Доменное пр-во
Электрометаллургия
Конвертерное пр-во
Разливка стали
Популярные материалы

Технология производства ферротитана FeTi

Наибольшее распространение получил алюмотермический метод производства ферротитана.

Восстановление основных окислов титанового концентрата алюминием протекает по следующим реакциям:

  • TiO2 + 4/3Al = Ti + 2/3Al2О3;
  • qok = 2,49 Мдж/кг (596) ккал/кг;

  • SiO2 + 4/3Al = Si + 2/3Al2O3;
  • qok =4,07 МДж/кг (973 ккал/кг);

  • 2 FeO + 4/3Al = 2Fe + 2/Al2O3;
  • qok = 4,00 МДж/кг (956 ккал/кг);

  • 2/3Fe2O3 + 4/3Al = 4/3Fe + 2/3Al2O3;
  • qok = 5,36 МДж/кг (1280 ккал/кг).

Для нормального протекания алюминотермического процесса производства ферротитана требуется чтобы удельная теплота процесса составляла 2,55—2,60 МДж/кг (610—620 ккал/кг), что достигается соответствующим составом шихты и ее нагревом, в результате чего повышается удельная теплота процесса приблизительно на 125,6 кДж/кг (30 ккал/кг) на каждые 100° С подогрева.

В процессе производства ферротитана происходит растворение титана в железе и образование соединений титана с алюминием и кремнием, что способствует развитию реакции восстановления и увеличивает переход титана в сплав. Увеличению выхода титана в сплав способствует также увеличение количества алюминия в шихте, но это приводит в то же время к повышению содержания алюминия в сплаве.

В связи с образованием прочного силицида титана Ti5Si3 значительного повышения извлечения титана и уменьшения остаточного содержания алюминия в сплаве достигают введением в шихту ферросилиция марок ФС45 или ФС75 при повышении содержания кремния в ферротитане до 5—5,5%.

Закись титана, являясь довольно сильным основанием, может образовывать соединение с глиноземом, что снижает использование титана. Чтобы воспрепятствовать этому процессу, в шихту, при производстве ферротитана, вводят СаО, замещающую TiO в его соединениях с глиноземом. Это повышает степень восстановления титана, но понижает температуру процесса и, как следствие, увеличивает потери корольков сплава в шлаке. Оптимальное количество извести — около 20% от массы алюминия.

Шихту для производства ферротитана рассчитывают из условий, что из нее переходит в сплав 77% Ti, 90% Si, 99% Fe,90% Mn, 70% S; в шлак 23% Ti (из них 11,5% в виде TiO и 11,5% в виде Ti2O3), 10% Si, 100% Zn и 30% S идет в улет.

Расчетный материальный баланс производства ферротитана следующий:

Задано, кг
Концентрата100,0
Алюминиевого порошка45,63
Железной руды6,05
Извести8,91
Ферросилиция0,89
Всего161,48
Получено, кг
Сплава 70,14
Шлака90,34
Улет0,92
Невязка0,08
Всего161,48

При производстве ферротитана тепло расходуется следующим образом: на нагрев сплава 29,2%, на нагрев шлака 52,5% и на потери 18,2%. Температура процесса равна 1950° С.

Подготовленные к производству ферротитана шихтовые материалы дозируют, смешивают и затем шихту засыпают в плавильный бункер, откуда она подается шнековым питателем в плавильную шахту.

Плавильная шахта состоит из разборной цилиндрической чугунной шахты, установленной на зафутерованной огнеупорным кирпичом тележке, на которой затем наплавляют постоянную подину, представляющую собой блок 10—15%-ного ферротитана. Колоша шихты состоит из 100 кг концентрата, 42,5 — 45,4 кг алюминиевого порошка, 10,5 кг извести и 0,95—1,85 кг 75%-ного ферросилиция. На одну плавку ферротитана дают 38 колош. Производство ферротитана проводят с нижним запалом. На подину загружают 50 кг шихты, поджигаемой электрозапалом. После начала реакции в шахту равномерно [(со скоростью 300 кг/(м2«мин) задают шихту. Нормальная продолжительность плавки на 4 т концентрата составляет 15 18 мин. Замедленный ход плавки может быть вызван низкой удельной теплотой процесса или недостатком восстановителя. Бурный ход плавки в основном вызывается присутствием повышенного количества влаги в шихте или футеровке.

По окончании плавки на поверхность расплава задают железотермитную смесь, состоящую из 300 кг железной руды, 56—67 кг алюминиевого порошка, 18—20 кг ферросилиция и 100 кг извести. В результате этого разжижается шлак и обеспечивается осаждение корольков ферротитана, что повышает выход титана в сплав. Для успешного осаждения корольков сплава применяют электроподогрев шлака.

Таблица 1. Химический состав ферротитана

Химический состав ферротитана

Эффективное ведение плавки достигается при выпуске ферротитана из наклоняющегося ковша. В этом случае сразу по окончании плавки ведут разливку расплава в изложницы с днищем из блока низкопроцентного ферротитана. Сначала сливают шлак слоем — 300 мм и выдерживают его —1,5 мин для образования шлакового гарниссажа достаточной толщины, а затем сливают весь остальной расплав.

В случае использования, при производстве ферротитана, в качестве шихты отходов металлического титана, их нагревают до 300—400° С и загружают под запальную смесь с таким расчетом, чтобы образующихся при ее проплавлении шлак закрывал и предохранял их от окисления воздухом. Переплав титановых отходов позволяет повысить содержание титана в сплаве до 35—40%, снизить расход алюминия на 50—80 кг и концентрата на 100—200 кг на тонну сплава.

После застывания блока сплав очищают от шлака, охлаждают водой, затем проводят разделку сплава. Шлаки алюминотермического производства ферротитана содержат обычно 11,7—13,3% ТiO2; до 0,5% SiO2; 10—14% СаО; 3—4% MgO; 0,8—2,0% FeO и 70—74% Al2O3. Кратность шлака равна 1,3.

На производство 1 т ферротитана (20% Ti) расходуется 980 кг ильменитового концентрата (42% TiO2), 420 кг алюминия, 70 кг железной руды, 50 кг титановых отходов и 100 кг извести. С учетом потерь при обжиге сквозное использование титана составляет - 68%.

По способу Ключевского завода ферросплавов ферротитан, содержащий 37,5—40,0% Ti, может быть получен двухстадийной электропечной плавкой с предварительным расплавлением перовскитового концентрата (-50% от общего количества титановых концентратов) и последующим проплавлением ильменитового концентрата с алюминием при отключенной печи. На 1 т сплава в этом случае расходуется 380 кг алюминиевого порошка и извлечение титана составляет 71%. Читать далее >>

Источник [4] → список литературы.



Читайте также:
Вернуться в начало раздела: Производство ферросплавов
Вернуться на главную: Черная металлургия