过共晶Ti-Si合金熔体电磁定向凝固过程实验和数值模拟

王均鹏，马文会，朱奎松，刑爱民，吕国强

(1.昆明理工大学 省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室，云南 昆明650093；2.昆明理工大学 真空冶金国家工程实验室，云南 昆明 650093； 3.昆明理工大学 冶金与能源工程学院，云南 昆明 650093；4.攀枝花学院，四川 攀枝花617000； 5.云南能投化工有限责任公司，云南 昆明 650093)

0 引 言

随着攀枝花地区钒钛磁铁精矿的不断开发利用，该地区累积了大量的高钛型高炉渣，其主要成分包括TiO2、SiO2、CaO、Al2O3、MgO等，炉渣基体矿物由钙钛矿和钛透辉石等组成[1-2].目前，高钛型高炉渣主要用于建筑材料制备，如矿渣砂、复合微粉、彩色路面砖等，高炉渣处理量与新增量持平，且造成渣中钛元素的浪费[3].为此，国内外学者对高钛高炉渣提钛展开了许多研究，如高钛型高炉渣改性-选择性富集钛钙矿、高温碳化-低温氯化工艺、湿法冶金(酸法和碱法)、高钛型高炉渣制备合金.但高钛型高炉渣改性-选择性富集钛钙矿工艺的钛回收率低、成本高等问题限制了其发展.高温碳化-低温氯化工艺大型化设备结构复杂、电耗高、氯化残渣难应用等造成投资大、推广受限.湿法冶金工艺在应用过程中面临着废酸和废碱等潜在的二次污染问题.高钛型高炉渣经过金属热还原可成功制备得到高硅钛硅合金，但由于高硅钛硅合金目前仅用于转炉炼钢的脱氧剂或合金剂，用量较少且附加值较低，因此需要迫切寻找高硅钛硅合金高效利用途径.Zhu等[4]通过电磁定向凝固的方法成功从高硅钛硅合金熔体中分离出初晶Si和Ti-Si合金.初晶Si进一步精炼提纯后有望作为太能级多晶硅的生产原料；……