真空碳熱還原—酸浸聯(lián)合工藝制備碳化鈦研究

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1、真空碳熱還原-酸浸聯(lián)合工藝制備碳化鈦研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（學(xué)術(shù)學(xué)位）學(xué)生姓名：許宇宙指導(dǎo)教師：扈玫瓏副教授專業(yè)：冶金工程學(xué)科門類：工學(xué)重慶大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二O一五年四月PreParationofTiCbyVacuumCarbothermalReductioninVacuumandAcidLeachingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringbyXuYuzhouSupervisedbyA.P.Hu

2、MeilongSpecialty:MetallurgicalEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2015重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要摘要TiC熔點(diǎn)高、硬度好、化學(xué)穩(wěn)定性好，廣泛應(yīng)用于切削模具、金屬陶瓷，耐熱合金和硬質(zhì)合金，我國(guó)釩鈦磁鐵礦高爐冶煉工藝使得原礦中超過50%的鈦資源進(jìn)入爐渣中（TiO2含量22%-25%），常稱之為含鈦型高爐渣，是我國(guó)特有的含鈦高爐渣，是一種具有利用價(jià)值的二次鈦資源，但自上世紀(jì)70年代實(shí)現(xiàn)釩鈦磁鐵礦高

3、爐渣冶煉以來，這種有價(jià)二次資源一直未實(shí)現(xiàn)工業(yè)化利用，堆積量超過7000萬噸，且現(xiàn)在每年仍有350萬噸到400萬噸的產(chǎn)量，造成鈦資源極大浪費(fèi)的同時(shí)，帶來了嚴(yán)重的環(huán)保壓力，本研究提出真空碳熱還原聯(lián)合酸浸新工藝，進(jìn)行含鈦高爐渣制備TiC的基礎(chǔ)研究，擬通過本論文的研究,獲得硅鈦分離，降低二次污染，獲得TiC的理論基礎(chǔ)和優(yōu)化實(shí)驗(yàn)條件。為我國(guó)含鈦高爐渣高效綜合利用提供實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下：①爐渣成分為五種主要氧化物組成時(shí)（CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2）：TiO2被C還原生成TiC的過程中，有著眾多的中間產(chǎn)物的生成，在常壓下1000℃以下，Ti3O5,Ti2O3,T

4、iO中間產(chǎn)物先于TiC生成。隨著溫度升高和壓力減小，TiC更容易得到。常壓和真空下，CaO和Al2O3難還原，反應(yīng)溫度高；常壓下，SiO2和MgO還原難度大，但隨著真空度的增加，可實(shí)現(xiàn)SiO2到SiO，MgO到Mg的還原。②爐渣成分為四種主要化合物時(shí)（CaTiO3，CaFe(SiO3)2，CaMg(SiO3)2和3MgAl2O4）：還原難易程度CaTiO3

5、成CaO,Fe和SiO，10Pa壓力下，還原溫度低于1300℃。CaMg(SiO3)2碳熱還原也會(huì)隨著壓力的降低逐漸被還原而得到CaO，Mg,SiO。MgAl2O4被C還原生成Mg和Al相對(duì)較難。③含鈦高爐渣還原產(chǎn)物優(yōu)勢(shì)區(qū)圖結(jié)果表明：可通過調(diào)節(jié)體系氧分壓和溫度得到純度TiC區(qū)域，且TiC會(huì)隨著溫度的升高和壓力的降低，穩(wěn)定存在區(qū)間持續(xù)變大。SiC和TiC共同的穩(wěn)定存在區(qū)間會(huì)隨著溫度的升高而變大，隨著壓力的降低而減小。④常壓、保護(hù)性氣氛條件下，含鈦高爐渣還原難度大?，F(xiàn)場(chǎng)渣經(jīng)高能球磨后再真空碳熱還原，可得到TiC產(chǎn)物，但能耗較高。⑤一定粒度的含鈦高爐渣在合適的真空度、還原溫度及渣碳

6、質(zhì)量比條件下，真空碳熱還原還原后，經(jīng)進(jìn)一步酸浸處理后，可得到純TiC.關(guān)鍵詞：真空，碳熱還原，碳化鈦，含鈦高爐渣，酸浸I重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文英文摘要ABSTRACTTiCarewidelyusedinrefractorymaterialsandcuttermaterialsforitshighstrength,wearingresistancerefractorymaterialsandcuttermaterialsforitshighstrength,wearingresistance.About50%oftheTicomponentintheorewasseparated

7、fromironandconcentratedintothemoltenslaginblastfurnaceprocess.Theslagcontains22–25%TiO2soitisahightitaniumslag.Untilnow,morethansixtymilliontonshightitaniumslagwascumulatednearJinshariver,andthreemillionandfivehundredtofourmillionthousandtonswasproducede