专利名称：一种钛铁的生产方法
技术领域：
本发明属于火法冶金领域，特别涉及一种钛铁的生产方法。
背景技术：
我国生产钛铁主要有金属重熔法和炉外法冶炼，金属重熔法生产钛铁是将钛材、 钛铁合金等，通过感应炉使之熔化，重新结晶；主要生产的是低杂质等特殊成分的钛铁，该方法很受原料的制约，且成本较高，不适合冶炼钛铁，实际应用较少；炉外法冶炼钛铁工艺是当今钛铁生产的主导，约占整个行业的90%以上，按照国标要求，可生产i^Ti30、FeTi40、 FeTi70等牌号的钛铁，还有一些其他牌号的钛铁生产，如低气低硅钛铁、FeTi50、FeTi80寸。在《铁合金生产工艺》中记载有钛铁生产工艺，该工艺利用钛精矿、铁矿、石灰、硅铁、铝，混合后通过炉外法冶炼钛铁，可冶炼 ^ 30、FeTi40, FeTi70牌号的钛铁合金，但该生产工艺物耗高，其中25%折基铝耗0. 485t/t，钛元素回收率只有68 71%。CN101892387中公开了“生产钛铁的方法”，该方法是将钛精矿、金红石、石灰、铝粒及含铁原料，使用电弧炉进行冶炼钛铁。钛元素回收率不是很稳定，平均为65%。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种钛铁的生产方法，利用此方法冶炼钛铁，可有效降低物耗，提高钛元素回收率，使生产成本得到大幅度的降低。本发明的技术解决方案是
一种钛铁的生产方法，其具体步骤为
1、利用含铁原料引弧，逐步形成熔池；
2、将含钛原料、石灰投入精炼电炉内，含钛原料为钛精矿、高钛渣、金红石，以TiO2计， TiO2含量在45 95%之间，通过电弧加热，使含钛原料和石灰充分的熔化，在熔化过程中， 向精铁电炉内投入硅铁，硅铁中Si含量在73 78%之间，硅铁投入量的理论值根据具体含钛原料中!^eOJe2O3的含量，按照化学方程式2ΡΘ0+5 =2ΡΘ+5 02、2ΡΘ203+35 =4 ^+35Μ2计算得出，实际投入量为理论值的0. 9 1. 05倍，进行充分的反应，制取炉渣与铁；
3、将含铁原料、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，所述的含铁原料为铁矿、铁磷和铁屑，以Σ ！^计，Σ ！^在60 95%之间，按照重量计含钛原料的TW2含量与含铁原料的Σ Fe配入比例1 :0. 15 1，Al含量在95 99. 8%之间，铝投入量的理论值按照化学方程式3Ti&+4Al=3Ti+2Al203计算得出，实际投入量为理论量的0. 95 1. 03 倍；在反应过程中，生成的合金下沉、炉渣上浮，完成渣铁分离，直至反应结束；
4、排渣操作，将炉渣全部排出，然后继续冶炼；
5、按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作，完成整个冶炼反
应；
6、停电，冷却后，精整，得到钛铁合金。
上述的钛铁的生产方法，投入的石灰中CaO含量在80 85%之间，总投入比例为实际投铝量的0. 3 0. 5倍，其中在第二步中石灰投入量占石灰总投入量40%，第三步中石灰投入量占石灰总投入量60%。上述的钛铁的生产方法，每次投料量为3批以上混合料，一批混合料的量为IOOkg 含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝。上述钛铁的生产方法，第二、第三和第四步中重复操作过程> 2次。本发明的冶金原理为含钛原料的混合料在电炉内充分的熔化；在熔化过程中， 还原剂铝、硅铁与各氧化物进行反应，生成的合金下沉、炉渣上浮，完成渣铁分离，直到反应达到结束。本发明是以精炼电炉为载体采取两步法进行冶炼钛铁合金，即先将含钛原料进行还原，再将含铁原料、石灰、铝投入炉内完成冶炼过程；所以对各原料的粒度要求极为宽松， 反应物中的任何原料，其粒度可在IOOmm范围内，不影响其反应效果及生产指标。可生产各种不同牌号的钛铁合金，即!^TiSiKFeTi^JeTiTO及各种特殊牌号，钛回收率可达78%以上，铝耗为0. 3t/t以下；与以往钛铁的生产方法相比，提高产品回收率、降低铝耗，从而降低生产成本，其有益效果如下
1、本发明应用于钛铁生产，可减少炉外法生产时的焙烧、球磨等原料处理工序、减少人员配置、从而可降低人工成本，同时还可以降低工人劳动强度，具有很强的可操作性；
2、本发明可提高钛铁生产中的安全系数，该工艺冶炼在密闭电炉中进行，与炉外法生产提高了生产安全性；
3、本发明可有效的降低钛铁生产中的各项物料消耗，提高产品的回收率，从而使钛铁的制造成本得到很大程度的降低；
4、本发明可针对不同牌号的钛铁进行生产，打破了单一方法冶炼牌号有限的格局。
具体实施例方式实施例1采用该方法生产狗1130牌号钛铁
含钛原料为钛精矿，其成分 Ti02:49. 34%, FeO: 23. 1%, Fe20315. 4% ；铝 Al :96. 3% ；硅铁含Si:73. 45% ；石灰含CaO :82. 64% ；含铁原料为铁屑:Σ Fe:93%。钛精矿总投入量600kg, 铁屑300kg，铝136kg，硅铁63kg，石灰65kg，与钛精矿混合入炉石灰总量为^kg,与铝混合入炉石灰总量为39kg。进行第一次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg 含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝⑴使用铁屑引弧，形成熔池。⑵将钛精矿、石灰投入精炼电炉内，通过电弧加热，使钛精矿和石灰充分的熔化，在熔化过程中，向精炼电炉内投入硅铁，充分反应后，制取炉渣和铁。⑶将铁屑、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，直至反应结束。⑷将炉渣全部排出，然后继续冶炼。( 进行第二次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、 含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作，完成整个冶炼反应。(6)停电，冷却后，精整，得到钛铁合金。对生成的钛铁进行取样分析，并对合金进行称量。经化验，合金重量(25%折基) 558kg，含Ti为33. 56%，Si为4. 23%，Al为7. 48% ；对各项指标进行核算，钛回收率为78. 67%， 铝耗为0. 235t/t。
实施例2采用该方法生产i^Ti40牌号钛铁
含钛原料为钛精矿与高钛渣的混合料，其成分Ti02: 60. 35%, FeO: 20. 2%, Fe2O3Il. 4% ； 铝Al 98. 5% ；硅铁含Si 75. 64% ；石灰含CaO :84. 25% ；含铁原料为铁屑Σ Fe 93%。含钛原料总投入量900kg，铁屑300kg，铝M^g，硅铁80kg，石灰100kg，与含钛原料混合入炉石灰总量为40kg，与铝混合入炉石灰总量为60kg。进行第一次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝⑴使用铁屑引弧，形成熔池。⑵将钛精矿、石灰投入精炼电炉内，通过电弧加热，使钛精矿和石灰充分的熔化，在熔化过程中，向精炼电炉内投入硅铁，充分反应后，制取炉渣和铁。⑶将铁屑、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，直至反应结束。⑷将炉渣全部排出，然后继续冶炼。⑶进行第二次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作。(6)进行第三次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作，完成整个冶炼反应。⑵停电，冷却后，精整，得到钛铁合金。对生成的钛铁进行取样分析，并对合金进行称量。经化验，合金重量(25%折基) 1006kg合金含Ti为44. 12%，Si为4. 65%，Al为6. 98% ；对各项指标进行核算，钛回收率为 77. 21%，铝耗为 0. 243t/t。实施例3采用该方法生产i^Ti70牌号钛铁
含钛原料为钛精矿与金红石的混合料，其成分Ti02 74. 46%，FeO: 13. 4%，Fe2038. 7% ； 铝Al 99. 2% ；硅铁含Si 77. 71% ；石灰含CaO :80. 49% ；含铁原料为铁磷与铁矿的混合料 Σ Fe:68%。含钛原料共使用1200kg，含铁原料MOkg，铝414kg，硅铁73kg，石灰2(^kg，与含钛原料混合入炉石灰总量为82kg，与铝混合入炉石灰总量为123kg。进行第一次投料，投料量为4批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝⑴使用铁磷与铁矿的混合料引弧，形成熔池。⑵将钛精矿与金红石的混合料、石灰投入精炼电炉内，通过电弧加热，使钛精矿与金红石的混合料和石灰充分的熔化，在熔化过程中，向精炼电炉内投入硅铁，充分反应后，制取炉渣和铁。⑶将铁磷与铁矿的混合料、石灰、 铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，直至反应结束。⑷将炉渣全部排出，然后继续冶炼。⑶进行第二次投料，投料量为4批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作。(6)进行第三次投料，投料量为4批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、 第三和第四步操作，完成整个冶炼反应。⑵停电，冷却后，精整，得到钛铁合金。对生成的钛铁进行取样分析，并对合金进行称量。经化验，合金重量(25%折基) 1650kg，合金含Ti为71. 23%，Si为2. 98%，Al为5. 45% ；对各项指标进行核算，钛回收率为 76. 88%，铝耗为 0. 249t/t。实施例4采用该方法生产i^Ti70牌号钛铁
含钛原料为高钛·，其成分Ti02:93. 25%, FeO:2. 3%, Fe2O3L 2% ；铝Al :99. 37% ；硅铁含 Si :73. 45% ；石灰含CaO :83. 54% ；含铁原料为铁屑与铁矿的混合料Σ Fe:85%。高钛渣共使用900kg，含铁原料300kg，铝38^g，硅铁8. 5kg,石灰130kg，与高钛渣混合入炉石灰总量为5 ,与铝混合入炉石灰总量为78kg。进行第一次投料，投料量为3批⑴使用铁屑与铁矿的混合料引弧，形成熔池。⑵将高钛渣、石灰投入精炼电炉内，通过电弧加热，使高钛渣、 石灰充分的熔化，在熔化过程中，向精炼电炉内投入硅铁，充分反应后，制取炉渣和铁。⑶将铁屑与铁矿的混合料、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，直至反应结束。⑷将炉渣全部排出，然后继续冶炼。( 进行第二次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作。(6)进行第三次投料，投料量为3批混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作，完成整个冶炼反应。⑵停电，冷却后，精整， 得到钛铁合金。 对生成的钛铁进行取样分析，并对合金进行称量。经化验，合金重量(25%折基) 1559kg,合金含Ti为71. 65%，Si为2. 44%，Al为5. 36% ；对各项指标进行核算，钛回收率为 77. 43%，铝耗为 0. 243t/t。
权利要求
1. 一种钛铁的生产方法，其特征在于1.1利用含铁原料引弧，逐步形成熔池；1. 2将含钛原料、石灰投入精炼电炉内，含钛原料为钛精矿、高钛渣、金红石，以TiO2计， TiO2含量在45 95%之间，通过电弧加热，使含钛原料和石灰充分的熔化，在熔化过程中， 向精铁电炉内投入硅铁，硅铁中Si含量在73 78%之间，硅铁投入量的理论值根据具体含钛原料中!^eOJe2O3的含量，按照化学方程式2ΡΘ0+5 =2ΡΘ+5 02、2ΡΘ203+35 =4 ^+35Μ2计算得出，实际投入量为理论值的0. 9 1. 05倍，进行充分的反应，制取炉渣与铁；1. 3将含铁原料、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣充分的进行反应，所述的含铁原料为铁矿、铁磷和铁屑，以Σ ！^计，Σ ！^在60 95%之间，按照重量计含钛原料的TW2含量与含铁原料的Σ Fe配入比例1 :0. 15 1，Al含量在95 99. 8%之间，铝投入量的理论值按照化学方程式3Ti&+4Al=3Ti+2Al203计算得出，实际投入量为理论量的0. 95 1. 03 倍；在反应过程中，生成的合金下沉、炉渣上浮，完成渣铁分离，直至反应结束；1. 4排渣操作，将炉渣全部排出，然后继续冶炼；1. 5按照第二、第三步的投料量投料并重复第二、第三和第四步操作，完成整个冶炼反应；1.6停电，冷却后，精整，得到钛铁合金。
2.根据权利要求1所述的钛铁的生产方法，其特征在于投入的石灰中CaO含量在 80 85%之间，总投入比例为实际投铝量的0. 3 0. 5倍，其中在第二步中石灰投入量占石灰总投入量40%，第三步中石灰投入量占石灰总投入量60%。
3.根据权利要求1所述的钛铁的生产方法，其特征在于每次投料量为3批以上混合料，一批混合料的量为IOOkg含钛原料和相应投入量的石灰、硅铁、含铁原料、铝。
4.根据权利要求1所述的钛铁的生产方法，其特征在于第二、第三和第四步中重复操作过程彡2次。
全文摘要
本发明涉及一种钛铁的生产方法，其特殊之处是利用含铁原料引弧，形成熔池；将含钛原料、石灰投入精炼电炉内，通过电弧加热，在熔化过程中向精铁电炉内投入硅铁，制取炉渣与铁；将含铁原料、石灰、铝投入精炼电炉内，使其与炉渣反应，在反应过程中生成的合金下沉、炉渣上浮，完成渣铁分离，直至反应结束；排渣操作，然后继续冶炼，完成整个冶炼反应；停电，冷却，精整，得到钛铁合金。优点是对各原料的粒度要求宽松；减少处理工序，降低工人劳动强度，可提高钛铁生产中的安全系数，提高产品回收率、降低铝耗，降低生产成本；针对不同牌号的钛铁进行生产，打破了单一方法冶炼牌号有限的格局。
文档编号C22C1/02GK102392133SQ201110333548
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月28日 优先权日2011年10月28日
发明者宫志国, 崔传海, 杜明, 郑中巍, 齐牧 申请人:中信锦州金属股份有限公司