一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106987725A(43)申请公布日2017.07.28(21)申请号201710187393.5(22)申请日2017.03.27(71)申请人北京科技大学地址100083北京市海淀区学院路30号(72)发明人张国华王凯飞(74)专利代理机构北京市广友专利事务所有限责任公司11237代理人张仲波(51)Int.Cl.C22B7/04(2006.01)C22B1/02(2006.01)C22B34/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法(57)摘要本发明公开了一种含钛高炉渣提钛的方法，属于冶金化工技术领域。自20世纪60年代起，我国对含钛高炉渣的综合利用做了大量的研究工作，但均因经济效益差、工艺复杂、能耗较大、污染严重等问题，以至于其难以推广。本发明采用Si粉作为还原剂对含钛高炉渣进行还原。首先将Si粉和含钛高炉渣按一定质量比配料，均匀混合，焙烧，得到钛硅金属间化合物Ti5Si3(或其他的硅钛化合物如TiSi2等)和玻璃渣。本发明直接采用Si粉资源化利用含钛高炉渣，成本低，操作简单，反应易于控制，有利于解决资源化利用含钛高炉渣工艺复杂、能耗较大、污染严重的问题。CN106987725ACN106987725A权利要求书1/1页1.一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于，以Si粉和含钛高炉渣作为粉体原料，原料Si粉与含钛高炉渣混合均匀在炉中焙烧，冷却后得到金属间化合物Ti5Si3产物和玻璃渣；其中含钛高炉渣的质量百分比为CaO27.25％-28.06％，SiO223.64％-25.26％，TiO220.27％-24.45％，Al2O311.39％-14.93％，MgO7.58％-8.02％，含钛高炉所述焙烧工艺为，1300～1700℃下保温15min～4小时。2.根据权利要求1所述的一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于，所述Si粉的纯度大于98％，粒度小于0.1mm。3.根据权利要求1所述的一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于，所述原料的混合方式为研磨，搅拌，球磨中的一种；粉体原料的入炉时间为，随炉升温或液态含钛高炉渣与硅粉或硅液直接混合；所述冷却为随炉冷却或高温下直接取出室温中吹氩冷却。4.根据权利要求1所述的一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于，通过调节配Si量，同样能制备Ti3Si，Ti5Si4，TiSi和TiSi2钛硅化合物。5.根据权利要求1所述的一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于，本方法同样能应用于电炉熔分渣，富钛料，人造金红石含钛物质。2CN106987725A说明书1/3页一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法技术领域[0001]本发明属于冶金化工技术领域，公开了一种含钛高炉渣提钛工艺，尤其涉及了一种用Si粉作为原料提钛的方法。背景技术[0002]Ti5Si3是一种无毒的超合金材料基质，具有非常理想的特性，它不但具有高熔点(2403K)、低密度(4.32g/cm3)、低电阻率(50～120μΩ)、高硬度(968±30HV)等特性，而且高温强度大、抗高温氧化性能好，是一种在1300℃以上的有巨大应用潜力的高温结构材料，可广泛应用于微电子、航空耐高温材料和镀膜材料等领域。[0003]我国钛资源丰富，居世界首位。在攀枝花—西昌地区，蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿，储量达100亿t。钒钛磁铁矿经选矿后得到钒钛磁铁精矿，冶炼钒钛磁铁精矿获得含钒铁水和含钛高炉渣，渣中TiO2含量达23％～25％。攀钢每年排放200～300万t含钛高炉渣，除少数被应用于建筑材料外，大部分都废弃堆放，至今已累计排放5000多万t。大量的炉渣堆积如山，不仅占用了土地，污染了环境，而且造成了钛资源浪费。自20世纪60年代起，我国对含钛高炉渣的综合利用问题做了大量的研究工作。主要分为直接和间接两种利用方式。就直接利用方式而言，含钛高炉渣可以生产混凝土、矿渣砖、新型矿棉、烧结型微晶玻璃等，但其处理量有限，并且造成了钛资源的严重浪费。间接利用包括浮选法结合磁选法、湿法冶金、熔融还原法、高温碳化低温选择性氯化等，因为这些路径工艺成本高，钛的回收率较低而没有被有效使用和推广。发明内容[0004]本发明的目的是提供一种采用Si粉和含钛高炉渣作为原料的制备金属间化合物Ti5Si3的方法，所要解决的是含钛高炉渣无法有效利用的问题。[0005]为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：[0006]一种含钛高炉渣硅热法提钛工艺方法，其特征在于以Si粉和含钛高炉渣(质量百分比为：CaO27.25％-28.06％，SiO223.64％-25.26％，TiO220.27％-24.45％，Al2O311.3