法，是以金紅石、鋁粉、石灰、純堿、螢石、氯酸鉀、鐵礦粉為原料，以鐵礦粉、鎂粉、螢石為精煉劑，以鐵礦粉、鎂粉、硝石為點火劑，原料配比為金紅石∶鋁粉∶石灰∶純堿∶螢石∶氯酸鉀∶鐵礦粉＝1.0∶0.45～0.55∶0.15～0.23∶0.01～0.08∶0.01～0.05∶0.18～0.25∶0.01～0.08。采用下部點火，分段加料的方式進行冶煉。本發(fā)明所提供的生產(chǎn)低硅高鈦鐵的方法工藝簡單，投資少，成本低，鈦的回收率高，成品質(zhì)量好，雜質(zhì)含量較低，有效地解決了爐外法生產(chǎn)高鈦鐵雜質(zhì)偏高的技術(shù)問題。
文檔編號C21C7/00GK1837390SQ20061007455
公開日2006年9月27日 申請日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者李惠智, 馮烈臣, 鞠清福, 張鋒社, 程殿祥, 李京思, 許新建 申請人:海南東匯特種合金有限公司