專利名稱：含鈦添加劑的制作方法
含4太添加劑
本發(fā)明的主題是含鈦添加劑，其生產(chǎn)方法及其用途。 長久以來，已經(jīng)知道了含鈦添加劑在冶金工藝中的用途。關(guān)于這一 點(diǎn)，含鈦添加劑的作用是基于形成在生鐵中具有取決于溫度的溶解性的
耐高溫和耐磨的Ti(C， N)化合物。如果低于溶解度界限，特別是在由于 向外熱發(fā)散提高導(dǎo)致的有缺陷的爐缸區(qū)(Gestellbereich)中會(huì)有這種情 況，則從生鐵中析出Ti(C, N)化合物，其在砌磚較大程度磨損的區(qū)域沉 積，進(jìn)而導(dǎo)致真正的"熱修復(fù)作用"。
為此目的，各種含鈦材料用于冶金工藝中，或者用于生產(chǎn)產(chǎn)品。現(xiàn) 有技術(shù)中所使用的含鈦添加劑通常是含鈦材料。
因此，例如，冶金工業(yè)中已知4吏用來自Ti02生產(chǎn)中的殘?jiān)?Ti02 剩余物)作為含鈦添加劑。由Ti02殘?jiān)推渌镔|(zhì)構(gòu)成的含鈦添加劑被 公開在DE-C-4419816中。
DE-C-19705996公開了生產(chǎn)含Ti02添加劑的方法。在這種情況中， 在200 130CTC下對(duì)Ti02殘?jiān)丸F或鐵化合物的混合物進(jìn)行熱處理。這 種技術(shù)教導(dǎo)的缺點(diǎn)是Ti02殘?jiān)吞砑觿┰诿恳磺樾沃械钠渌M分的復(fù) 雜的計(jì)量和混合。
EP-A-0 611 740公開了來自Ti02生產(chǎn)中的殘?jiān)?Ti〇2殘?jiān)?和其 它組分作為含鈦添加劑用于提高熔爐耐火爐襯(Ausmauerung)的耐久性 的用途。關(guān)于這一點(diǎn)，從殘?jiān)詮?fù)雜的方法生產(chǎn)含Ti02的模制體例如煤 磚、小球或顆粒。然而，這些產(chǎn)品非常粗糙，和在冶金工藝中以及對(duì)于 生產(chǎn)產(chǎn)品不能被使用，或者僅能夠得到差的結(jié)果。
此外，已知直接將細(xì)碎的含鈦添加劑注入到爐缸區(qū)中。將含鈦添加 劑注入到爐缸區(qū)中具有 一 系列優(yōu)點(diǎn)
-在爐襯的損傷點(diǎn)或者待保護(hù)區(qū)的緊鄰處實(shí)現(xiàn)引入；因此可以以靶 向方式并以低濃度使用含鈦物質(zhì)；
-作用時(shí)間更短，特別是在爐壁中出現(xiàn)熱點(diǎn)時(shí)；
-不會(huì)在高爐爐身中出現(xiàn)含鈦物質(zhì)的沉積物；
-因?yàn)槎?02含量較低，因此使用量較小和轉(zhuǎn)化成Ti(C, N)化合物 的轉(zhuǎn)化率較高導(dǎo)致了爐渣質(zhì)量提高，進(jìn)而導(dǎo)致毫無問題的爐渣的銷售問題。
還已知塊鈦鐵礦(鈦鐵礦結(jié)構(gòu)FeTi03)可以用作所需的鈦的天然 來源，以降低在高爐中的磨損。
鈦礦石鈦鐵礦(具有式FeTi〇3的礦物)被用作生產(chǎn)二氧化鈦的起始 材料。對(duì)于該目的，鈦鐵礦還與鈦礦石金紅石(Ti02)組合^^用。
鈦鐵礦礦石的開采是在露天采礦中實(shí)現(xiàn)的。關(guān)于這一點(diǎn)，首先將礦 石破碎成尺寸為大約12mm的小塊，接著磨成細(xì)粉末。以復(fù)雜的方法分 離礦石中所包含的雜質(zhì)。在已經(jīng)分離脈石之后，從礦石獲得了鈦鐵礦濃 縮物，其中二氧化鈦含量為大約50重量％ (由總鈦含量計(jì)算)。(除非 以其它方式說明，在后面談及以重量％為單位的二氧化鈦含量時(shí)，其在 本發(fā)明中含義是由總鈦含量計(jì)算的含量)。
此外，富含二氧化鈦的爐渣被用作獲得二氧化鈦的原材料。在這種
情況中，在礦床中對(duì)鈦鐵礦進(jìn)行開采和粉碎。隨后，將磨碎的礦石與煤 混合，并在電弧爐中進(jìn)行熔化。這樣產(chǎn)生了高品質(zhì)鐵(QualMtseisen)。 在該工藝中產(chǎn)生的富含二氧化鈦的爐渣例如所謂的索雷爾(Sorel)爐渣， 能夠含有最高90重量％的二氧化鈦(由總鈦含量計(jì)算)。
與合成的含鈦材料不同，天然的含鈦材料由于它們的粗糙性 (Grobstiickigkeit)或者缺乏細(xì)粒度，而不適合或者〗叉有時(shí)候和僅以差 的結(jié)果適合用于冶金工藝，用于耐火材料，用于注入到冶金爐中以提高 爐襯的耐久性，用于注入到鋼生產(chǎn)中的爐渣泡沫中，用于出鐵口物料中， 用于碳(Kohle-)/石墨電極中，用作建筑材料的添加劑，用于碳/石墨磚， 用于碳/石墨填實(shí)物料，用于碳結(jié)合產(chǎn)品，作為催化劑。這些天然原材料 顆粒的缺乏細(xì)粒度和有角的結(jié)構(gòu)是由于它們?cè)谑褂弥械难心バ再|(zhì)而產(chǎn) 生的，例如在被吹進(jìn)高爐時(shí)，在吹塑模具中導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕(侵蝕；磨 損…)，導(dǎo)致不可能長期使用。在生產(chǎn)產(chǎn)品的情況中，如果使用天然含 鈦材料，則因?yàn)樗鼈兊拇植谛曰蛘呷狈?xì)粒度而導(dǎo)致反應(yīng)速度不足，并 導(dǎo)致不能令人滿意的結(jié)果。因此，以這種形式存在的天然含鈦材料不能 用作本發(fā)明意義中的含鈦添加劑。
本發(fā)明的目的是提供天然基礎(chǔ)上的含鈦添加劑。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的是提供基于富含丁102的爐渣的含鈦添加劑。
在本發(fā)明中"含鈦添加劑，，被理解為細(xì)顆粒含鈦添加劑，其能夠在產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中存在的適當(dāng)反應(yīng)參與物形成耐高溫和耐磨的鈦化合
物，例如鈦酸鋁、鈦酸鎂、Ti(C， N)化合物或這些化合物的混合物。本 發(fā)明中"天然基礎(chǔ)上"的含義表示含鈦添加劑的含鈦部分最高100%由天 然含鈦材料構(gòu)成。
特別地，本發(fā)明的目的是提供這些含鈦添加劑.
用于冶金工藝中，
用于耐火材料中，
參用于注入到冶金爐中，以提高爐襯的耐久性，
用于鋼生產(chǎn)中，
用于在鋼生產(chǎn)中形成爐渣泡沫，
用于出鐵口物料中，
，用于噴射料、流槽料和/或修復(fù)料，
用于碳/石墨電極中，
用作建筑材料的添加劑，
,用于碳/石墨磚中，用于碳/石墨填實(shí)物料中，用于碳結(jié)合產(chǎn)品中，
和
作為催化劑。
根據(jù)本發(fā)明，該目的是通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征獲得的。優(yōu)選的改 進(jìn)方案在從屬權(quán)利要求中描述。
根據(jù)本發(fā)明，以適當(dāng)?shù)姆绞剑瑢⒑伈牧线M(jìn)行微粉化?？梢栽诶?銷盤式研磨機(jī)(Stiftmiihle ) 、 Coloplex研磨機(jī)、Zirkoplex研磨機(jī)、蒸 汽或噴氣式研磨機(jī)或球磨機(jī)中或者在研磨干燥機(jī)(Mahltrockner )中實(shí) 現(xiàn)微粉化。以這種方式獲得的含鈦材料細(xì)度100%低于5mm，優(yōu)選低于 2 mm,特別優(yōu)選低于0.5mm，非常特別優(yōu)選低于0.2 mm。根據(jù)本發(fā)明， 平均粒度優(yōu)選為0.01 |nm 2，000 非常特別優(yōu)選O.l |am l,000 nm。這 樣獲得的材料適合作為本發(fā)明中的含鈦添加劑。
鈦礦石、富含二氧化鈦的爐渣或者這些材料以任何組合的混合物可 以用作含鈦起始材料。
用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的含鈦添加劑的鈦礦石和富含二氧化鈦的爐 渣含有15 95重量％,優(yōu)選25 90重量。/。的TiO2(由總鈦含量計(jì)算)。脈 石可以以未精煉的形式或者在分離雜質(zhì)和脈石之后來生產(chǎn)含鈥添加劑。
根據(jù)本發(fā)明的添加劑含有20 98重量％,優(yōu)選25~95重量％,特別
7優(yōu)選30 95重量％,非常特別優(yōu)選40-90重量％的Ti〇2 (由總鈦含量計(jì)算)。
除了選自鈦礦石和/或富含二氧化鈦的爐渣的含鈦材料外，此外，根 據(jù)本發(fā)明的添加劑可以還可以含有合成的含二氧化鈦的材料。
根據(jù)本發(fā)明提供的合成的含二氧化鈦的材料含有20 100重量％，優(yōu) 選30 100重量％的Ti02(由總鈦含量計(jì)算)。
其中，合成的含二氧化鈦的材料可以選自下面列出的材料或其混合
物
-來自二氧化鈦生產(chǎn)時(shí)的中間產(chǎn)物、關(guān)聯(lián)產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物。其中， 這些材料既可以來自根據(jù)硫酸鹽方法的二氧化鈦的生產(chǎn)，也可以來自根 據(jù)氯化物方法的二氧化鈦的生產(chǎn)?？梢詮倪\(yùn)行的Ti02生產(chǎn)中排出中間產(chǎn) 物和關(guān)聯(lián)產(chǎn)物。
-來自二氧化鈦生產(chǎn)的剩余物。因此，這些材料既可以來自根據(jù)硫 酸鹽方法的二氧化鈦的生產(chǎn)，也可以來自根據(jù)氯化物方法的二氧化鈦的 生產(chǎn)；如果必要，在用于生產(chǎn)含鈦添加劑之前，這些材料可以被預(yù)處理， 例如通過中和、洗滌和/或預(yù)干燥。
-來自化學(xué)工業(yè)的剩余物，例如來自含Ti02的催化劑，進(jìn)而，例如 來自DENOX催化劑。
合成的含二氧化鈦的材料可以以粉末、濾餅、糊或懸浮液的形式使用。
通過混合含鈦材料生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的添加劑。 此外，可以對(duì)含鈦材料進(jìn)行溫度處理。
優(yōu)選，將干燥用作溫度處理，特別優(yōu)選在100 1200。C之間的溫度下干燥。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還設(shè)想了，首先將含鈦材料分開地微粉化，接著 在混合器中依應(yīng)用以期望的比例混合。此外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)想，首先將 含鈦材料混合，接著依應(yīng)用在溫度處理后粉末化。
根據(jù)預(yù)定用途，根據(jù)本發(fā)明的含鈦添加劑可以含有額外的輔助物質(zhì) 和/或添加劑例如煤、還原性碳和/或金屬氧化物，進(jìn)而例如氧化鐵。
根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的添加劑
用于冶金工藝中，
用于耐火材料中， 用于注入到冶金爐中，以提高熔爐襯的耐久性， 用于鋼生產(chǎn)中，
用于在鋼生產(chǎn)中形成爐渣泡沫， 用于出鐵口物料中，
用于噴射料、流槽料和/或修復(fù)料中，
用于碳/石墨電極中，
用作建筑材料的添加劑，
用于生產(chǎn)碳/石墨磚，碳/石墨填實(shí)物料，碳結(jié)合產(chǎn)品，和 作為催化劑。
權(quán)利要求
1.含鈦添加劑，其特征在于，其含有含鈦材料，所述含鈦材料能夠在加工或者生產(chǎn)產(chǎn)品的過程中與這些過程中所含有的反應(yīng)參與物、或者與在產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中存在的適當(dāng)反應(yīng)參與物形成耐高溫和耐磨的鈦化合物，例如鈦酸鋁、鈦酸鎂、Ti(C，N)化合物或這些化合物的混合物，其中所述含鈦材料至少部分由天然的細(xì)顆粒含鈦材料和/或部分由富含TiO2的細(xì)顆粒爐渣構(gòu)成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的含鈦添加劑，其特征在于單獨(dú)或者作為混合 物使用含鈦礦石、含鈦爐渣作為天然含鈦材料，并且所述含鈦添加劑視 需要含有合成的含鈦材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的含鈦添加劑，其特征在于，其含有含鈦 礦石和合成的含鈦材料作為含鈦材料。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的含鈦添加劑，其特征在于，其含有富含 Ti02的爐渣以及合成的含鈦材料作為含鈦材料.
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2的含鈦添加劑，其特征在于，其含有含鈦 礦石，富含Ti02的爐渣以及合成的含鈦材料作為含鈦材料.
6. 根據(jù)權(quán)利要求1 5的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，所述含鈦礦石是鈦鐵礦、金紅石，和所述含鈦的爐渣是索雷爾爐渣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，所述含鈦材料含有15~95重量％,優(yōu)選25 90重量％的丁102，和所 述合成的含鈦材料含有20~100重量％,優(yōu)選30~100重量％的Ti02 (由 總鈦含量計(jì)算)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1 7的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，其含有20 98重量％,優(yōu)選25 95重量％,特別優(yōu)選30 95重量％， 非常特別優(yōu)選40 90重量％的Ti02 (由總鈦含量計(jì)算)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1 8的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，所述合成的含鈦材料選自下列材料的至少一種，或其混合物-來自二氧化鈦生產(chǎn)的中間產(chǎn)物、關(guān)聯(lián)產(chǎn)物和/或最終產(chǎn)物，在該情 況中，這些材料既可以來自根據(jù)硫酸鹽方法的二氧化鈦的生產(chǎn)，也可以 來自根據(jù)氯化物方法的二氧化鈦的生產(chǎn)，并可以從運(yùn)行的Ti02生產(chǎn)中排 出中間產(chǎn)物和關(guān)聯(lián)產(chǎn)物；-來自二氧化鈦生產(chǎn)的剩余物或其混合物，在該情況中，這些材料既可以來自根據(jù)硫酸鹽方法的二氧化鈦的生產(chǎn)，也可以來自根據(jù)氯化物方法的二氧化鈦的生產(chǎn)；-來自化學(xué)工業(yè)的含鈦剩余物。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1 9的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，其還含有選自物質(zhì)煤、還原性碳和/或金屬氧化物的其它添加劑，其 中優(yōu)選氧化鐵作為金屬氧化物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1 10的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，其細(xì)度100%低于5mm,優(yōu)選低于2 mm，特別優(yōu)選低于0.5 mm, 非常特別優(yōu)選低于0.2 mm。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1~11的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的含鈦添加劑，其特征在 于，成分的平均粒度優(yōu)選為0.01 ^m 2,000 )iim,非常特別優(yōu)選0.1 ,~1，000 |um。
13. 用于生產(chǎn)權(quán)利要求1 12至少一項(xiàng)所述的含鈦添加劑的方法，其 特征在于，將所述含鈦材料和視需要的所述添加劑混合，并以適當(dāng)?shù)姆?式微粉化。
14. 用于生產(chǎn)權(quán)利要求1 12至少一項(xiàng)所述的含鈦添加劑的方法， 其特征在于，分開地將所述含鈦材料微粉化，接著在混合器中，視需要 在添加添加劑的條件下，以依應(yīng)用期望的比例進(jìn)行混合。
15. 用于生產(chǎn)權(quán)利要求1 12至少一項(xiàng)所述的含鈦添加劑的方法， 其特征在于，首先將含鈦材料混合，和視需要在加入添加劑之后，接著 依應(yīng)用微粉化。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13~15的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的方法，其特征在于， 所述含鈦材料在混合之前或之后被溫度處理，優(yōu)選千燥。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13 16的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的方法，其特征在于， 在100 1200。C的溫度下進(jìn)行溫度處理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13~17的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的方法，其特征在于， 以未精煉的形式使用所述鈦礦石。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13 18的一項(xiàng)或者更多項(xiàng)的方法，其特征在于， 所述鈦礦石在其使用之前去除雜質(zhì)和/或脈石。
20. 權(quán)利要求1 12中至少一項(xiàng)的含鈦添加劑在下列中的用途 在冶金工藝中；在耐火材料中；用于注入到冶金爐中，以提高爐襯的耐久性；在鋼生產(chǎn)中；用于在鋼生產(chǎn)中形成爐渣泡沫；在出鐵口物料中；在噴射料、流槽料和/或修復(fù)料中；在碳/石墨電極中；用作建筑材 料的添加劑；用于生產(chǎn)碳磚/石墨磚；用于生產(chǎn)碳/石墨填實(shí)物料，用于 生產(chǎn)碳結(jié)合產(chǎn)品；和作為催化劑。
全文摘要
本發(fā)明的主題是含鈦添加劑，其生產(chǎn)方法及其用途。
文檔編號(hào)C21B7/06GK101600668SQ200780036816
公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2007年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者D·阿米扎德-阿斯?fàn)?申請(qǐng)人:薩克特本化學(xué)有限責(zé)任公司