RU1786170C - Способ алюминотермического получени ферротитана - Google Patents

Abstract

Использование: производство ферротитана алюминотермическим способом. Сущность изобретени : перед введением довосстановитбльных частей шихты в каждом цикле отдельным приемом загружают и проплавл ют восстановительно-известковую смесь, состо щую из алюмокремниево- го сплава и извести при соотношении компонентов (3,0-25,0):1 в количестве 0,016-0,17 от массы соответственно заданного в каждом цикле ильменитового концентрата , а затем загружают и проплавл ют довосстановительную часть шихты с тер- мичностью 15,5-17,5 ккал/г-атом шихты. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к производству ферротитана алю- минотермическим способом.

При производстве ферросплавов и лигатур широко используют алюминотермиче- ский способ восстановлени  металлов из их оксидов (см.кн. Алюминотерми  авт.Л ки- шева Н.П, и др. - М.: Металлурги , 1978, с.323). В качестве восстановител  при производстве ферротитана примен ют алюминиевый порошок и ферросилиций.

Процесс характеризуетс  получением ферротитана с повышенным содержанием алюмини , низким использованием алюмини , как восстановител ; значительным переходом алюмини  в металл, как балластной составл ющей; высоким содержанием титана в шлаке; низкой жидкоподвижностью шлака и уменьшенным выходом сплава.

Наиболее близким по технической сущности к за вл емому  вл етс  способ алю- минотермического получени  ферротитана

(технологическа  инструкци  ТИ 141-Ф- 01.1-86 Ферротитан алюминотермический с довосстановлением шлака, КЗФ, Двуреченск , 1986), по которому выплавку ферротитана ведут в два цикла по три стадии, две из которых составл ют загрузку и про- плавление частей основной шихты, треть  - загрузку и проплавление довосстанови- тельной части шихты, затем производ т выдержку и выпуск продуктов плавки.

Ведение плавки ферротитана начинают с загрузки в горн титановых отходов, задают в два приема части основной шихты и затем производ т довосстановление оксидов титана из жидкого шлака и формирование полупродукта глиноземистого, путем дачи довосстановительной смеси. После окончани  проплавлени  довосстановительных частей шихты и полного прохождени  восстановительных реакций произво т частичный слив высокоглиноземистого полупродукта . После слива полупродукта задают

fe

vj 00

О

VJ о

и расплавл ют вторую часть основной шихты , присаживают на расплав довосстанови- тельную часть, выдерживают расплав в горне до окончани  кипени  и производ т слив продуктов плавки (металла и полупродукта ) в изложницу.

Наиболее существенными технологическими недостатками прототипа  вл ютс  получение к концу расплавлени  основных частей шихты в зкого тугоплавкого шлака, содержащего большое количество титана, кокс в металлической форме - в виде корольков , так и в виде оксидов титана. Применение довосстановительной шихты в виде смеси алюминиевого порошка, ферросилици , железорудных окатышей и извести приводит к перерасходу алюмини  от стехи- ометрически необходимого дл  восстановлени  оксидов титана и железа, который частично выноситс  из горна, а частично переходит в металл, как балластна  добавка с образованием алюминидов - Ti, Al. При этом происходит замедление процесса формировани  шлака и ухудшение до- восстановлени  оксидов титана из-за наличи  оксидной пленки на порошке алюмини ; уменьшаетс  скорость ассимил ции извести, образующийс  за счет окислени  кремни  оксидами железа, кремнезем, св зыва  в первую очередь известь по реакции (Ca6+SiQ2) (CaO-Si02) повышает тем самым активность оксида алюмини  и снижает выход основного элемента - титана согласно уравнению:

ЗСТЮ2) (AI203)

V а3ТЮ2- А1 4 LI ij - Кр --;----- а2 А12 Оз

т.к. выход титана обратно пропорционален активности глинозема.

Образующийс  глинозем остаетс  свободным вплоть до полного восстановлени  кремнезема алюминием по схеме

(8Ю2)(А12Оз)

и только затем идет св зывание глинозема известью

(СаО)+(А12Оз)-(СаО )

Поэтому процесс формировани  шлака зат гиваетс  и алюминий не выполн ет предназначенные ему функции.

Все указанные недостатки привод т к тому, что конечный сплав содержит повышенное количество алюмини , а также цвет- ных металлов, перешедших в сплав из

алюмини , в шлаке остаетс  повышенное количество окисного и металлического титана , что снижает степень перехода его в сплав, наблюдаетс  повышенный расход и

ферросилици .

Минимальное соотношение сплава и извести (3:1) соответствует максимальному содержанию алюмини  в сплаве и образованию первичных алюминатов кальци 

СаО х А120з. Дальнейшее снижение этого соотношени  ведет к наличию свободной извести, снижению термичности процесса, повышению тугоплавкости и в зкости шлака (т.к. СаО имет температуру плавлени 

2625°С). Кроме того, что наиболее существенно , наличие свободного СаО приводит к св зыванию оксидов титана (Ti02)+ + СаО -(СаО Ti 02), что резко ухудшает их восстановимость, снижает степень извлечени  титана и выход сплава.

Максимальное соотношение сплава и извести (25:1) соответствует минимальному содержанию алюмини  в сплаве и образованию предельных алюминатов кальци  СаО х

х . Дальнейшее увеличение этого соотношени  приведет в первую очередь к образованию свободного глинозема , что, как было показано ранее, ведет к снижению степени использовани  алюмини 

как восстановител , повышенному переходу алюмини  и кремни  в сплав, ухудшению качества сплава.

Внесение смеси в количестве меньше, чем 0,016 от массы заданного на предыдущих этапах ильменитового концентрата не может обеспечить эффективного восстановлени  оксидов титана алюминием, из-за недостатка последнего, а также не позволит получить шлак с оптимальными физико-химическими свойствами из-за недостатка извести .

Присадка избытка смеси более 0,17 от массы ильменитового концентрата приведет к не полному использованию алюмини ,

как восстановител , к повышенному переходу в сплав алюмини  и кремни  и как следствие, к ухудшению качества сплава по этим элементам. Избыток смеси также вызовет наличие свободного СаО, который как

показано ранее, отрицательно вли ет на активность оксидов титана и, в конечном счете , на восстановимость титана.

Максимально допустима  термич- ность довосстановительной части шихты

17,5 ккал/г-атом шихты соответствует максимальному приближению соотношени  алюмини  к железорудным окатышам к стехиометрически необходимому. Это возможно при предварительной даче в

плавильное пространство смеси алюмок- ремниевого сплава и извести с максимальным их соотношением (25:1) и в максимальном количестве (0,17 от массы предварительно заданного ильменитового концентрата).

Минимальный уровень термичности шихты (15:5 ккал/г-атом шихты) выбран из условий поддержани  необходимой температуры расплава, исключени  его замораживани , за счет дачи свежей шихты, обеспечение основного функционального назначени  присадки как восстановительной и осадительной части и определ етс  дачей минимального количества смеси алю- мокремниевого сплава и извести (0,016 от массы предварительно заданного ильменитового концентрата) с минимальным их со- отношениемЗ:1. Минимальна термичность 15,5 ккал/г-атом шихты  вл етс  достаточной , т.к. поддержание необходимых тепло- выхусловий в плавильном пространстве дл  проведени  довосстановительных и осади- тельных операций обычной плавки обеспечиваетс  термичностью шихты 13-15 ккал, в зависимости от состо ни  оксидного расплава . При любых отклонени х процесса присадки довосстановительной шихты с термичностью 15,5 ккал/г-атом шихты обеспечивает выполнение ее функционального назначени . Дача довосстановительной шихты меньшей термичности приводит к снижению температуры расплава, ухудшению осаждени  корольков восстановленного металла и снижению выхода сплава.

В промышленных услови х Ключевского завода ферросплавов проведено опробование предлагаемого способа.

В качестве шихтовых материалов использовали титановый ильменитовый концентрат (55,4% TiOa), железорудный окатыш, алюминий вторичный (гранулированный и порошковый), ферросилиций 75%- ный, известь и алюмокремниевый сплав.

Результаты испытаний приведены в таблице 1. Дл  сравнени  проводили плавки по способу-прототипу, заключающемус  в том, что после подачи в агрегат отходов металлического титана (92%) процесс осуществл ли в два цикла. В первом (приемы 2, 3, 5, таблицы 1) основную шихту вводили в два приема (прием 2 и 3 таблицы 1); во

втором цикле (прием 6, 8, табл.) основную шихту вводили в один прием (6) и затем загружали довосстановительную часть шихты (8). Плавки по за вл емому способу проводили по технологии аналогичной способу-прототипу, включающему два технологических цикла, отличающиес  введением отдельными приемами (4 и 7, табл.) перед довосстановительными част ми шихты восстановительной известковой смеси, содержащей алюмокремниевый сплав и известь в за вл емом соотношении и количестве , и изменением термичности довосстановительных частей шихты. Коли- чество восстановительно-известковой смеси дл  каждого цикла принималось согласно за вл емому в зависимости от количества введенного в каждом цикле титанового концентрата .

Испытани  показали, что извлечение титана из шихты составило 94,8-96,1 против 94,6% по способу-прототипу, содержание алюмини  и кремни  в ферротитане снизились до 9,4 и 6,2% против 12 и 7,3% по

способу-прототипу соответственно, минимальный удельный расход алюмини  и ферросилици  75%-ного из расчета на одну базовую тонну ферротитана (20%) составил 254,4 кг против 310,7 и 3,7 кг против 34 кг по

Claims (1)

1. способу-прототипу соответственно. Формула изобретени  Способ алюминотермического получени  ферротитана, включающий предварительную подачу в агрегат отходов

   металлического титана, загрузку и расплавление основных частей шихты, довосстанов- ление оксидов титана, выдержку и выпуск продуктов плавки, отличающийс  тем. что, с целью повышени  извлечени  титана.

   улучшени  качества при снижении удельного расхода алюмини  и ферросилици , перед довосстановлением оксидов титана дополнительно загружают и проплавл ют восстановительно-известковую смесь, состо щую из алюмокремниевого сплава и извести при соотношении компонентов (3,0-25,0): 1 в количестве 0,016-0.17 от массы соответственно заданного в каждом цикле ильменитового концентрата, а затем

   загружают и проплавл ют довосстановительную часть шихты с термичностью 15,5- 17,5 Ккал/г-атом шихты.

   Результаты сравнительных плавок по предлагаемому способу и способу-прототипу

   Шихта на плавку, кг

   Титановые отходы, 92% Основные части шихты:

   Титановый концентрат (55,)Ј ТгОг) Железорудные окатыши Известь Алюминий, в т.ч.:

   алюминиевый порошок алюминиевые гранулы

   Титановый концентрат (55, lX TiO,) Железорудные окатыши Известь

   Ферросилиций, ФС75 Алюминий, в т.ч.:

   алюминиевый порошок

   алюминиевые тронули

   Восстановительно-известкова  смесь, в т.ч.:

   сплав алюмокремииевый известь

   Довосстановительна  часть шихты: железорудные окатыши известь

   ферросилиций ФС75 алюминиевый порошок Врем  плавлени  шихты, мин

   Орем  выдержки расплава в плавильном агрегате, мин

   Частичный сплав глиноземистого продукта, кг

   Основна  часть шихты

   Титановый концентрат (55,(X TiO)

   железорудные окатыши

   известь Алюминий, в т.ч.:

   алюминиевый порошок

   алюминиевые гранулы

   Восстановитель но-известкова  смесь, в т.ч.:

   известь

   сплав алюмокремниевый

   750 750 750

   750

   Удельный расход алюмини , кг/на базовую тонну ферротитана (2 ОЙ TL)

   Удельный расход ферросилици  (ФС 75), кг/на базовую тн ферротитана (20% Ti)

   Удельный расход алюмокремниевого сплава, кг/на базовую тн ферротитана (20$; Ti)

   Продолжение таблицы

   280,3 25k,k 261,5 310,7

   3,7 15,5

   3,7

   зм

   5,6

   38,3

   75,

   Удельный расход (алюминий + ферросилиций ) , кг/на базовую тн ферро- титана (20% Ti)

   Удельный расход всех восстановителей (алюминий + ферросилиций + алюмокремниевый сплав), кг/на базовую т ферротитана (20% Ti)

   ЗПИППЕ

   313 26Q.9 274,1 344,7

   318,6 308,2 ,7 344,7