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    一種生產高鈦鐵的方法

    2020-10-02 08:52:00 點擊數:
    專利名稱:一種生產高鈦鐵的方法
    技術領域
    本發明涉及鈦鐵合金的生產技術領域,尤其涉及一種用鋁直接還原法生產高鈦鐵的方法。
    背景技術
    鈦鐵分為三個等級,含鈦量分別為25%~35%,35%~45%,65%~75%?,F有技術中,目前國內外采用鋁熱法只能生產出低、中品位的鈦鐵。例如,我國錦州、遼陽、江陰和峨眉鐵合金廠采用鋁熱法,只能生產出含鈦量為30~45%的鈦鐵。生產高鈦鐵的主要方法是重熔法,國內現生產高鈦鐵的技術落后,主要是以廢鈦料采用感應爐生產(設備能力年產量<500t)。
    以金紅石為原料采用爐外法進行大規模生產高鈦鐵合金的廠家沒有,僅一些小規模試驗或生產。如中國專利(公開號CN1101080A)公開了“一種用鋁熱法生產高鈦鐵的方法”,即是以金紅石、鋁粒、石灰為基本原料,再新增添氯酸鉀作為原料,利用鋁熱法生產高鈦鐵的。該方法工藝簡單,節省能源,可降低生產成本,只需要簡單的設備就能直接利用低廉的鈦礦來生產出高品位的鈦鐵,具有較高的經濟效益和社會效益。另1992年5月2日《世界金屬導報》報導峨眉鐵合金廠在“爐外法冶煉高鈦鐵”實驗室小試中,產品的含鈦量達70%以上,回收率達78.82%。又如海寧市一家鐵合金廠小規模試驗成功,產品滿足ISO5054-1980 FeTi70A15標準,其中鈦含量達70%,鈦的回收率達67%。國外也有爐外法生產高鈦鐵合金的報導,鈦的回收率≥73%,單位發熱量為2700~3140KJ/Kg。
    但在生產鈦鐵的現有技術中,仍然存在了下列的一些不足鈦的回收率低;生產周期長,高鈦鐵渣在冶煉后用干燥的石灰對反應物需要保溫20小時以上;存在物料噴濺;成品中Ti、Si、Al不易控制等等。

    發明內容
    本發明的目的是針對采用鋁熱法生產高鈦鐵的現有技術中存在的不足,而提出一種新的生產高鈦鐵的工藝方法,克服了鈦回收率低和生產周期長等缺陷。
    本發明的目的是通過以下的技術方案來解決的一種生產高鈦鐵的方法,是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料,采用爐外法生產高鈦鐵的方法。
    加入的金紅石含TiO2≥87%,C<0.10%,S<0.03%,P<0.04%,其粒度為0.1~0.5mm的量>85%;鋁粉的鋁含量>98%,且其粒度小于1mm;所加入的氯酸鉀含KClO3>99.5%,且其粒度小于1mm;原料配比(wt%)是金紅石∶鋁?!檬摇寐人徕洠?.0∶0.4~0.5∶0.1~0.2∶0.1~0.2;爐料的配鋁系數控制為1.06;加料方式采用一次性加料;冶煉方式上部點火,加精煉料,電加熱。
    進一步的是,在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒,焙燒溫度為550~650℃。
    進一步的是,爐料的單位發熱量控制在3050~3150KJ/Kg。
    更進一步的是,待在爐料中加入精料后,輔以電加熱,電加熱的時間為5~10分鐘。
    更進一步的是,所述的石灰量的配加量為金紅石的20%。
    本發明技術方案,對金紅石進行焙燒的目的是,除去有機雜質和水分,并利用焙燒后金紅石中的顯熱增加混合爐料的溫度,借以提高爐料的單位發熱量,使還原反應的周期縮短。本發明選擇的金紅石焙燒溫度為550~650℃。
    若爐料的單位發熱量相對不足,則造成鈦的還原反應不充分,爐渣的流動性差,渣鐵分離不好,不利于鈦沉降,合金中鈦含量下降;若爐料的單位發熱量高時,造成鈦的還原反應劇烈,隨之熔爐料激烈攪拌而造成噴濺,增加了TiO2生成TiO的趨勢,使鈦還原減少,合金鈦下降。因此,本發明中爐料的單位發熱量控制在3050~3150KJ/Kg。
    爐外法冶煉高鈦鐵的原理是,采用鋁作為還原劑,為放熱反應,并為反應提供熱源。本發明輔以電加熱,在提供輔助熱量的同時,還可以使熔渣較長時間處于熔融狀態,有利與合金顆粒的下沉。
    由于TiO是強堿性,只有在足夠的渣中,即堿度大于TiO時,才能使TiO還原成鈦。實踐證明,石灰量的配加量>20%時,鈦的回收率無明顯變化。故本發明中石灰量的配加量最好為金紅石的20%。
    采用本發明生產出來的高鈦鐵的化學成分為(見下表1)表1本發明高鈦鐵合金的化學成分(wt%) 本發明與現有技術相比,具有下列優點1、利用本發明生產出來的高鈦鐵的產品質量高。
    2、采用本發明進行大規模生產時,鈦的回收率為7 6%以上。
    3、生產成本低,具有顯著的經濟效益。
    具體實施例方式
    下面結合實施例對本發明的技術解決方案作進一步的說明。
    實施例1一種生產高鈦鐵的方法,是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料,采用爐外法生產高鈦鐵的方法。
    加入的金紅石含TiO2為90%,C<0.02%,S<0.03%,P<0.04%,其粒度為0.1~0.5mm的量為86%;鋁粉的鋁含量98%,且其粒度小于1mm;所加入的氯酸鉀含KClO399.6%,且其粒度小于1mm。
    原料配比(wt%)是金紅石∶鋁?!檬衣人徕?1.0∶0.4~0.5∶0.1~0.2∶0.2。
    爐料的配鋁系數控制為1.06。
    加料方式采用一次性加料;冶煉方式上部點火,加精煉料,電加熱。
    進一步的是,在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒,焙燒溫度為560℃。
    進一步的是,爐料的單位發熱量控制在3080KJ/Kg。
    更進一步的是,待在爐料中加入精料后,輔以電加熱,電加熱的時間為10分鐘。
    實施例2一種生產高鈦鐵的方法,是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料,采用爐外法生產高鈦鐵的方法。
    加入的金紅石含TiO2為88%,C<0.02%,S<0.03%,P<0.04%,其粒度為0.1~0.5mm的量為90%;鋁粉的鋁含量99%,且其粒度小于1mm;所加入的氯酸鉀含KClO399.6%,且其粒度小于1mm。
    原料配比(wt%)是金紅石∶鋁?!檬摇寐人徕洠?.0∶0.4~0.5∶0.1~0.2∶0.2。
    爐料的配鋁系數控制為1.06。
    加料方式采用一次性加料;冶煉方式上部點火,加精煉料,電加熱。
    進一步的是,在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒,焙燒溫度為600℃。
    進一步的是,爐料的單位發熱量控制在3100KJ/Kg。
    更進一步的是,待在爐料中加入精料后,輔以電加熱,電加熱的時間為8分鐘。
    實施例3一種生產高鈦鐵的方法,是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料,采用爐外法生產高鈦鐵的方法。
    加入的金紅石含TiO2為90%,C<0.02%,S<0.03%,P<0.04%,其粒度為0.1~0.5mm的量為90%;鋁粉的鋁含量98%,且其粒度小于1mm;所加入的氯酸鉀含KClO399.5%,且其粒度小于1mm。
    原料配比(wt%)是金紅石∶鋁粒石灰∶氯酸鉀=1.0∶0.4~0.5∶0.1~0.2∶0.2。
    爐料的配鋁系數控制為1.06。
    加料方式采用一次性加料;冶煉方式上部點火,加精煉料,電加熱。
    進一步的是,在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒,焙燒溫度為620℃。
    進一步的是,爐料的單位發熱量控制在3080 KJ/Kg。
    更進一步的是,待在爐料中加入精料后,輔以電加熱,電加熱的時間為9分鐘。
    實施例1、2和3生產出的高鈦鐵的化學成分和回收率見表2,均符合IS05054-1980 FeTi70A15標準的要求表2高鈦鐵的化學成分和回收率 
    權利要求
    1.一種生產高鈦鐵的方法,是以金紅石、鋁粒、石灰和氯酸鉀為原料,采用爐外法生產高鈦鐵的方法,其特征在于(1)加入的金紅石含Ti02≥87%,C<0.10%,S<0.03%,P<0.04%,其粒度為0.1~0.5mm的量>85%;鋁粉的鋁含量>98%,且其粒度小于1mm;所加入的氯酸鉀含KClO3>99.5%,且其粒度小于1mm;(2)原料配比(wt%)是金紅石∶鋁?!檬摇寐人徕洠?.0∶0.4~0.5∶0.1~0.2∶0.1~0.2;(3)爐料的配鋁系數控制為1.06;(4)加料方式采用一次性加料;(5)冶煉方式上部點火,加精煉料,電加熱。
    2.根據權利要求1所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于在金紅石和其他原料混合之前要在反射爐中焙燒,焙燒溫度為550~650℃。
    3.根據權利要求1或2所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于爐料的單位發熱量控制在3050~3150KJ/Kg。
    4.根據權利要求1或2所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于待在爐料中加入精煉后,輔以電加熱,電加熱的時間為5~10分鐘。
    5.根據權利要求3所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于待在爐料中加入精煉料后,輔以電加熱,電加熱的時間為5~10分鐘。
    6.根據權利要求1,2或5所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20%。
    7.根據權利要求3所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20%。
    8.根據權利要求4所述的一種生產高鈦鐵的方法,其特征在于所述石灰配加量最好為的金紅石的20%。

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