RU2755187C1 - Method for aluminothermic production of ferrotitanium - Google Patents
Method for aluminothermic production of ferrotitanium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755187C1 RU2755187C1 RU2020127474A RU2020127474A RU2755187C1 RU 2755187 C1 RU2755187 C1 RU 2755187C1 RU 2020127474 A RU2020127474 A RU 2020127474A RU 2020127474 A RU2020127474 A RU 2020127474A RU 2755187 C1 RU2755187 C1 RU 2755187C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- charge
- waste
- mixture
- ferrotitanium
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B4/00—Electrothermal treatment of ores or metallurgical products for obtaining metals or alloys
- C22B4/06—Alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/04—Making ferrous alloys by melting
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Geology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к производству ферротитана марок ФТи35 по ГОСТ 4761-91 и марок FeTi40 по ISO 5454-80, которые востребованы в черной металлургии, где используются в качестве легирующего компонента для производства низколегированных конструкционных и литых сталей, а также нержавеющих и жаропрочных сталей.The invention relates to metallurgy, in particular to the production of ferrotitanium grades FTi35 according to GOST 4761-91 and grades FeTi40 according to ISO 5454-80, which are in demand in ferrous metallurgy, where they are used as an alloying component for the production of low-alloy structural and cast steels, as well as stainless and heat-resistant steels.
При алюминотермическом производстве ферротитана указанных марок в качестве титансодержащего сырья в основном используют ильменитовый концентрат или его смесь с рутиловым концентратом, при этом применяют внепечной или печной способы [1].In the aluminothermal production of ferrotitanium of these grades, ilmenite concentrate or its mixture with rutile concentrate is mainly used as titanium-containing raw material, while out-of-furnace or furnace methods are used [1].
При использовании в шихте только ильменитового концентрата, в котором содержится много окислов железа, затруднено получение ферротитана с содержанием титана, близким к 40% (мас.). Для увеличения содержания титана в сплаве в шихту вводят богатый по оксиду титана рутиловый концентрат, но он дорог и увеличивает стоимость титана в сплаве. Тем более, если речь идет о внепечном производстве, как это предусмотрено в патенте РФ №2325456 [2], в котором для поддержания теплоты процесса в состав шихты вводятся, в частности еще более дорогие компоненты как бертолетова соль и перекись кальция.When using in the charge only ilmenite concentrate, which contains many iron oxides, it is difficult to obtain ferrotitanium with a titanium content close to 40% (wt.). To increase the titanium content in the alloy, rutile concentrate, rich in titanium oxide, is introduced into the charge, but it is expensive and increases the cost of titanium in the alloy. Moreover, if we are talking about out-of-furnace production, as stipulated in RF patent No. 2325456 [2], in which to maintain the heat of the process, even more expensive components such as Berthollet's salt and calcium peroxide are introduced into the charge composition.
Известны способы алюминотермического получения ферротитана с повышенным содержанием титана за счет предварительного обогащения ильменитовых концентратов по диоксиду титана за счет удаления из них окислов железа [3]. Недостатком таких способов является двойной передел, т.е. усложнение технологии.Known methods of aluminothermal production of ferrotitanium with an increased titanium content due to preliminary enrichment of ilmenite concentrates for titanium dioxide by removing iron oxides from them [3]. The disadvantage of such methods is a double redistribution, i.e. complication of technology.
Известен способ введения в состав алюминотермической шихты отхода - дробленого шлака производства ферротитана, содержащего 17-21 мас. % TiO2 [4]. Недостатком этого способа является необходимость с точки зрения баланса титана в шихте введение в нее концентрата ильменитового с содержанием TiO2 59-65% (мас.) и дробленого электропечного титансодержащего шлака (54-59 мас. % TiO2) в количестве в семь раз превышающем объем вводимого в шихту дробленого шлака производства ферротитана, содержащего 17-21 мас. % .A known method of introducing into the composition of the aluminothermic charge waste - crushed slag of ferrotitanium production, containing 17-21 wt. % TiO 2 [4]. The disadvantage of this method is the need from the point of view of the balance of titanium in the charge the introduction of ilmenite concentrate with a TiO 2 content of 59-65% (wt.) And crushed electric furnace titanium-containing slag (54-59 wt.% TiO 2 ) in an amount seven times higher the volume of crushed slag introduced into the charge of ferrotitanium production containing 17-21 wt. %.
Известен способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита [5], в соответствии с которым на первой стадии плавки ильменит обогащается оксидами титана за счет удаления из него углеродом большей части оксидов железа, а затем смесь дробленого богатого по оксидам титана шлака и алюминия формуют в металлической оболочке и проплавляют такой расходуемый электрод под слоем флюса в электрошлаковой печи. Недостатком такой технологии является двухстадийность и сложность формования расходуемого электрода с обеспечением равномерной плотности наполнителя - очень важной характеристики с точки зрения устойчивости электрических параметров электрошлаковой плавки.There is a known method of producing high-titanium ferroalloy from ilmenite [5], according to which, at the first stage of smelting, ilmenite is enriched with titanium oxides by removing most of the iron oxides from it with carbon, and then a mixture of crushed titanium-rich slag and aluminum is formed in a metal shell and such a consumable electrode is melted under a layer of flux in an electroslag furnace. The disadvantage of this technology is the two-stage nature and complexity of forming a consumable electrode with a uniform density of the filler - a very important characteristic from the point of view of the stability of the electrical parameters of electroslag smelting.
Наиболее близким по технической сущности, используемому титансодержащему сырью, технологии плавки и достигаемому результату является способ по патенту РФ №2196843 «Способ печной выплавки ферротитана из окислов титана» [6]. Способ опробован при переработке шлака огневого реза титана (отход титанового производства) с получением ферротитана за счет восстановления окислов титана из этого отхода ферроалюминием в электрошлаковой печи.The closest in technical essence, used titanium-containing raw materials, smelting technology and the achieved result is the method according to RF patent No. 2196843 "Method for furnace smelting of ferrotitanium from titanium oxides" [6]. The method has been tested in the processing of titanium fired cut slag (titanium production waste) to obtain ferrotitanium due to the reduction of titanium oxides from this waste with ferroaluminum in an electroslag furnace.
Недостатком способа является использование в шихте одного из многих техногенных отходов титанового производства - шлака огневого реза титана и использование в качестве восстановителя ферроалюминия, последнее требует отдельного передела для его выплавки. Кроме того, получаемый ферротитан имеет высокое содержание азота 0,82-1,46 мас. % из-за присутствия в шлаке огневого реза титана металлизованных частиц титана (до 50%), содержащих 2,5-3,5 мас. % азота, что ограничивает сферы применения готового ферротитана в сталеплавильном производстве.The disadvantage of this method is the use in the charge of one of the many man-made waste of titanium production - slag of the fiery cut of titanium and the use of ferroaluminum as a reductant, the latter requires a separate redistribution for its smelting. In addition, the resulting ferrotitanium has a high nitrogen content of 0.82-1.46 wt. % due to the presence of metallized titanium particles (up to 50%) containing 2.5-3.5 wt. % nitrogen, which limits the scope of use of finished ferrotitanium in steelmaking.
Задачей настоящего изобретения является рециклинг других видов образующихся техногенных отходов титанового производства с получением ферротитана, содержащего 30-50 мас. % титана, снижение себестоимости ферротитана и повышение его качества за счет снижения содержания азота в получаемом сплаве до уровня менее 0,5 мас. %.The objective of the present invention is the recycling of other types of generated industrial waste titanium production to obtain ferrotitanium containing 30-50 wt. % titanium, reducing the cost of ferrotitanium and improving its quality by reducing the nitrogen content in the resulting alloy to less than 0.5 wt. %.
Поставленная задача достигается тем, что в способе алюминотермического получения ферротитана из шихты, содержащей титансодержащий материал, порошок алюминия, окалину железную, известь, включающий подготовку шихты и проплавку ее в электропечи, подготовку шихты осуществляют раздельно в виде двух частей, при этом в состав первой части шихты (основной) в качестве титансодержащих материалов вводят смесь не менее двух из следующих техногенных титансодержащих отходов:The task is achieved by the fact that in the method of aluminothermal production of ferrotitanium from a charge containing titanium-containing material, aluminum powder, iron scale, lime, including preparing the charge and melting it in an electric furnace, the charge is prepared separately in two parts, while the composition of the first part charge (main) as titanium-containing materials, a mixture of at least two of the following man-made titanium-containing wastes is introduced:
- отходы от абразивной обработки титановых полуфабрикатов (БЗ);- waste from abrasive processing of titanium semi-finished products (BZ);
- титановая окалина от горячей обработки заготовок титана (ТО);- titanium scale from hot working of titanium blanks (TO);
- циклонная пыль, улавливаемая при абразивной обработке титановых полуфабрикатов (ЦП),- cyclonic dust captured during abrasive processing of titanium semi-finished products (CP),
затем к этой смеси отходов добавляют порошок алюминия при соотношении этих двух компонентов соответственно 1:(0,26-0,36) по массе, а в состав второй части шихты (осадительной) вводят окалину железную в количестве с учетом необходимого железа для получения в сплаве содержания титана в пределах 30-50%, порошок алюминия вторичный для восстановления оксидов железа из выбранного количества окалины железной и известь для связывания образующего глинозема, после чего обе части шихты проплавляют в электрошлаковой печи с не расходуемым угольным электродом до полного заполнения кристаллизатора продуктом плавки в режиме порционной подачи основной и осадительной частей шихты через разные течки пропорционально зашихтованным объемам, при этом порции осадительной части шихты вводятся в печь через 1-3 минуты после введения порции основной шихты.then aluminum powder is added to this waste mixture at a ratio of these two components, respectively, 1: (0.26-0.36) by weight, and iron scale is introduced into the second part of the charge (precipitation) in an amount taking into account the necessary iron to obtain in the alloy titanium content in the range of 30-50%, secondary aluminum powder for reducing iron oxides from a selected amount of iron scale and lime for binding forming alumina, after which both parts of the charge are melted in an electroslag furnace with a non-consumable carbon electrode until the crystallizer is completely filled with the melting product in the mode batch feeding of the main and settling parts of the charge through different chutes in proportion to the charged volumes, while portions of the settling part of the charge are introduced into the furnace 1-3 minutes after the introduction of a portion of the main charge.
В способе предусмотрен рециклинг следующих образующихся в объемах тысяч тонн в год техногенных отходов титанового производства, пригодных для выплавки ферротитана.The method provides for the recycling of the following man-made titanium production wastes generated in volumes of thousands of tons per year, suitable for smelting ferrotitanium.
1. Отходы от абразивной обработки титановых полуфабрикатов. Эти отходы образуются в виде крупных кусков и мелочи и содержат в своем составе металлизованную часть (аналог по содержанию азота металлизованной части шлака огневого реза титана) в количестве около 20% и остальное окисленная часть, содержащая 65-75 мас. % оксидов титана с примесями трудноотделяемых металлизованных частиц. Перед плавкой в электропечи для введения в состав шихты данный отход подлежит дроблению и рассеву, при котором предусматривается отделение крупных кусков металлизованной части, содержащей азот.1. Waste from abrasive processing of titanium semi-finished products. These wastes are formed in the form of large pieces and fines and contain in their composition the metallized part (analogous to the nitrogen content of the metallized part of the titanium fired cut slag) in an amount of about 20%, and the rest is an oxidized part containing 65-75 wt. % titanium oxides with impurities of difficult to separate metallized particles. Before melting in an electric furnace for introduction into the composition of the charge, this waste is subject to crushing and screening, which provides for the separation of large pieces of the metallized part containing nitrogen.
2. Титановая окалина от горячей обработки заготовок титана в виде небольших пластинок и порошка. Содержит 80-90 мас. % оксидов титана.2. Titanium scale from hot working of titanium blanks in the form of small plates and powder. Contains 80-90 wt. % titanium oxides.
3. Циклонная пыль, улавливаемая при абразивной обработке титановых полуфабрикатов. Имеет фракцию менее 2 мм, содержит в среднем около 15% мелких скрапин титана и его сплавов. Оксидная часть содержит 60-70 мас. % оксидов титана и частицы абразива от срабатывания алюмо-циркониевых кругов.3. Cyclonic dust captured during abrasive processing of titanium semi-finished products. It has a fraction of less than 2 mm, contains on average about 15% of fine scrapine of titanium and its alloys. The oxide part contains 60-70 wt. % titanium oxides and abrasive particles from the actuation of aluminum-zirconium wheels.
Указанные отходы титанового производства различаются по своему физическому состоянию и химическому составу, поэтому в целях усреднения предусматривается введение в первую часть шихты (основную) не менее двух отходов из числа указанных. Например, циклонную пыль, имеющую мелкодисперсное состояние, целесообразно вводить в основную часть шихты совместно с одним (или двумя) другими видами отходов в целях снижения ее улета во время плавки. Также целесообразно сочетать в составе основной части шихты отходы от абразивной обработки титановых полуфабрикатов и титановую окалину от горячей обработки заготовок титана, поскольку это позволяет снижать в смеси долю металлизованных частиц, имеющихся в БЗ и содержащих азот.The specified wastes of titanium production differ in their physical state and chemical composition, therefore, for the purpose of averaging, it is envisaged to introduce into the first part of the charge (main) at least two of these wastes. For example, it is advisable to introduce cyclonic dust with a finely dispersed state into the main part of the charge together with one (or two) other types of waste in order to reduce its flight during melting. It is also advisable to combine waste from abrasive processing of titanium semifinished products and titanium scale from hot working of titanium blanks in the composition of the main part of the charge, since this makes it possible to reduce the proportion of metallized particles in the mixture that are present in the BZ and contain nitrogen.
Кроме того, смешивание не менее двух (либо всех трех) отходов для первой части шихты (основной) осуществляют из условия получения в смеси содержания титана в пересчете на диоксид титана предпочтительно не менее 70% (мас.) в целях усреднения шихты по содержанию оксидов титана и расчета более точной навески порошка алюминия как восстановителя оксидов титана.In addition, mixing at least two (or all three) wastes for the first part of the charge (main) is carried out from the condition of obtaining the titanium content in the mixture in terms of titanium dioxide, preferably at least 70% (wt.) In order to average the charge over the titanium oxide content and calculating a more accurate sample of aluminum powder as a reducing agent for titanium oxides.
Соотношение компонентов в первой части шихты (основной), а именно смесь не менее двух из следующих техногенных отходов:The ratio of the components in the first part of the charge (main), namely a mixture of at least two of the following man-made waste:
- отходы от абразивной обработки титановых полуфабрикатов (БЗ);- waste from abrasive processing of titanium semi-finished products (BZ);
- титановая окалина от горячей обработки заготовок титана (ОК);- titanium scale from hot working of titanium blanks (OK);
- циклонная пыль, улавливаемая при абразивной обработке титановых полуфабрикатов (ЦП);- cyclonic dust captured during abrasive processing of titanium semi-finished products (CP);
Порошок алюминия вторичный, выбрано как 1:(0,26-0,36) по массе соответственно.Secondary aluminum powder, selected as 1: (0.26-0.36) by weight, respectively.
При доле порошка алюминия менее 0,26 снижается степень извлечения титана из сырья. Повышение этой доли свыше 0,36 приводит к увеличению содержания алюминия в ферротитане (более 10 мас. %), что нежелательно для потребителей.When the fraction of aluminum powder is less than 0.26, the degree of extraction of titanium from raw materials decreases. An increase in this proportion over 0.36 leads to an increase in the aluminum content in ferrotitanium (more than 10 wt.%), Which is undesirable for consumers.
В состав второй части шихты (осадительной) вводят окалину железную, порошок алюминия вторичный и известь. При этом количество окалины железной в этой части рассчитывается с учетом восстанавливающегося титана из первой части шихты и исходя из требуемого железа для получения содержания в сплаве содержания титана в пределах 30-50%.Iron scale, secondary aluminum powder and lime are added to the composition of the second part of the charge (precipitation). In this case, the amount of iron scale in this part is calculated taking into account the reducing titanium from the first part of the charge and proceeding from the required iron to obtain the titanium content in the alloy in the range of 30-50%.
Расход порошка алюминия вторичного во второй части шихты рассчитывается по стехиометрии реакции восстановления оксидов железа из выбранного количества окалины железной.The consumption of secondary aluminum powder in the second part of the charge is calculated according to the stoichiometry of the reduction reaction of iron oxides from a selected amount of iron scale.
Количество извести для связывания образующего глинозема установлено в пределах 0,7-0,8 от выбранного расхода порошка алюминия вторичного.The amount of lime for binding the forming alumina is set in the range of 0.7-0.8 of the selected consumption of secondary aluminum powder.
Выбор раздельной подачи в электрошлаковую печь первой основной и второй осадительной частей шихты с временным интервалом 1-3 мин. обусловлен тем, что в случае подготовки одного состава шихты из всех применяемых материалов (соответственно общее смешивание компонентов) приводит к тому, что присутствующие в отходах металлизованные части титана участвуют в процессах восстановления оксидов железа из окалины с образованием спеков.Selection of separate feeding into the electroslag furnace of the first main and second settling parts of the charge with a time interval of 1-3 minutes. is due to the fact that in the case of preparing one composition of the charge from all the materials used (respectively, the general mixing of the components) leads to the fact that the metallized parts of titanium present in the waste participate in the reduction of iron oxides from the scale with the formation of cakes.
При раздельной подаче выбранных двух частей шихты реализуется следующий механизм. При подаче порции первой части шихты в печь она проходит через плавильный флюс, нагревается и начинаются реакции восстановления оксидов титана при контакте с алюминием. При последующей после некоторого промежутка времени подаче порции второй части шихты, которая также проходит через слой печного флюса, реакции восстановления оксидов железа алюминием (по крайней мере начальный период) проходят в условиях некоторой изоляции от первой части шихты. В то же время высокий тепловой эффект восстановления оксидов железа алюминием способствует перемешиванию лунки жидкого металла в электрошлаковой печи, интенсификации реакций восстановления оксидов титана и осаждению готового сплава.With separate feeding of the selected two parts of the charge, the following mechanism is implemented. When a portion of the first part of the charge is fed into the furnace, it passes through the melting flux, heats up, and the reduction reactions of titanium oxides begin upon contact with aluminum. During the subsequent, after a certain period of time, the supply of a portion of the second part of the charge, which also passes through the furnace flux layer, the reduction reactions of iron oxides with aluminum (at least the initial period) proceed under conditions of some isolation from the first part of the charge. At the same time, the high thermal effect of the reduction of iron oxides with aluminum promotes mixing of the dimple of liquid metal in the electroslag furnace, intensification of the reduction reactions of titanium oxides, and deposition of the finished alloy.
Важнейшим условием предлагаемого варианта раздельной подачи в печь двух разных частей шихты является синхронизация подачи порций шихты по выбранным их объемам. При предусматриваемом условии наличия двух течек загрузки материалов в печь это вполне реализуемо и принципиально может быть автоматизировано.The most important condition for the proposed option of separate feeding into the furnace of two different parts of the charge is the synchronization of the supply of portions of the charge according to their selected volumes. Under the envisaged condition of the presence of two leaks for loading materials into the furnace, this is quite feasible and, in principle, can be automated.
Примеры конкретного осуществления Плавки ферротитана из смеси техногенных титансодержащих отходов проводили в электрошлаковой печи с не расходуемым угольным электродом. Марка печи УШ 148, мощность трансформатора - 760 квт, диаметр электродов 150-200 мм, тигель водоохлаждаемый. Емкость по металлу до 200 кг.Examples of specific implementation Smelting of ferrotitanium from a mixture of technogenic titanium-containing waste was carried out in an electroslag furnace with a non-consumable carbon electrode. Furnace grade USh 148, transformer power - 760 kW, electrode diameter 150-200 mm, water-cooled crucible. Metal capacity up to 200 kg.
В составе шихтовых материалов на плавки использовали смесь техногенных отходов титанового производства:In the composition of charge materials for melting, a mixture of technogenic titanium production wastes was used:
- дробленые отходы от абразивной обработки титановых полуфабрикатов, очищенные от металлизованных кусков (БЗ);- crushed waste from abrasive processing of titanium semi-finished products, cleaned from metallized pieces (BZ);
- титановую окалину (ТО);- titanium scale (TO);
- циклонную пыль, уловленную при абразивной обработке титановых полуфабрикатов (ЦП).- cyclonic dust caught during abrasive processing of titanium semi-finished products (CP).
Наряду с этой смесью отходов в шихте использовали: порошок алюминия вторичный, окалину железную и известь. Соотношения компонентов шихты выбирали из условий:Along with this mixture of wastes in the charge was used: secondary aluminum powder, iron scale and lime. The ratio of the components of the charge was selected from the conditions:
- смесь техногенных титансодержащих отходов (по крайней мере два вида из числа перечисленных) с содержанием титана в пересчете на диоксид титана не менее 70% (мас.);- a mixture of technogenic titanium-containing wastes (at least two of those listed) with a titanium content in terms of titanium dioxide not less than 70% (wt.);
- количество окалины железной с учетом необходимого железа для получения содержания в сплаве содержания титана в пределах 30-50%;- the amount of iron scale, taking into account the necessary iron to obtain the content of titanium in the alloy in the range of 30-50%;
- порошок вторичного алюминия в количестве для восстановления оксидов титана из отходов титана и оксидов железа из выбранного количества окалины железной;- powder of secondary aluminum in an amount for the reduction of titanium oxides from waste titanium and iron oxides from a selected amount of iron scale;
Каждую плавку в печи начинали с розжига и наведения флюса, необходимого для электрошлаковых процессов. В качестве флюса использовали плавиковый шпат (CaF2) в количестве, обеспечивающем толщину жидкого флюса на начало работы 7-12 см (38-42 кг). Затем осуществляли подачу шихты. Жидкий флюс одновременно обеспечивал связывание глинозема, образующегося при восстановлении оксидов титана алюминием.Each smelting in the furnace was started with firing up and guiding the flux required for electroslag processes. Fluorspar (CaF 2 ) was used as a flux in an amount providing the thickness of the liquid flux at the beginning of work 7-12 cm (38-42 kg). Then the charge was fed. The liquid flux simultaneously provided the binding of alumina formed during the reduction of titanium oxides with aluminum.
В первой плавке использовали смесь всех трех вышеуказанных отходов при их соотношении по массе БЗ:ТО:ЦП соответственно 40:40:20. При этом соотношении отходов в смеси содержание титана в ней в пересчете на диоксид титана составляло около 70% (мас.). Расход порошка алюминия вторичного принимали в количестве 0,3 доли от веса смеси титановых отходов. В шихту ввели стальную стружку из расчета получения в конечном сплаве около 40 мас. % титана.In the first melting, a mixture of all three of the above wastes was used with their ratio by weight BZ: TO: CP, respectively, 40:40:20. With this ratio of wastes in the mixture, the titanium content in it in terms of titanium dioxide was about 70% (wt.). The consumption of secondary aluminum powder was taken in the amount of 0.3 fractions of the weight of the titanium waste mixture. Steel shavings were introduced into the charge at the rate of obtaining in the final alloy about 40 wt. % titanium.
При ведении плавки на этом составе шихты выявили эффект «захолаживания» процесса и необходимость работы на более высоких электрических параметрах. Это объясняется относительно низким тепловым эффектом реакций восстановления алюминием оксидов титана, тем более низших оксидов титана, которые по факту присутствуют в отходах в количествах до 15 мас. % от общей массы оксидов. Плавку закончили после расхода около 60% заготовленной шихты. В тигле обнаружен слиток сплава неоднородного вида, который не может квалифицирован как товарный.When melting on this composition of the charge, the effect of "chilling" of the process and the need to work at higher electrical parameters were revealed. This is explained by the relatively low thermal effect of the reactions of reduction of titanium oxides with aluminum, especially the lower titanium oxides, which are actually present in the waste in amounts up to 15 wt. % of the total mass of oxides. Smelting was finished after about 60% of the prepared charge was consumed. An ingot of an inhomogeneous alloy was found in the crucible, which cannot be qualified as a commercial one.
Во второй плавке при тех же параметрах смеси титановых отходов и расхода порошка алюминия вторичного стальную стружку заменили на смесь окалины железной, порошок алюминия вторичный и известь. Расход окалины железной выбран из условия получения в сплаве 40% титана, а расхода порошка алюминия вторичного - по стехиометрии реакции восстановления окислов железа алюминием, извести - 0,6 долей от расхода алюминия.In the second heat, with the same parameters of the titanium waste mixture and the consumption of secondary aluminum powder, the steel shavings were replaced with a mixture of iron scale, secondary aluminum powder and lime. The consumption of iron scale is selected from the condition of obtaining 40% titanium in the alloy, and the consumption of secondary aluminum powder - according to the stoichiometry of the reduction reaction of iron oxides with aluminum, lime - 0.6 shares of the consumption of aluminum.
Все виды шихтовых материалов смешали вместе (общий вес 350 кг) и подавали в печь порциями по мере проплавления. Не удалось обеспечить устойчивого электрического режима печи, из-за чего плавка была прекращена после загрузки примерно трети зашихтованного объема. В тигле не обнаружено сформировавшегося слитка, материал представлял из себя спеки материалов.All types of charge materials were mixed together (total weight 350 kg) and fed into the furnace in portions as they were melted. It was not possible to provide a stable electric mode of the furnace, which is why the melting was stopped after loading about a third of the charged volume. A formed ingot was not found in the crucible; the material was cakes of materials.
Практическая не реализуемость алюминотермической выплавки ферротитана из обозначенных титансодержащих отходов по опробованным вариантам потребовала выработки других подходов к ведению плавки.The practical impracticability of aluminothermal smelting of ferrotitanium from the indicated titanium-containing wastes according to the tested options required the development of other approaches to smelting.
В последующем плавки проводили на двух частях шихты: первая (основная) часть шихты - смесь из не менее двух титансодержащих отходов, порошок алюминия вторичный, вторая часть (осадительная) - окалина железная, порошок алюминия вторичный и известь при раздельной подаче в печь по разным течкам двух частей шихты, подготовленных и разделенных пропорционально по весу по схеме: порция шихты 1, через 1-3 минуты - порция шихты 2 и повторение этих циклов до израсходования обеих частей шихты.Subsequently, smelting was carried out on two parts of the charge: the first (main) part of the charge is a mixture of at least two titanium-containing waste, secondary aluminum powder, the second part (precipitation) is iron scale, secondary aluminum powder and lime with separate feeding into the furnace through different chutes two parts of the charge, prepared and divided proportionally by weight according to the scheme: a portion of the charge 1, after 1-3 minutes - a portion of the charge 2 and repeating these cycles until both parts of the charge are consumed.
Параметры проведенных плавок и их результаты приведены в табл. 1.The parameters of the conducted heats and their results are shown in table. 1.
Степень извлечения титана в плавках и химический состав полученного ферротитана приведены в табл. 2.The degree of extraction of titanium in smelts and the chemical composition of the resulting ferrotitanium are given in table. 2.
От слитка плавки №5 высотой 40 см и диаметром 40 см были отобраны отдельные пробы ферротитана с верхней и нижней частей слитка, а также в средней части в центре слитка и по краям на этой высоте - всего пять проб для оценки однородности получаемого ферротитана. Химический анализ на содержание титана и алюминия показал, что отклонение содержания элементов между собой по разным точкам составили - по титану не более 4,9 мас. %, по алюминию - не более 1,5 мас. %, что вполне допустимо для условий обязательного усреднения товарного продукта.Individual samples of ferrotitanium were taken from the ingot of smelting No. 5 with a height of 40 cm and a diameter of 40 cm from the upper and lower parts of the ingot, as well as in the middle part in the center of the ingot and along the edges at this height - a total of five samples to assess the homogeneity of the resulting ferrotitanium. Chemical analysis for the content of titanium and aluminum showed that the deviation of the content of elements among themselves at different points was - for titanium not more than 4.9 wt. %, for aluminum - no more than 1.5 wt. %, which is quite acceptable for the conditions of mandatory averaging of a commercial product.
Результаты проведенных плавок показывают пригодность применения в шихте алюминотермической плавки ферротитана различных видов титансодержащих отходов, образующихся на разных стадиях титанового производства, которые ранее для этой цели не использовались.The results of the performed smelting show the suitability of using in the charge of aluminothermic smelting of ferrotitanium various types of titanium-containing wastes generated at different stages of titanium production, which were not previously used for this purpose.
При расходе порошка алюминия вторичного на нижнем пределе выбранного диапазона расхода извлечение титана в сплав минимальное (плавка 3), а при его расходе выше выбранного диапазона (0,4 против 0,36) в условиях полученного повышенного извлечения титана в сплаве содержится более 10% алюминия (плавка 6), что выше, чем это регламентируется, в частности, для марки FeTi40Al10 по ГОСТ ISO 5454-80.With the consumption of secondary aluminum powder at the lower limit of the selected range of consumption, the extraction of titanium into the alloy is minimal (melting 3), and with its consumption above the selected range (0.4 versus 0.36) under the conditions of the obtained increased extraction of titanium, the alloy contains more than 10% aluminum (melting 6), which is higher than it is regulated, in particular, for the FeTi40Al10 grade according to GOST ISO 5454-80.
Благодаря выведению большей части металлизованных кусков БЗ, содержащих повышенное количество азота, из состава этого отхода перед шихтовкой смесей титансодержащих отходов удалось решить поставленную задачу снижения содержания азота в готовом ферротитане - менее 0,5% (мас.), что важно для ряда потребителей ферротитана.Due to the removal of most of the metallized pieces of BZ, containing an increased amount of nitrogen, from the composition of this waste before mixing mixtures of titanium-containing waste, it was possible to solve the task of reducing the nitrogen content in the finished ferrotitanium - less than 0.5% (wt.), Which is important for a number of consumers of ferrotitanium.
Приемлемая однородность получаемого ферротитана по содержанию титана и алюминия в условиях порционной подачи двух разных частей шихты в печь с интервалом 1-3 мин (предпочтительно около двух минут) показана путем отбора проб на разных уровнях и горизонтах слитка от плавки №5.Acceptable homogeneity of the obtained ferrotitanium in terms of titanium and aluminum content under conditions of batch feeding of two different parts of the charge into the furnace with an interval of 1-3 minutes (preferably about two minutes) is shown by sampling at different levels and horizons of the ingot from smelting No. 5.
Таким образом, алюминотермическая выплавка ферротитана по параметрам предлагаемой формулы изобретения вполне реализуема и позволяет вовлечь в производство отходы титанового производства, которые традиционно отправлялись в отвал и тем самым решается задача снижения экологической нагрузки на территорию. Одновременно снижается себестоимость получаемого ферротитана из-за дешевизны титансодержащих отходов в сравнении с традиционным сырьем -ильменитовым или рутиловым концентратом.Thus, aluminothermal smelting of ferrotitanium according to the parameters of the proposed formula is quite feasible and allows you to involve in the production waste of titanium production, which were traditionally sent to the dump, and thus the problem of reducing the environmental load on the territory is solved. At the same time, the cost of the produced ferrotitanium is reduced due to the cheapness of titanium-containing waste in comparison with the traditional raw material - ilmenite or rutile concentrate.
В настоящее время предлагаемый способ алюминотермического получения ферротитана из расширенной гаммы техногенных отходов титанового производства по выбранным технологическим параметрам реализуется в варианте промышленного производства в объемах по заявкам потребителей.Currently, the proposed method of aluminothermal production of ferrotitanium from an expanded range of technogenic titanium production wastes according to the selected technological parameters is implemented in the industrial production version in volumes at the request of consumers.
Источники информацииSources of information
1. М.А. Рысс, Производство ферросплавов, Москва, «Металлургия», 1985, с. 269-281.1. M.A. Ryss, Production of ferroalloys, Moscow, "Metallurgy", 1985, p. 269-281.
2. Патент РФ №2325456, Шихта для получения ферротитана, опубл. 27.05.2008.2. RF patent №2325456, charge for ferrotitanium production, publ. May 27, 2008.
3. Патент РФ №2398907, Способ получения высокопроцентного ферротитана, опубл. 10.09.2010.3. RF patent No. 2398907, Method for producing high-percentage ferrotitanium, publ. 10.09.2010.
4. Патент РФ №2608936, Шихта и способ алюминотермического получения ферротитана с ее использованием, опубл. 26.01.2017.4. RF patent No. 2608936, Charge and method of aluminothermic production of ferrotitanium using it, publ. 26.01.2017.
5. Патент РФ №2329322, Способ получения высокотитанового ферросплава из ильменита, опубл. 20.07.2008.5. RF patent №2329322, Method of producing high-titanium ferroalloy from ilmenite, publ. 20.07.2008.
6. Патент РФ №2196843, Способ печной выплави ферротитана из окислов титана, опубл. 20.01.2003.6. RF patent No. 2196843, Method of furnace smelting of ferrotitanium from titanium oxides, publ. January 20, 2003.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127474A RU2755187C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for aluminothermic production of ferrotitanium |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2020127474A RU2755187C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for aluminothermic production of ferrotitanium |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2755187C1 true RU2755187C1 (en) | 2021-09-14 |
Family
ID=77745626
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2020127474A RU2755187C1 (en) | 2020-08-17 | 2020-08-17 | Method for aluminothermic production of ferrotitanium |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2755187C1 (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208050A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of ferrotitanium |
CN1126766A (en) * | 1995-08-23 | 1996-07-17 | 宝鸡特殊钢厂 | Production process of ferro-titanium alloy |
RU2196843C2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-01-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides |
US7354472B2 (en) * | 2004-06-21 | 2008-04-08 | H.C. Starck Inc. | Metalothermic reduction of refractory metal oxides |
RU2329322C2 (en) * | 2005-04-25 | 2008-07-20 | Сергей Николаевич Чепель | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite |
RU2608936C2 (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Mixture and method for aluminothermic production of ferrotitanium using same |
-
2020
- 2020-08-17 RU RU2020127474A patent/RU2755187C1/en active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59208050A (en) * | 1983-05-11 | 1984-11-26 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Manufacture of ferrotitanium |
CN1126766A (en) * | 1995-08-23 | 1996-07-17 | 宝鸡特殊钢厂 | Production process of ferro-titanium alloy |
RU2196843C2 (en) * | 2000-11-30 | 2003-01-20 | ОАО Верхнесалдинское металлургическое производственное объединение | Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides |
US7354472B2 (en) * | 2004-06-21 | 2008-04-08 | H.C. Starck Inc. | Metalothermic reduction of refractory metal oxides |
RU2329322C2 (en) * | 2005-04-25 | 2008-07-20 | Сергей Николаевич Чепель | Method of producing high titanium ferroalloy out of ilmenite |
RU2608936C2 (en) * | 2015-07-08 | 2017-01-26 | Открытое акционерное общество "Ключевский завод ферросплавов" (ОАО "КЗФ") | Mixture and method for aluminothermic production of ferrotitanium using same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2733772C1 (en) | Method of making ferrovanadium alloys based on aluminothermic self-propagating gradient reduction and slag refining | |
US3579328A (en) | Process for the production of ferro-vanadium directly from slag obtained from vanadium-containing pig iron | |
EP3495513B1 (en) | Aluminum thermal self-propagation gradient reduction and slag washing and refining-based method for preparing titanium alloy | |
Sariev et al. | Remelting the high-carbon ferrochrome dust in a direct current arc furnace (DCF) | |
RU2335564C2 (en) | High titanium ferro alloy produced by two stages reduction out of ilmenite | |
CN105603257B (en) | The production method of high-quality ferrotianium | |
JP2023503632A (en) | Pyrometallurgical process for recovery of nickel, manganese and cobalt | |
RU2755187C1 (en) | Method for aluminothermic production of ferrotitanium | |
RU2338805C2 (en) | Method of alumino-thermal production of ferro-titanium | |
JP2001323329A (en) | Chromium containing metal and its production method | |
Komarov et al. | Structure and mechanical characteristics of the materials of castings obtained by aluminothermic remelting of tungsten-oxide-containing compositions | |
Zheng et al. | Effect of reduction parameters on the size and morphology of the metallic particles in carbothermally reduced stainless steel dust | |
Chumarev et al. | Technological possibilities of manufacturing high-grade ferrotitanium from crude ore | |
RU2455379C1 (en) | Method to melt low-carbon manganiferous alloys | |
RU2549820C1 (en) | Method for aluminothermic obtainment of ferroalloys | |
CN105779820B (en) | The production method of low impurity content ferrotianium | |
JPH0215618B2 (en) | ||
RU2196843C2 (en) | Method for furnace melting of ferrotitanium from titanium oxides | |
Ikornikov et al. | MILL SCALE WASTE REPROCESSING BY CENTRIFUGAL METALLOTHERMIC SHS FOR PRODUCTION OF CAST FERROALLOYS Fe−(Si; Si–Al; B; B–Al) | |
CN107739849A (en) | A kind of production technology of titanium ferroally powder | |
US609467A (en) | Auguste j | |
Predein et al. | Integrated processing of ferriferous materials in blank production for mechanical engineering facilities | |
US2991174A (en) | Process of producing chromium steel | |
RU2353680C2 (en) | Briquette made of secondary aluminium | |
US609466A (en) | Alloy of iron and titanium and process of producing it |