鈦鐵礦碳熱還原-氮化制備富鈦料的基礎(chǔ)研究.pdf

1、攀西地區(qū)具有豐富的鈦資源，由于通過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，對碳熱還原-氮化法制備TiN、TiC以及Ti-C-N體系的富鈦料進行了系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究。
　　首先，對鐵鐵礦可能發(fā)生的碳氮化還原反應(yīng)進行了熱力學、配碳量及平衡組分等

2、理論分析。然后，通過造球?qū)嶒炑芯苛蒜佽F礦內(nèi)配碳球團造球工藝，得出了最佳造球工藝參數(shù)。并且，運用X射線衍射儀、光學顯微鏡等測試方法，系統(tǒng)地研究了鈦鐵礦碳熱還原-氮化過程中溫度、保溫時間、氮氣流速、配碳量等對氮化過程的影響。最后，采用數(shù)值模擬法分析了整個氮化反應(yīng)系統(tǒng)，研究了不同氮氣流量下反應(yīng)器內(nèi)部溫度場的分布情況以及氮氣流量對溫度場的影響。
　　研究表明，通過FeTiO3內(nèi)配碳高溫還原氮化過程熱力學和平衡組分等分析得出：FeTiO3內(nèi)

3、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，此溫度下同時會發(fā)生FeTiO3→TiO2→Ti3O5→TiN；
　　鈦鐵礦內(nèi)配碳造球?qū)嶒炑芯康贸觯衡佽F礦內(nèi)配造球工藝對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

4、驗研究得出：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TiN(C)體系中占主要部分。隨著保溫時間延長，鈦鐵礦中Ti被還原更徹底，同時生成的TiN(C)隨保溫時間延長，N原子在碳氮化體系中的含量增高。氮氣流速從0.085m/s到0.17m/s時，鈦鐵礦碳氮化效果明顯變好，氮氣流速增加到0.21m/s時，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，還原氮化