Способ получения ферросиликотитана
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ферросиликотитана для микролегирования стали и чугуна. В качестве титаносодержащего материала используют ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля. Полученную смесь брикетируют и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным бесшлаковым углеродотермическим процессом. Изобретение обеспечивает относительно высокую концентрацию титана в сплаве, высокую степень его извлечения из ильменитового и рутилового концентратов и безотходное производство при снижении трудоемкости процесса и стоимости ферросплава. 1 табл.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к получению ферросиликотитана для микролегирования стали и чугуна. Способ получения ферросиликотитана может быть использован на предприятиях, имеющих рудовосстановительные электродуговые печи.
Известен способ получения ферросиликотитана в электропечи из шихты, включающей жидкий шлак ферротитана, порошок алюминия, известь, кварцит, ферросилиций и железную руду [см. Теория и технология электрометаллургии ферросплавов. Гасик М.И., Лякишев Н.П., М.: Интермет Инжиниринг. 1999. 764 с.].
В соответствии с указанным способом на струю жидкого шлака, перетекающего в тигель печи, загружают порошок алюминия, известь и кварцит. Затем тигель печи закатывают под электроды, загружают восстановительную часть шихты, содержащую железную руду, алюминиевый порошок, ферросилиций и известь. После проплавления шихты ферросиликотитан сливают в копильник.
Недостатками способа являются большая трудоемкость и многостадийность процесса, а также высокая стоимость алюминиевого порошка и ферросилиция. Кроме того, низкое содержание титана и высокое содержание алюминия в ферросиликотитане ограничивают его применение в сталеплавильном и чугунолитейном производствах.
Задачей является разработка способа получения ферросиликотитана, обеспечивающего относительно высокую концентрацию титана в сплаве, высокую степень его извлечения из ильменитового и рутилового концентратов и безотходное производство при снижении трудоемкости процесса и стоимости ферросплава.
Поставленная задача решается тем, что в способе получения ферросиликотитана в электродуговой печи восстановлением титана и железа из оксидов в присутствии кремнийсодержащего материала, согласно изобретению в качестве титаносодержащего материала используют ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля, брикетируют смесь и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.
Использование в качестве титаносодержащего материала ильменитового концентрата и рутила дает возможность повысить концентрацию титана в ферросиликотитане, а использование брикетированной смеси ильменитового концентрата и/или рутила, газового угля и кварцевого песка позволяет получить более равномерное распределение ее компонентов, увеличить их контактную поверхность и, тем самым, осуществить более полное восстановление титана, железа и кремния из оксидов углеродом при снижении энергоемкости процесса.
Использование относительно дешевых исходных материалов (ильменитовый концентрат, кварцевый песок) и углеродистых восстановителей (отсевы кокса, слабококсующийся каменный уголь) снижает затратность способа. Этому же способствует одностадийное проведение процесса, снижающее трудоемкость способа.
Технический результат - повышение степени извлечения титана в сплав при снижении затратности способа.
Заявляемый способ обладает новизной в сравнении с прототипом, отличаясь от него такими существенными признаками, как использование в качестве титаносодержащего материала ильменитового концентрата и/или рутила, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевого песка, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем, смесь брикетируют и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным непрерывным углеродотермическим и бесшлаковым процессом с высоким извлечением элементов в сплав и восстановлением всех его компонентов углеродом, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата.
Заявителю неизвестны технические решения, обладающие указанными отличительными признаками, обеспечивающими в совокупности достижение заданного результата, поэтому он считает, что заявляемый способ соответствует критерию «изобретательский уровень».
Заявляемый способ может найти широкое применение в области металлургии, а потому соответствует критерию «промышленная применимость».
Предлагаемый способ получения ферросиликотитана заключается в следующем.
Берут в качестве титаносодержащего материала ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом, рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля. Полученную смесь брикетируют и проплавляют в рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.
Способ согласно изобретению осуществляют следующим образом. Ильменитовый концентрат и рутил смешивают с кварцевым песком и углеродистым восстановителем, например, газовым углем, и после добавления связующего, например, жидкого стекла, повторно смешивают и окусковывают методами брикетирования или скатывания. Брикеты или окатыши после естественной сушки загружают в рудовосстановительную печь и осуществляют непрерывный процесс плавки с периодической загрузкой шихты по мере ее проплавления и периодическим или непрерывным выпуском жидкого сплава в ковш с последующей разливкой в изложницы.
Пример осуществления способа иллюстрируется таблицей (см. ниже).
Для проведения сравнительных испытаний известного и предложенного способов оценивали удельный расход электроэнергии и извлечение элементов в сплав. Ферросиликотитан получали в однофазной электропечи с трансформатором мощностью 250 кВ·А. В качестве шихты использовали брикеты из смеси, содержащей ильменитовый концентрат, кварцевый песок и газовый уголь. Соотношение компонентов шихты и результаты опытов приведены в таблице.
Из приведенных в таблице данных следует, что при получении предлагаемым способом ферросиликотитана извлечение титана и кремния выше, а расход электроэнергии меньше в сравнении с известным способом.
В сравнении с прототипом заявляемый способ позволяет повысить степень извлечения элементов в сплав, снизить расходы на производство и уменьшить его трудоемкость.
| Таблица | ||||
| Результаты сравнительных испытаний получения ферросиликотитана | ||||
| Компоненты шихты, кг | Номер опыта | Прототип | ||
| 1 | 2 | 3 | ||
| Ильменитовый концентрат | 93 | 109 | 125 | - |
| Кварцевый песок | 105 | 74 | 45 | - |
| Газовый уголь | 85 | 80 | 70 | - |
| Кварцит | - | - | - | 70 |
| Шлак ферротитана | - | - | - | 500 |
| Алюминиевый порошок | - | - | - | 80 |
| Известь | - | - | - | 70 |
| Железная руда | - | - | - | 70 |
| Ферросилиций ФС 75 | - | - | - | 30 |
| Получено сплава, кг | 100 | 100 | 100 | 100 |
| в том числе титана | 30 | 35 | 40 | 20 |
| Извлечение элемента, % | ||||
| титана | 99,0 | 98,3 | 97,6 | 58,3 |
| кремния | 80,5 | 83,4 | 86,8 | - |
| железа | 100 | 100 | 100 | 100 |
| Удельный расход электроэнергии, кВт·ч/кг | 13,8 | 13,4 | 13,9 | 16,0* |
| * с учетом получения алюминия и ферросилиция |
Способ получения ферросиликотитана в электродуговой печи путем восстановления титана и железа из оксидов титаносодержащего материала в присутствии кремнийсодержащего материала, отличающийся тем, что в качестве титаносодержащего материала используют ильменитовый концентрат и/или рутил, а в качестве кремнийсодержащего материала - кварцевый песок, который смешивают с ильменитовым концентратом и/или рутилом и углеродистым восстановителем в виде газового угля, брикетируют смесь и проплавляют в электродуговой рудовосстановительной печи одностадийным углеродотермическим процессом.
