Способ выплавки ферротитана
Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов алюминотермическим процессом. В способе в качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак, смешивают металлотермическую часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, алюминиевого порошка, извести и ферросилиция в соотношении 1:(1,09-1,18):(0,27-0,33):(0,08-0,09) соответственно, в количестве 126-146% от массы титанового шлака, далее смешивают и проплавляют основную часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, извести и алюминиевого порошка в соотношении 1:(0,1-0,29):(0,43-0,46) соответственно, в количестве 15-25% от массы титанового шлака. В качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак с содержанием 85-95% % TiO2 при температуре 1700-1850°С. Изобретение позволяет снизить расход алюминия на плавку за счет использования жидкого титанового шлака, а также получить титан и глиноземистый полупродукт для выплавки синтетических шлаков. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии, конкретно к производству ферротитана алюминотермическим процессом.
Наиболее близким известным способом к заявленному является способ получения ферротитана, включающий загрузку в металлургический реактор отходов металлического титана, присадку металлотермической смеси и ее проплавление, загрузку и проплавление основной части шихты, выпуск металла и шлака, позволяющий совместно с отходами титана (титаносодержащим сырьем) загружать чушковый алюминий и затем проплавлять металлотермическую часть шахты, а на расплав загружать известь в количестве 46,7-83,7 от массы титановых отходов (авт. свид. №1418345 С22С 33/04, 1986).
Способ не позволяет применять при выплавке титановые шлаки, а титановые отходы (92% Ti) в настоящее время используются более эффективно для получения высокопроцентного ферротитана способом сплавления с железом в индукционной печи.
Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологии выплавки ферротитана с использованием жидкого титанового шлака, содержащего 85-95% TiO2.
Поставленная задача решается тем, что в качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак, а металлотермическую часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, алюминиевого порошка, извести и ферросилиция в соотношении 1:(1,09-1,18):(0,27-0,33):(0,08-0,09) соответственно смешивают и проплавляют в количестве 126-146% от массы титанового шлака, далее смешивают и проплавляют основную часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, извести и алюминиевого порошка в соотношении 1:(0,1-0,29):(0,43-0,46) соответственно в количестве 15-25% от массы титанового шлака. В качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак с содержанием 85-95% TiO2 при температуре 1700-1850°С.
Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что способ позволяет использовать при выплавке ферротитана жидкие титановые шлаки, обеспечить высокое извлечение титана в металл с сравнительно низким расходом алюминия при выплавке. Кроме того, способ позволяет за один металлургический передел получить два товарных продукта ферротитан в соответствии с ГОСТом 4761-91 и полупродукт глиноземистый для выплавки синтетических шлаков по ТУ 14-11-164-78 и шлаки глиноземистые ТУ 14-11-347-2000.
Изменение соотношения компонентов шихты в металлотермической части шихты в большую сторону приводит к снижению ее термичности и частичному угару алюминия, а изменение соотношения в меньшую сторону к недовосстановлению титана из титанового шлака. Снижение количества металлотермической части шихты менее 126% от массы титанового шлака на плавку приводит к недовосстановлению титана из шлака, а увеличение более 146% к возгонам алюминия и титана.
Изменение соотношения компонентов шихты в основной части в большую или меньшую сторону снижает эффективность восстановления титана и частично приводит к «запутыванию» корольков металла в шлаке. Снижение количества основной части менее 15% приводит к увеличению TiO2 в глиноземистом полупродукте, а увеличение более 25% от массы титанового шлака к снижению титана в ферротитане.
Снижение температуры жидкого титанового шлака менее 1700°С приводит к снижению термичности процесса и снижению извлечения титана в ферротитан, а увеличение более 1850°С к возгонам титана и алюминия при плавке.
Опробование способа выплавки ферротитана проводили в условиях экспериментального цеха Ключевского завода ферросплавов. Титановый шлак с содержанием 90% TiO2 брали в жидком состоянии с температурой 1700°С и внепечным способом в металлургическом реакторе восстанавливали алюминотермическим процессом. Удельная теплота процесса составляла 680-710 ккал на 1 кг шихты при различных соотношения шихтовых материалов в шихте. Результаты выплавки ферротитана приведены в таблице.
| Таблица | ||||
| Результаты выплавки ферротитана | ||||
| Показатели | Номера плавок | По известному способу (прототип) | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| 1. Шихта на плавку, кг: | 980 | 980 | 980 | - |
| Часть 1 (титаносодержащая) | ||||
| - титановый шлак жидкий (TiO2=90%, t=1700°C) | ||||
| - титановые отходы (92% Ti) | - | - | - | 320-800 |
| - алюминий чушковый | - | - | - | 3,2-129,6 |
| Часть 2 (металлотермическая) | ||||
| - железорудный концентрат | 490 | 510 | 570 | 382-645 |
| - алюминиевый порошок | 580 | 594 | 620 | 130-219 |
| - известь | 130 | 155 | 190 | 267-555 |
| - ферросилиций ФС 75 молотый | 40 | 44 | 50 | - |
| Часть 3 (основная) | ||||
| - ильменитовый концентрат (65% TiO2) | - | - | - | 3910 |
| - железорудный концентрат | 140 | 120 | 100 | 1590 |
| - ферросилиций ФС 75 молотый | - | - | - | 109 |
| - известь | 40 | 15 | 10 | 768 |
| - алюминиевый порошок | 65 | 51 | 45 | 2701 |
| Всего задано, кг: | 2465 | 2469 | 2565 | 10180,2-11346,6 |
| 2. Соотношение компонентов шихты в части 2 | 1:1,18:0,27::0,08 | 1:1.16:0,30:0,09 | 1:1,09:0,33:0,09 | 1:0.34:0.7:- |
| 3. Соотношение компонентов шихты в части 3 | -:1-:0,29:0,46 | -:1:-:0,13:0,43 | -:1:-:0.1:0,45 | 1:0,41:0,03: 0.20:0,70 |
| 4. Количество восстановительной части (ч.2) титанового шлака (ч.1), % | 126 | 133 | 146 | - |
| 5. Количество довостановительной части (ч.3) от титанового шлака (ч.1), % | 25 | 19 | 15 | - |
| 6. Получено продуктов плавки, кг: | 1035 | 1040 | 1060 | 5569-4649 |
| - металла | ||||
| - глиноземистого полупродукга | 1415 | 1425 | 1345 | 5300-5500 |
| 7. Химический состав металла, % по массе: | - | |||
| Ti | 43,4 | 43,2 | 42,4 | 31,5-34,1 |
| Fe | 43,6 | 43.7 | 44,5 | остальное |
| Si | 4,9 | 5,0 | 5,2 | 4,8-5,3 |
| Mn | 0,22 | 0,22 | 0,21 | - |
| V | 0,1 | 0,11 | 0,1 | - |
| Р | 0,04 | 0,04 | 0,04 | 0,05 |
| S | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,01 |
| Cr | 0,02 | 0,02 | 0,02 | - |
| Al | 7,7 | 7,7 | 7,5 | 7,8-9,1 |
| 8.Химический состав глиноземистого полупродукта, % по массе: TiO2 | 9,3 | 9,2 | 9,8 | 8,1-11,3 |
| Al2O3 | 76,8 | 76,6 | 73,2 | остальное |
| SiO2 | 0,9 | 0,9 | 0,9 | 0,7-0,8 |
| СаО | 10,8 | 11,0 | 13,4 | 13,1-17,1 |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| MgO | 1,3 | 1,3 | 1,4 | 1,6-1,8 |
| FeO | 0,9 | 0,9 | 1,0 | 0,6-0,7 |
| 9. Извлечение титана в металл, % | 84,8 | 84,9 | 84,9 | 80,5-87,7 |
| 10. Расход алюминия на 1 кг восстановленного титана в металле, кг/кг | 1,4072 | 1,4069 | 1,4064 | 1,6157-1,9237 |
Анализируя результаты опробования способа выплавки феррртитана по предлагаемому способу, можно сделать следующий вывод.
1. В процессе опробования из жидкого шлака с содержанием 90% TiO2 и t=1700°С получен ферротитан, удовлетворяющий ГОСТу 4761-91, и попутно за один металлургический передел полупродукт для выплавки синтетических шлаков по ТУ 14-11-164-78.
2. Извлечение титана в ферротитан составило 84,8-84,9% на высоком технико-экономическом уровне.
3. Расход алюминия на 1 кг восстановленного титана в ферротитан составило 1,4064-1,4072 кг, что значительно ниже, чем у способа, взятого в качестве прототипа (1,6157-1,9237).
1. Способ выплавки ферротитана, включающий загрузку в металлургический реактор титаносодержащего сырья, присадку и проплавление металлотермической части шихты, загрузку и проплавление основной части шихты, выпуск металла и шлака, отличающийся тем, что в качестве титаносодержащего сырья используют жидкий титановый шлак, а металлотермическую часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, алюминиевого порошка, извести и ферросилиция в соотношении 1:(1,09-1,18):(0,27-0,33):(0,08-0,09) соответственно, смешивают и проплавляют в количестве 126-146% от массы титанового шлака, далее смешивают и проплавляют основную часть шихты, состоящую из железорудного концентрата, извести и алюминиевого порошка в соотношении 1:(0,1-0,29):(0,43-0,46) соответственно, в количестве 15-25% от массы титанового шлака.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что используют жидкий титановый шлак с содержанием 85-95% TiO2 при температуре 1700-1850°С.
