专利名称：：以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法
技术领域：
：本发明涉及一种钛铁合金的冶炼方法，尤其是一种以攀西地区高磷、硫含钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法。
背景技术：
：钛铁是钢铁生产中重要的合金化原料和深度脱氧添加剂，钛被称为"第三金属"。钛可以改善钢的组织结构，提高钢的性能，增加钢的耐磨性和抗拉强度。钛铁合金是生产链条钢、锚链纲、造船用钢、不锈钢、电焊条以及电子、军工产品等的重要原料。由于高温条件下钛与氧的结合性较强且比重较轻，因此在钢铁冶炼过程中如果直接加入钛金属，不但烧损严重，且收得率低，因而一般以铁合金的形式加入以解决收得率低的问题。目前，中低钛铁的应用即部分解决了钢铁加钛的问题。但传统的钛铁合金多是以金红石型含钛料、废钛料、低磷硫钛精矿为原料，利用铝热法以及电铝热法制得。利用铝热法生产钛铁时，杂质控制难度大，且原料来源受到一定的限制，使生产和供应受到影响。目前国内生产钛铁合金的钛原料磷、硫含量一般在0.03%以下，而攀西地区钛原料磷、硫含量一般却在0.06%以上，高的甚至达0.1%以上，并且MgO+CaO含量高达6~7%，此种高磷、硫，高钙镁钛原料，必须经特殊工艺方能生产出合格钛铁产品。中国专利公开了"一种以钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法(公开号CN101078065A)",该方法所选原料成分不尽合理，生产工艺不完善，无法实现其相应的发明目的，也无法达到相应的技术效果。本发明针对此，进一步进行改进和完善。
发明内容本发明旨在克服上述原料缺陷，提供一种以攀西地区高磷、硫含钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法。该方法的原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金产品质量稳定，能满足现代钢铁工业对钛铁合金的技术质量要求。同时本发明还解决了用含磷、硫高的攀西地区钒钛磁铁矿冶炼制备钛铁合金的技术难题，从而打破了因攀西钒钛磁铁矿杂质含量高不能生产钛铁的神话，填补了国内空白。为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下以100Kg攀西地区含钛原料为配料基准单位，配入如下重量配比的辅助材料金属铝40~50Kg、钙质冶金辅料10~16Kg、氯酸钾8~22Kg、脱磷脱硫剂0.5-1.0Kg，全铁含量为60~73%的铁系原料4~25Kg。所述金属铝的含A1量在96。/。以上，其粒度为-10目+60目。所述钙质冶金辅料是指CaO含量大于85%的生石灰或CaF2含量大于85%的莹石，亦或者是该两种物质按任意比例配加的混合物。在中、低钛铁冶炼过程中，所述脱磷脱硫剂选用碳酸钠与电石按任意比例的混合物；在高钛铁冶炼过程中，所述脱磷脱硫剂选用碳酸钠与萤石按任意比例的混合物。所述铁系原料是指《3mm的片状氧化铁鳞。具体工艺步骤如下以100Kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及20~40%的铁系原料加入旋转炉中，经20~25min快速加热至70085CTC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入钙质冶金辅料、脱磷脱硫剂、金属铝、氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至15030(TC的冶炼炉内，按不同产品按下部点火或上部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和0.5~0.75Kg缓凝剂，冷却48~80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。所述精炼料是余下的铁系原料与金属铝和生石灰的均匀混合物，其中金属铝与生石灰的重量配比为2,2:1。所述缓凝剂是以冶金石灰为基础，即95%以上为生石灰，其余为镁粉。所述钛铁合金产品的技术指标见下表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>下面对本发明的化学反应原理及工艺设备说明如下1、系列钛铁生产使用的钛原料主要由Ti02、FeO、Fe203、Si02、MnO、V205、Fe和CuO等组成，在满足相关热平衡、物料平衡和金属Al还原剂的条件下，钛原料中的不同氧化物组元与铝发生还原反应，主要的化学反应式如下，反应依照自由能和活度相系变化次序进行，反应结束后在Ti-Fe-Al合金系和Si02-MgO-CaO-Ti02-Al203渣系间形成平衡，冷却分离后得到钛铁产品和合金渣。温度和催化剂决定反应速度，C、S和P等杂质依据活度系数、温度和平衡常数在渣及合金间梯级分配。Ti02+4/3A1—Ti+2/3Al203(1)△G0=-167472+12.1T2Ti02+4/3A1—2TiO+2/3Al203(2)△G0=-452655+14.36T2TiO+4/3A1—2Ti+2/3Al203(3)△G°=-11784588+9.92T3Fe203+2/3Al=2Fe304+1/3A1203(4)△GT0=-115700+14.85TFe304+2/3A1=3FeO+1/3AI203(5)AG/=-17000-29.25T3MnO+2A1—3Mn+A1203(6)△GT0=-103495-4.5T3FeO+2A1=3Fe+Al203(7)3Si02+4A1—3Si+2A1203(8)3V205+10A1—6V+5A1203(9)3CuO+2A1—3Cu+A1203(10)2、由于钛铁冶炼过程有大量的Al203产生，Ab03和CaO结合形成CaOAl203，CaO既调整渣的酸碱度平衡，同时增加炉渣的硫容和磷容，提高硫磷脱除能力，抑制逆反应发生，因此要求含S和P水平低。CaO加入量高于计算值，影响炉渣熔点，不利于P和S的传质，部分CaO原料还会带入少量P和S，因此本发明选用了脱磷脱硫剂。钛铁产品的杂质控制问题，主要是对原料进行预处理，削减杂质带入水平，同时采取综合冶金方式提高渣脱除S、P等杂质能力，以满足用户要求。3、实施本发明方法的"钛铁系列产品冶炼成套设备"己于2008年3月公告授予实用新型专利，该成套装置包括加热设备、混料设备、反应装置、除尘设备、输送设备、精整设备和计量设备等，加热设备使用煤基燃料，中心温度>900°C，出口温度〉70(TC。物料采用钢质管路系统输送，配备振动泵。烟尘输送配备大功率风机，与除尘布袋以及水淋系统连接。反应设备由铸钢浇铸成型，内衬整体浇注耐火材料，确保盛装28t的物料，耐高温能力超过180(TC以上。用远程测温进行物料测温，电子称、磅秤和地磅对物料进行计量。生产过程采用自动测温、远程监控、电子点火全套装备及系列软件，实现了钛铁冶炼的半自动生产线。本发明的优点和积极效果表现在A、本发明原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金系列产品质量稳定，达到了国际、国内对钛铁合金的技术质量标准要求。B、本发明冶炼制取的系列钛铁合金产品，硫磷水平低，铝硅含量适中，有效降低了可能带入的杂质对钢种产生的危害，对钢铁生产的脱氧合金化、不锈钢生产、焊接和铸造具有积极的促进作用。C、本发明解决了用含杂质高的攀西地区含钛原料冶炼钛铁合金的技术难题，开发出了符合国家标准的FeTi30、FeTi40和FeTi70及国内目前尚无标准的FeTi50和FeTi60新产品，从而打破了因攀西含钛原料杂质含量高不能生产钛铁的神话，填补了国内空白。具体实施方式实施例1一种FeTi30合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg主要含二氧化钛54%、含铁26.9%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料金属铝42Kg，生石灰12Kg，氯酸钾8Kg，脱磷脱硫剂0.5Kg，含铁总量为68%的氧化铁鳞20kg;具体工艺步骤如下以100Kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及4kg的铁系原料加入旋转炉中，经20~25min快速加热至SO(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至15(TC以上的冶炼炉内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入21.12kg精炼料和0.5kg缓凝剂，冷却48h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi30产品的化学成分及含量(％)如下Ti:30.19Si:3.84Al:7.32P:0.046S:0.023C:0.035Cu:0.042Mm1.53实施例2一种FeTWO合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg主要含二氧化钛64%、全铁含量为20%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料生石灰13kg，金属铝43Kg，氯酸钾9Kg，脱磷脱硫剂0.5Kg，含铁总量为68%的氧化铁鳞18kg。具体工艺步骤如下以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及5.4kg的铁系原料加入旋转炉中，经2025min快速加热至70(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至20(TC以上的冶炼炉内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入16.63kg精炼料和0.6Kg缓凝剂，冷却48h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi40产品的化学成分及含量(％)如下Ti:38.01Si:3.18Al:7.44P:0.045S:0.038C:0.028Cu:0.054Mn:1.67实施例3一种FeTi50合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg二氧化钛含量为74%、全铁含量为13%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料生石灰13kg，金属铝45Kg，氯酸钾14Kg，脱磷脱硫剂0.5Kg,含铁总量为68%的氧化铁鳞14kg。具体工艺步骤如下以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及4.2kg的铁系原料加入旋转炉中，经2025min快速加热至75(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至250。C以上的冶炼炉内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入12.94kg精炼料(9.8Kg氧化铁鳞+3.14Kg金属铝和生石灰)和0.75Kg缓凝剂，冷却48h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi50产品的化学成分及含量(％)如下Ti:47.56Si:2.20Al:6.72P:0.056S:0.031C:0.858Cu:0.06Mn:1.27实施例4一种FeTi60合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg含二氧化钛量为80%、全铁含量为8.9%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料生石灰13kg，金属铝46Kg，氯酸钾16Kg，脱磷脱硫剂().5Kg,含铁总量为68%的氧化铁鳞10kg。具体工艺步骤如下以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及4kg的铁系原料加入旋转炉中，经20~25min快速加热至80(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至30(TC的冶炼炉内，按上部点火工艺冶炼，反应结束后加入7.92kg精炼料(6Kg氧化铁鳞+1.92Kg金属铝和生石灰)和0.65kg缓凝剂，冷却75h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi60产品的化学成分及含量(％)如下Ti:57.02Si:2.88Al:6.50P:0.055S:0.038C:0.083Cu:0.079Mn:0.95实施例5一种FeTi70合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100Kg含二氧化钛量为92%、全铁含量为2.0%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料金属铝47Kg，生石灰12Kg，氯酸钾20Kg，脱磷脱硫剂0.5Kg,含铁总量为68%的氧化铁鳞4kg。具体工艺步骤如下以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及1.6kg的铁系原料加入旋转炉中，经20~25min快速加热至85(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入己预热至250以上'C的冶炼炉,按上部点火工艺冶炼，反应结束后加入3.17kg精炼料和0.65Kg缓凝剂，冷却80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi70产品的化学成分及含量(％)如下Ti:67.98Si:2.14Al:6.84P:0.066V:0.0410:6.9S:0.034C:0.23Cu:0.031Mn:0.87N:0.02实施例6一种FeTi50合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于100kg二氧化钛含量为76%、全铁含量为12%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料-生石灰13kg，金属铝45Kg，氯酸钾14Kg，脱磷脱硫剂0.5Kg，含铁总量为60%的氧化铁鳞14kg。具体工艺步骤如下以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及5.6kg的铁系原料加入旋转炉中，经2025min快速加热至75(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至150"C以上的冶炼炉内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入11.09kg精炼料(8.4Kg氧化铁鳞+2.69Kg金属铝和生石灰)称0.75Kg缓凝剂，冷却48h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi50产品的化学成分及含量(％)如下Ti:48.25Sh2.31Al:6.54P:0.054S:0.03C:0.756Cu:0.058Mn:1.32实施例7一种FeTi70合金的制备方法，其特征在于按下述工艺步骤于lOOKg含二氧化钛量为92%、全铁含量为1.0%的攀西地区钛原料中加入如下重量配比的辅助材料金属铝47Kg，生石灰12Kg，氯酸钾20Kg，脱磷脱硫剂l.OKg，含铁总量为70%的氧化铁鳞4kg。具体工艺步骤如下-以100kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及1.6kg的铁系原料加入旋转炉中，经2025min快速加热至80(TC后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入生石灰、脱磷脱硫剂、金属铝及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入已预热至200'C以上的冶炼炉，按上部点火工艺冶炼，反应结束后加入3.17kg精炼料(2.4Kg氧化铁鳞+0.77Kg金属铝和生石灰)0.65kg缓凝剂，冷却80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。经检测，该FeTi70产品的化学成分及含量(％)如下Ti:69.16Si:1.97AI:6.53P:0.064V:0.040:7.2S:0.032C:0.22Cu:0.032Mn:0.75N:0.0权利要求1、一种以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于它是以100Kg攀西地区含钛原料为配料基准单位，配入如下重量配比的辅助材料金属铝40～50Kg、钙质冶金辅料10～16Kg、氯酸钾8～22Kg、脱磷脱硫剂0.5～1.0Kg、全铁含量为60～73％的铁系原料4～25Kg；具体工艺步骤如下以100Kg含钛原料为基准，按上述重量配比称取原料及各种辅助材料，将攀西地区钛原料及20～40％的铁系原料加入旋转炉中，经20～25min快速加热至700～850℃后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入钙质冶金辅料、脱磷脱硫剂、金属铝、氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入高位料仓及已预热至150～300℃的冶炼炉内，按不同产品按下部点火或上部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和0.5～0.75Kg缓凝剂，冷却48～80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。2、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述钙质冶金辅料是指CaO含量大于85%的生石灰。3、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钕铁合金的方法，其特征在于所述钙质冶金辅料是指CaF2含量大于85%的莹石。4、如权利要求l、2或3所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述钙质冶金辅料是指生石灰与萤石两种物质按任意比例配加的混合物。5、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述脱磷脱硫剂在中、低钛铁冶炼过程中选用碳酸钠与电石按任意比例的混合物。6、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述脱磷脱硫剂在高钛铁冶炼过程中选用碳酸钠与萤石按任意比例的混合物。7、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述铁系原料是指《3mm的片状氧化铁鳞。8、如权利要求1或7所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述精炼料是余下的铁系原料与金属铝和生石灰的均匀混合物，其中金属铝与生石灰的重量配比为2.2:1。9、如权利要求1所述的以钛原料冶炼制备系列钛铁合金的方法，其特征在于所述缓凝剂是以冶金石灰为基础，即95%以上为生石灰，其余为镁粉。全文摘要本发明公开了一种以攀西地区高磷、硫钛原料冶炼制取系列钛铁合金的方法，工艺步骤如下将攀西地区钛原料及20～40％的含铁料加入旋转炉中，经20～25min快速加热至700～850℃后，再经连接仓送入混料器中充分混合均匀，然后从配料仓依次加入钙质冶金辅料、钙-钠系处理剂、金属铝、辅助还原剂及氯酸钾，混料器中的原料及辅助材料混合均匀后，经对接仓卸入已预热至150～300℃的冶炼炉及高位料仓内，按下部点火工艺冶炼，反应结束后加入精炼料和缓凝剂，冷却48～80h，最后分离渣和钛铁合金，钛铁合金产品经检验、包装后入库。本发明原料来源稳定，生产工艺安全可靠，所制取的钛铁合金系列产品质量稳定，从而打破了因攀西含钛原料杂质含量高不能生产钛铁的神话，填补了国内空白。文档编号C22C1/02GK101451201SQ20081014814公开日2009年6月10日申请日期2008年12月31日优先权日2008年12月31日发明者何金勇,宋国菊,森张,杨保祥申请人:攀枝花市金钛山工贸有限责任公司