【摘要】：攀西地區(qū)具有豐富的鈦資源,由于通過(guò)選礦得到的鈦鐵礦精礦品位低,Ca、Mg含量高,不能作為氯化法生產(chǎn)鈦白的原料。碳熱還原-氮化法制備的富鈦料在氯化工藝上能顯著降低氯化溫度、節(jié)約生產(chǎn)成本,保證整個(gè)氯化工藝順行,能較好地滿足氯化法生產(chǎn)鈦白的原料要求。本課題以攀枝花鈦鐵礦為原料,對(duì)碳熱還原-氮化法制備TiN、TiC以及Ti-C-N體系的富鈦料進(jìn)行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。首先,對(duì)鐵鐵礦可能發(fā)生的碳氮化還原反應(yīng)進(jìn)行了熱力學(xué)、配碳量及平衡組分等理論分析。然后,通過(guò)造球?qū)嶒?yàn)研究了鈦鐵礦內(nèi)配碳球團(tuán)造球工藝,得出了最佳造球工藝參數(shù)。并且,運(yùn)用X射線衍射儀、光學(xué)顯微鏡等測(cè)試方法,系統(tǒng)地研究了鈦鐵礦碳熱還原-氮化過(guò)程中溫度、保溫時(shí)間、氮?dú)饬魉�、配碳量等�?duì)氮化過(guò)程的影響。最后,采用數(shù)值模擬法分析了整個(gè)氮化反應(yīng)系統(tǒng),研究了不同氮?dú)饬髁肯路磻?yīng)器內(nèi)部溫度場(chǎng)的分布情況以及氮?dú)饬髁繉?duì)溫度場(chǎng)的影響。研究表明,通過(guò)FeTiO3內(nèi)配碳高溫還原氮化過(guò)程熱力學(xué)和平衡組分等分析得出:FeTiO3內(nèi)配碳高溫還原氮化制備TiN的路徑為FeTiO3→TiO2→Ti3O5→TiN,溫度控制在1250℃以下。制備TiC的路徑為FeTiO3→TiO2→TiC,溫度控制在1200℃左右,此溫度下同時(shí)會(huì)發(fā)生FeTiO3→TiO2→Ti3O5→TiN;鈦鐵礦內(nèi)配碳造球?qū)嶒?yàn)研究得出:鈦鐵礦內(nèi)配造球工藝對(duì)成球影響因素最大的是PVA濃度。最佳造球工藝參數(shù)為PVA濃度為0.4%,加水量為4%,成球壓力為5MPa;鈦鐵礦碳熱-氮化實(shí)驗(yàn)研究得出:在反應(yīng)初始階段基本上是由TiO2生成TiC為主,C原子的含量在Ti N(C)體系中占主要部分。隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng),鈦鐵礦中Ti被還原更徹底,同時(shí)生成的TiN(C)隨保溫時(shí)間延長(zhǎng),N原子在碳氮化體系中的含量增高。氮?dú)饬魉購(gòu)?.085m/s到0.17m/s時(shí),鈦鐵礦碳氮化效果明顯變好,氮?dú)饬魉僭黾拥?.21m/s時(shí),體系中Fe2TiO5的還原受到抑制。并且,配碳量的增加能夠明顯提高Fe2TiO5的還原,配碳量增加至3.0時(shí),還原氮化產(chǎn)物TiN(C)中Ti和C的含量增加,但產(chǎn)物中N的含量明顯減少;鈦鐵礦碳熱還原-氮化制備富鈦料的數(shù)值模擬得出:在氮化實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,氮?dú)饬魉龠^(guò)大對(duì)整個(gè)坩堝內(nèi)部氮?dú)夥植家约白杂闪鲃?dòng)區(qū)域有較大的影響,導(dǎo)致局部區(qū)域氮?dú)鉂舛炔蛔?氮化效果不理想;在氮?dú)飧咚賲^(qū)域,以入口位置為中心,一定直徑的圓形區(qū)域(直徑大小由流速確定)存在明顯的低溫區(qū),溫度由內(nèi)向外增加,隨著反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行,整個(gè)坩堝內(nèi)部溫度場(chǎng)都會(huì)受到氮?dú)膺M(jìn)入而降低。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TQ134.11
【圖文】：

鈦鐵精礦與焦炭(或其他固體還原劑)一起在電加熱到 1650℃以上的高溫，使鈦鐵精礦中鐵氧在渣中富集，從而鈦與鐵進(jìn)行液態(tài)分離得到高生產(chǎn)工藝流程如圖 1.1 所示。

課題研究的技術(shù)路線

體現(xiàn)在 TiO2的還原為低價(jià)氧化物，在反應(yīng)溫度為 1154℃之前以氧化物主要還原歷程隨溫度變化關(guān)系為：FeTiO3→TiO2→Ti3O5應(yīng)2-7可知溫度為1089℃，F(xiàn)eTiO3可以直接與C和N2發(fā)生反應(yīng)進(jìn)一步升高即反應(yīng)溫度達(dá)到 1154℃之后，F(xiàn)eTiO3可以直接生成88℃時(shí)，此時(shí) FeTiO3-N2-C 體系可能還存在鈦氧化物直接還原可知：鈦鐵礦中主要的物相為 FeTiO3，在氮?dú)鈿夥諚l件下，F(xiàn)eT溫度變化，從熱力力學(xué)角度出發(fā)，存在多條路徑，因此碳氮學(xué)主要物相碳氮化反應(yīng)為后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提供一定的理論支撐斷提供依據(jù)。根據(jù)上述分析可知，F(xiàn)eTiO3-N2-C 體系不同溫度。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2781254