利用金紅石制備高鈦鐵的研究.pdf

1、高鈦鐵是含鈦量為65％-75％的鈦鐵合金，是一種用途較為廣泛的特種鐵合金。目前生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高鈦鐵的主要方法為重熔法，但該方法主要以廢鈦材為原料，生產(chǎn)成本較高，限制了其廣泛應(yīng)用。本文針對傳統(tǒng)鋁熱還原法制備高鈦鐵存在氧、鋁含量高，雜質(zhì)多等問題提出了一種新工藝。利用金紅石通過鋁熱法制備出租鈦鐵，然后通過預(yù)熔渣系對粗鈦鐵進(jìn)行重熔精煉，得到鋁、氧含量較低，雜質(zhì)含量少的優(yōu)質(zhì)高鈦鐵。
　　首先，計(jì)算以Al、Mg、 Ca分別為還原劑的主要反應(yīng)的絕熱溫

2、度和單位熱效應(yīng)，結(jié)果表明，氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不足以維持整個(gè)體系熱量平衡，需要配加發(fā)熱劑氯酸鈉提高反應(yīng)體系的單位熱效應(yīng)。通過對反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的計(jì)算，表明需要加入堿性更強(qiáng)的CaO來抑制TiO生成，才能使熱還原反應(yīng)進(jìn)行的更徹底，使鈦的回收率提高。同時(shí)，CaO能起到造渣的作用，使渣金更容易分離。
　　其次，通過對以金紅石和鐵鱗為原料、以鋁為主要還原劑制備高鈦鐵的方法進(jìn)行研究，考察了單位熱效應(yīng)、石灰配比、螢石配比、爐徑尺寸、配鋁量

3、和復(fù)合還原劑對高鈦鐵制備結(jié)果的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單位熱效應(yīng)為3000kJ·kg-1、石灰和螢石配比分別為配鋁量的20％～25％和10％～14％、爐徑尺寸為30cm時(shí)，鈦的回收率最高，高鈦鐵中的鋁和氧的含量仍然較高;配鋁量和復(fù)合還原劑實(shí)驗(yàn)表明，配鋁量增大，鈦的回收率提高，高鈦鐵中鋁含量也增大，用部分Mg、 Ca代替Al可以減少高鈦鐵中的鋁含量。對制備的高鈦鐵進(jìn)行化學(xué)成分和XRD分析，除了鋁和氧含量較高外，其他成分達(dá)到要求;高鈦鐵中的Al

4、和O主要以Al2O3的形式存在。
　　最后，對鋁熱法制備的高鈦鐵進(jìn)行重熔精煉。選擇熔點(diǎn)低、流動性好的預(yù)熔渣系進(jìn)行配渣熔煉，把預(yù)熔渣與粗鈦鐵在感應(yīng)爐中進(jìn)行重熔精煉。結(jié)果表明:CaO-SiO2-CaF2預(yù)熔渣可以將高鈦鐵中鋁和氧含量分別降低到1.04％和0.88％; CaO-SiO2-MgO-CaF2預(yù)熔渣可以將其中的鋁和氧含量分別降到1.38％和1.41％; CaO-SiO2-Li2O-CaF2預(yù)熔渣精煉的最好結(jié)果為鋁含量1.28％