[发明专利]一种用钒钛磁铁矿直接生产碳化钛的方法

说明书

本发明属于冶炼领域，具体涉及一种利用还原性熔盐浴生产铁、钒单质和碳化钛的方法。本发明首先将钒钛磁铁矿与低挥发分固体炭混合置于熔盐浴中，构造“还原性熔盐浴”反应系统，配合阶段性升温制度将钒钛磁铁矿中的铁、钒分步还原为单质铁、钒；将钛矿物碳化为碳化钛或者碳氧化钛。熔盐浴的最高保温温度为1148℃～1199℃，反应后的产物以单质铁、钒，铁‑钒合金或者碳化钛、碳氧化钛颗粒形态存在。产物颗粒密度大，容易沉于反应器底部。借助反应器的气压调节机构，将含有反应物的下层熔盐压出，之后利用多孔板分离固态的产物颗粒和液体熔盐，再以磁选从固态产物中分离出铁、钒金属、合金，最后以涡电流分选方式从残余物中分离出碳化钛颗粒。

技术领域

本发明属于矿物加工领域，涉及一种利用还原性熔盐浴生产铁、钒单质和碳化钛的方法。

背景技术

碳化钛具有耐高温、高强度、耐腐蚀、高导热等诸多优异性能，被广泛应用于金属陶瓷、切削刀具材料、耐磨耐火材料、耐热合金等诸多领域。与此同时，钒钛磁铁矿是我国最重要的含钛资源，但目前尚不能用其生产碳化钛。本发明以钒钛磁铁矿为主要原料，可通过1次加热直接生产高品质碳化钛粉末，同时附产钒渣、颗粒状单质铁和钢，实现钒钛磁铁矿中铁、钛、钒元素的综合利用。

中国发明专利CN107653353A公开了一种综合利用钒钛磁铁矿制备碳化钛系统。该系统包括气基竖炉、熔分器和分选提纯系统，气基竖炉包括钒钛磁铁矿氧化球团入口、还原气入口和钒钛矿海绵铁出口，熔分器包括钒钛矿海绵铁入口、氢气入口、尾气出口、含钒铁水出口和富碳化钛炉渣出口，分选提纯系统包括富碳化钛炉渣入口和碳化钛出口，气基竖炉的钒钛矿海绵铁出口连接熔分器的钒钛矿海绵铁入口，熔分器的尾气出口连接气基竖炉的还原气入口，熔分器的富碳化钛炉渣出口连接分选提纯系统的富碳化钛炉渣入口。该发明还涉及使用该系统制备碳化钛的方法。该系统采用钒钛磁铁矿气基直接还原-熔分短流程冶炼工艺，可充分利用渣中TiO₂。

中国发明专利CN108998609A公开了一种利用HIsmelt熔融还原工艺冶炼钒钛磁铁矿的方法，将经过预热和预还原后的钒钛磁铁矿通过HIsmelt熔融还原炉的矿枪直接喷吹入炉，控制热风温度、热风含氧量、矿粉喷吹量、煤粉喷吹量以及熔剂喷吹量，控制炉渣中FeO百分比含量，遏制TiO2的过还原反应，降低炉渣与铁水中碳化钛TiC、氮化钛TiN以及碳氮化钛TiCN的生成。该发明可避免铁水和炉渣中高熔点固体质点碳化钛、氮化钛以及碳氮化钛的生成，从而实现全钒钛矿冶炼，解决高炉渣中TiO2由于品位较低而无法继续利用的技术难题。

中国发明专利CN101113495公开了一种从高钛型钒铁精矿中提取铁钛钒的方法，以钒钛磁铁矿为原料，先后采用高炉(或电炉)、转炉、电炉和流化床等设备分离铁、钛、钒和铬。该方法首先采用高炉或者电炉炼铁，生产含钒铬铁水和含钒富铁渣；再用转炉吹炼含钒铬铁水，生产钢水和含钒铬钢渣；将炼铁和炼钢过程中产生的富钛渣合并，用电炉熔融选择还原碳化，生产碳化钛钒铬渣；碳化钛钒铬渣用流化床低温选择性氯化，制取含钒碳化钛l₄和附产含CrCl₃的氯化残渣；用环烯烃或者环烷酸直接还原溶于碳化钛l₄中VOCl₃，生成不溶于碳化钛l₄的VOCl₂，而精制碳化钛l₄并附产富钒碳化钛l₄泥浆；从富钒碳化钛l₄泥浆中提取V。该发明的工艺过程中生成了碳化钛，但与与钒、铬和炉渣共同赋存于碳化钛钒铬渣之中。这些碳化钛在后续的提纯工序中被氯化生成碳化钛l₄，故不能制备出独立的碳化钛产品。