一种基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法

摘要

一种基于铝热自蔓延-喷吹深度还原制备金属钛的方法，属于金属钛冶炼技术领域。采用铝热自蔓延还原工艺还原金红石或高钛渣得到高温熔体；然后将得到高温熔体在中频感应炉中进行保温熔炼分离，形成上层为氧化铝基熔渣层，下层为金属钛熔体层；以底吹方式向氧化铝基熔渣层喷吹CaF₂-CaO预熔渣，进行渣洗精炼，然后通过惰性载气携带以底吹的方式向高温金属钛熔体层中喷吹高温钙蒸汽或高温镁蒸汽，偏心机械搅拌，进行深度还原精炼；最后将高温熔体冷却至室温除去上部的熔炼渣，得到金属钛。本发明方法实现了金属钛的低成本、短流程制备，制备出的金属钛中氧被彻底脱除，具有流程短、能耗低、操作简单等优点。

主权项

一种基于铝热自蔓延‑喷吹深度还原制备金属钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：物料预处理将金红石或高钛渣：铝粉：造渣剂：KClO₃，按质量比1.0∶(0.50～0.54)∶(0.15～0.25)∶(0.20～0.25)分别称量；其中：金红石或高钛渣，粒度≤1000μm；铝粉粒度≤5mm；造渣剂粒度≤2mm；KClO₃粒度≤2mm：造渣剂为以下两种中的一种：(1)按质量比10～25％的CaF₂，余量为CaO；(2)按质量比10～25％的CaF₂，5～10％的Na₂O，余量为CaO；将金红石或高钛渣，在550～700℃焙烧12～36h；造渣剂混合均匀后，在250～400℃焙烧8～16h；KClO₃在150～200℃干燥18～32h；步骤2：铝热自蔓延还原将物料混合均匀，放在自蔓延反应炉内，用镁粉点燃引发自蔓延反应得到高温熔体；步骤3：电磁场作用下的熔分将高温熔体通过高温导流管直接转移到到中频感应炉中，同时启动电磁感应加热进行保温熔炼分离，保温温度1700～1900℃，保温时间5～10min，形成上层为氧化铝基熔渣层，下层为金属钛熔体层；步骤4：熔渣喷吹还原精炼放掉上层50％的氧化铝基熔渣后，进行偏心机械搅拌，搅拌转速50～120rpm，同时向氧化铝基熔渣层喷吹CaF₂‑CaO预熔渣，进行渣洗熔炼，CaF₂‑CaO预熔渣的质量为相对于未放渣前上层氧化铝基熔渣层质量的5～10％，喷吹后停止偏心机械搅拌，保温10～30min；然后，进行偏心机械搅拌，搅拌转速50～120rpm，同时采用惰性气体携带强还原剂，向金属钛熔体层喷吹，进行深度还原精炼，喷吹时间为10～30min，喷吹时惰性气体的流量为5～20L/min，其中，强还原剂及其用量为以下两种中的一种：(1)强还原剂为金属钙高温蒸汽，喷吹量为金红石或高钛渣的质量的10～15％；(2)强还原剂为金属镁高温蒸汽，喷吹量为金红石或高钛渣的质量的5～10％；步骤5：停止偏心机械搅拌，将高温熔体冷却至室温，除去上部的熔炼渣，得到金属钛。