[发明专利]一种基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法

权利要求书

1.一种基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：物料预处理

将金红石或高钛渣：铝粉：造渣剂：KClO₃，按质量比1.0∶(0.50～0.54)∶(0.15～0.25)∶(0.20～0.25)分别称量；其中：

金红石或高钛渣，粒度≤1000μm；铝粉粒度≤5mm；造渣剂粒度≤2mm；KClO₃粒度≤2mm：

造渣剂为以下两种中的一种：

(1)按质量比10～25％的CaF₂，余量为CaO；

(2)按质量比10～25％的CaF₂，5～10％的Na₂O，余量为CaO；

将金红石或高钛渣，在550～700℃焙烧12～36h；造渣剂混合均匀后，在250～400℃焙烧8～16h；KClO₃在150～200℃干燥18～32h；

步骤2：铝热自蔓延还原

将物料混合均匀，放在自蔓延反应炉内，用镁粉点燃引发自蔓延反应得到高温熔体；

步骤3：电磁场作用下的熔分

将高温熔体通过高温导流管直接转移到到中频感应炉中，同时启动电磁感应加热进行保温熔炼分离，保温温度1700～1900℃，保温时间5～10min，形成上层为氧化铝基熔渣层，下层为金属钛熔体层；

步骤4：熔渣喷吹还原精炼

放掉上层50％的氧化铝基熔渣后，进行偏心机械搅拌，搅拌转速50～120rpm，同时向氧化铝基熔渣层喷吹CaF₂-CaO预熔渣，进行渣洗熔炼，CaF₂-CaO预熔渣的质量为相对于未放渣前上层氧化铝基熔渣层质量的5～10％，喷吹后停止偏心机械搅拌，保温10～30min；

然后，进行偏心机械搅拌，搅拌转速50～120rpm，同时采用惰性气体携带强还原剂，向金属钛熔体层喷吹，进行深度还原精炼，喷吹时间为10～30min，喷吹时惰性气体的流量为5～20L/min，其中，强还原剂及其用量为以下两种中的一种：

(1)强还原剂为金属钙高温蒸汽，喷吹量为金红石或高钛渣的质量的10～15％；

(2)强还原剂为金属镁高温蒸汽，喷吹量为金红石或高钛渣的质量的5～10％；

步骤5：停止偏心机械搅拌，将高温熔体冷却至室温，除去上部的熔炼渣，得到金属钛。

2.如权利要求1所述的基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法，其特征在于，所述的步骤3中频感应炉的电磁场的频率大于等于1000Hz。

3.如权利要求1所述的基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法，其特征在于，所述的步骤4中的CaF₂-CaO预熔渣，CaF₂和CaO的质量比为(4～6)∶(6～4)。

4.如权利要求1所述的基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法，其特征在于，所述的步骤4中的惰性气体为高纯氩气，纯度大于等于99.95％。