真空碳热还原—酸浸联合工艺制备碳化钛研究

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1、真空碳热还原-酸浸联合工艺制备碳化钛研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：许宇宙指导教师：扈玫珑副教授专业：冶金工程学科门类：工学重庆大学材料科学与工程学院二O一五年四月PreParationofTiCbyVacuumCarbothermalReductioninVacuumandAcidLeachingAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringbyXuYuzhouSupervisedbyA.P.Hu

2、MeilongSpecialty:MetallurgicalEngineeringCollegeofMaterialsScienceandEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要TiC熔点高、硬度好、化学稳定性好，广泛应用于切削模具、金属陶瓷，耐热合金和硬质合金，我国钒钛磁铁矿高炉冶炼工艺使得原矿中超过50%的钛资源进入炉渣中（TiO2含量22%-25%），常称之为含钛型高炉渣，是我国特有的含钛高炉渣，是一种具有利用价值的二次钛资源，但自上世纪70年代实现钒钛磁铁矿高

3、炉渣冶炼以来，这种有价二次资源一直未实现工业化利用，堆积量超过7000万吨，且现在每年仍有350万吨到400万吨的产量，造成钛资源极大浪费的同时，带来了严重的环保压力，本研究提出真空碳热还原联合酸浸新工艺，进行含钛高炉渣制备TiC的基础研究，拟通过本论文的研究,获得硅钛分离，降低二次污染，获得TiC的理论基础和优化实验条件。为我国含钛高炉渣高效综合利用提供实验研究基础。主要结论如下：①炉渣成分为五种主要氧化物组成时（CaO-SiO2-MgO-Al2O3-TiO2）：TiO2被C还原生成TiC的过程中，有着众多的中间产物的生成，在常压下1000℃以下，Ti3O5,Ti2O3,T

4、iO中间产物先于TiC生成。随着温度升高和压力减小，TiC更容易得到。常压和真空下，CaO和Al2O3难还原，反应温度高；常压下，SiO2和MgO还原难度大，但随着真空度的增加，可实现SiO2到SiO，MgO到Mg的还原。②炉渣成分为四种主要化合物时（CaTiO3，CaFe(SiO3)2，CaMg(SiO3)2和3MgAl2O4）：还原难易程度CaTiO3

5、成CaO,Fe和SiO，10Pa压力下，还原温度低于1300℃。CaMg(SiO3)2碳热还原也会随着压力的降低逐渐被还原而得到CaO，Mg,SiO。MgAl2O4被C还原生成Mg和Al相对较难。③含钛高炉渣还原产物优势区图结果表明：可通过调节体系氧分压和温度得到纯度TiC区域，且TiC会随着温度的升高和压力的降低，稳定存在区间持续变大。SiC和TiC共同的稳定存在区间会随着温度的升高而变大，随着压力的降低而减小。④常压、保护性气氛条件下，含钛高炉渣还原难度大。现场渣经高能球磨后再真空碳热还原，可得到TiC产物，但能耗较高。⑤一定粒度的含钛高炉渣在合适的真空度、还原温度及渣碳

6、质量比条件下，真空碳热还原还原后，经进一步酸浸处理后，可得到纯TiC.关键词：真空，碳热还原，碳化钛，含钛高炉渣，酸浸I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTTiCarewidelyusedinrefractorymaterialsandcuttermaterialsforitshighstrength,wearingresistancerefractorymaterialsandcuttermaterialsforitshighstrength,wearingresistance.About50%oftheTicomponentintheorewasseparated

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