[发明专利]以钙钛矿精矿为原料制备钛铁合金的方法

说明书

一种以钙钛矿精矿为原料制备钛铁合金的方法，按照以下步骤进行：(1)将钙钛矿精矿球磨制成钙钛矿精矿粉；(2)将钙钛矿精矿粉与铝粉和铁屑混合均匀，压制成球团；(3)将球团置于还原炉内，在真空条件或惰性气氛条件下，加热至800～1250℃进行还原，形成还原物料；(4)将还原物料进行高温熔分；或加入到铁水中搅拌均匀；或随炉冷却后球磨制成粉料通过喷枪喷吹至铁水内部；钛铁元素形成钛铁合金熔体；(5)将熔渣倾倒出去；剩余物料加入铁水或废铁后浇铸，或直接浇铸。本发明的方法钛的回收率高、工艺流程短、成本低、可操作性强。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种以钙钛矿精矿为原料制备钛铁合金的方法。

技术背景

钙钛矿是一种具有工业应用价值的含钛矿物，全球储量超过两亿吨，目前主要采用选矿方式得到钙钛矿精矿，然后通过硫酸浸出生产硫酸法钛白；但由于钙钛矿往往与其他矿石伴生，纯度较低，利用率较低。

攀西地区钒钛磁铁矿在高炉炼铁后也会生成大量的钙钛矿，其含钛高炉渣中TiO₂含量可达20％以上，钛组分主要以钙钛矿形式存在，具有很好的应用价值。CN106048108A、CN106755658A、CN106755652A等专利公布了含钛熔渣经熔融还原或氧化后提取铁，富集钙钛矿及获得钙钛矿精矿的方法，这些方法为钒钛磁铁矿及含钛熔渣的综合利用奠定了基础。含钛熔渣通过熔融还原处理或氧化后可获得大量的TiO₂含量为40％以上的钙钛矿精矿，如何高效利用这种钙钛矿精矿，提高经济效益，目前仍是一个有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种以钙钛矿精矿为原料制备钛铁合金的方法，以钙钛矿精矿为原料，以铝为还原剂，铝热还原使钛还原为钛或钛铁合金，再经高温熔分，获得钛铁合金，副产铝酸钙渣。

本发明的方法按照以下步骤进行：

(1)将钙钛矿精矿球磨至粒径≤0.075mm，制成钙钛矿精矿粉；

(2)将钙钛矿精矿粉与铝粉和铁屑混合均匀，然后压制成球团；其中铝粉的粒径≤0.075mm，占球团总质量的16～26％；铁屑的粒径≤1mm，占球团总质量的5～20％；

(3)将球团置于还原炉内，在真空条件或惰性气氛条件下，将球团加热至800～1250℃进行还原，还原时间3～10h，球团中的铝将氧化钛还原为金属钛，并且金属钛与球团中的铁形成钛铁合金并因熔点相对较低而汇聚成颗粒，生成的氧化铝与氧化钙反应生成铝酸钙；还原结束后还原炉内形成还原物料；

(4)将还原物料在真空条件或惰性气氛条件下加热至1300～1550℃进行高温熔分，高温熔分时对还原物料进行搅拌，还原物料全部熔化后停止真空条件或惰性气氛条件，钛铁元素与其余物料分别形成钛铁合金熔体和熔渣并分层，该钛铁合金熔体称为高温熔分的钛铁合金熔体；或者将还原物料加入到温度≥1400℃的铁水中，还原物料与铁水的质量比＝1:(0.2～0.6)，通过搅拌使全部物料混合均匀，钛铁元素与其余物料分别形成钛铁合金熔体和熔渣并分层，该钛铁合金熔体称为混合铁水的钛铁合金熔体；或者将还原物料随炉冷却至温度≤50℃，然后球磨至粒径≤0.075mm，制成还原粉料；在喷枪出口位于铁水底部时，将还原粉料通过喷枪喷吹至铁水内部，此时铁水温度≥1500℃，还原物料与铁水的质量比＝1:(0.2～0.6)，还原粉料中的钛铁元素熔于铁水中，通过搅拌使全部物料混合均匀，钛铁元素与其余物料分别形成钛铁合金熔体和熔渣并分层，该钛铁合金熔体称为喷吹混合的钛铁合金熔体；

(5)停止搅拌，将上层的熔渣倾倒出去，熔渣冷却至常温获得铝酸钙渣；当剩余物料为高温熔分的钛铁合金熔体时，加入铁水或废铁，在保持温度使全部物料熔融的条件下，搅拌混合均匀，然后浇铸制成钛铁合金铸锭，铁水或废铁的加入量按钛铁合金铸锭的成分加入；当剩余物料为混合铁水的钛铁合金熔体或喷吹混合的钛铁合金熔体时，浇铸制成钛铁合金铸锭。

上述的钙钛矿精矿按质量百分比含TiO₂ 30～60％。