[发明专利]一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法

权利要求书

1.一种利用还原性熔盐浴生产颗粒铁和碳化钛的方法，其特征在于：将钒钛磁铁矿与低挥发分固体炭混合投入熔盐浴，熔盐选择无机盐，利用熔盐溶解钒钛磁铁矿中的铁、钒、钛，使之以自由离子形态进入熔盐；铁、钒离子在固体炭颗粒表面被还原为金属，钛离子与碳结合形成碳化钛或碳氧化钛；反应结束后利用多孔板从固态产物中滤除大部分液体熔盐，利用磁选从固体产物中分离出金属铁和钒，水洗后得到高品质碳化钛或者碳氧化钛；固体炭的种类为石墨粉或石油焦，组成满足下述条件之一：（1）固体炭的挥发分在0.001~0.01%之间、灰分在0.01~0.1%之间、硫分在0.001~0.01%之间；（2）固体炭的挥发分在0.01~0.2%之间、灰分在0.1~0.15%之间、硫分在0.01~0.08%之间；（3）固体炭的挥发分在0.2~0.3%之间、灰分在0.15~0.5%之间、硫分在0.08~0.2%之间；（4）固体炭的挥发分在0.05~2%之间、灰分在0.5~2%之间、硫分在0.2~0.9%之间；

采用阶段性的升温和保温制度；其中，室温至575℃时的升温速率介于2.81℃/min与8.53℃/min之间，575℃-998℃之间的升温速率介于1.91℃/min与6.25℃/min之间，999℃-1198℃之间的升温速率介于0.81℃/min与6.13℃/min之间；根据反应进程需求，升温达到预定温度后需要保温，保温温度设定为下述区间中的1-4个：651℃-699℃，951℃-998℃，1101℃-1148℃，1151℃-1198℃；

熔盐的选择、保温温度与固体炭的成分相关；固体炭的挥发分在0.001~0.01%之间、灰分在0.01~0.1%之间、硫分在0.001~0.01%之间时选择单一组分无机盐氯化钠，保温温度1149℃-1199℃；固体炭的挥发分在0.01~0.2%之间、灰分在0.1~0.15%之间、硫分在0.01~0.08%之间时，选择单一组分无机盐氯化钙，保温温度1100℃-1148℃；固体炭的挥发分在0.2~0.3%之间、灰分在0.15~0.5%之间、硫分在0.08~0.2%之间时，选择单一组分无机盐氯化钠或氯化钙，保温温度999℃-1099℃；固体炭的挥发分在0.05~2%之间、灰分在0.5~2%之间、硫分在0.2~0.9%之间时，选择氯化钠-氯化钙二元熔盐，保温温度949℃-998℃；

利用固体炭的组成控制产品的品级和用途，当固体炭组成满足条件（1）时，配合熔盐种类和温度可生产碳化钛颗粒条件生产高品质耐磨材料；固体炭组分满足条件（2）时，配合熔盐种类和温度条件生产碳化钛颗粒，用于制造耐高温仪器；当固体炭组成满足条件（3）时，配合熔盐种类和温度可生产碳化钛颗粒，提纯和改性后可作为碳化钛的生产原料；当固体炭组成满足条件（4）时，可生产碳化钛和碳氧化钛混合物用于生产电解钛。

2. 根据权利要求1所述的利用还原性熔盐浴生产颗粒铁和碳化钛的方法，其特征在于：反应过程中无机盐以液态存在，且熔盐质量满足如下条件：2.97×（钒钛磁铁矿质量+固体炭质量）≥ 熔盐质量 ≥ 0.86×（钒钛磁铁矿质量+固体炭质量）；熔盐的作用是溶解钒钛磁铁矿并将其中的铁、钒、钛矿物转化为自由离子，离子的转化反应需要以熔盐为介质；其中，铁、钒离子借助熔盐的媒介作用扩散到固体炭颗粒表面，从“自由离子”还原到金属，进而形成颗粒；钛离子扩散到固体炭颗粒表面转化为碳化钛或者碳氧化钛，进而形成颗粒。

3. 根据权利要求1所述的利用还原性熔盐浴生产颗粒铁和碳化钛的方法，其特征在于：利用具有还原性的熔盐浴作为反应媒介，且熔盐浴的还原性由不溶于熔盐的固体炭颗粒提供；固体炭的配加量比例为(0.19α_Fe+0.6α_Ti+0.35α_V) ×(1-V_d)× 100%；其中，α_Fe、α_Ti、α_V分别为钒钛磁铁矿中的Fe、Ti、V质量分数，V_d为固体炭的干燥基挥发分含量。