СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИКОТИТАНОВОЙ ЛИГАТУРЫ Российский патент 2001 года по МПК C22C33/00 C22C33/04 C22C35/00 

Описание патента на изобретение RU2177049C1

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов и титановых шлаков, являющихся сырьем для получения металлического титана и пигментного диоксида титана.

Известен способ получения ферросиликотитана алюминотермическим способом на шихте, состоящей из титанового концентрата, алюминия, железной руды, ферросилиция и отходов металлического титана в соотношении, вес.%: (45-58): (20-30):(5-20):(0,1-10):(3-11) соответственно (авт.свид. СССР N 676033, С 22 С 33/00, 1978 г.).

Согласно изобретению получают ферросиликотитановую лигатуру, содержащую 30,4-41,0% титана, 4,6-6,9% алюминия, 3,4-17,5% кремния, остальное - железо и титаноглиноземистый полупродукт, содержащий 25,4-41,9% двуокиси титана и остальное глинозем (Al2O3).

Указанные продукты передела титановых концентратов не могут быть использованы из-за низкого содержания кремния в ферросиликотитановой лигатуре и низкого содержания двуокиси титана в титаноглиноземистом полупродукте.

Известен способ карботермической выплавки ферросиликотитана в дуговой электропечи мощностью 500 кВт в углеродистом тигле (Р. Дуррер и Г. Фолькерт. Металлургия ферросплавов, М. : Металлургия, 1976 г., с. 410). Состав шихты для получения ферросиликотитана состоит из 47% ильменита (51,2% TiO2 и ~40% FeO), 28,5% кварцита и 24,5% дробленого кокса. Полученный сплав содержит 29-30% Ti, 17-20% Si, 1,8-2% С и железо - остальное. При увеличении доли кварцита в шихте можно получить сплав с 30% Si. Степень извлечения титана в сплав составляет 70-75%, при этом полученные шлаки содержат низкое содержание TiO2, а расход электроэнергии на 1 кг сплава составляет 12 кВт•ч. Низкие технико-экономические показатели плавки и непригодность использования шлаков для получения металлического титана не позволяют использовать способ для указанных целей.

Известен способ получения металлического полупродукта и титановых шлаков из железотитановых концентратов, заключающийся в том, что в состав брикетов или окатышей с увлажняющим раствором вводят соединения бора (авт. свид. СССР N 188011, С 22 В 34/12 4/00, 1966 г.) Указанный способ не позволяет получить ферросиликотитановую лигатуру.

Известен способ выплавки титановых шлаков и металлического полупродукта из железотитановых концентратов в рудно-термической электропечи, позволяющий с целью упрощения технологических схем, исходные железотитановые концентраты, нагретые до 1400-1500oC, продувать природным газом (авт. свид. СССР N 191817, С 22 В 4/00, 1967 г.).

Указанный способ не позволяет получать ферросиликотитановую лигатуру.

Наиболее близким известным способом к заявляемому является способ переработки железотитановых (ильменитовых) концентратов углетермическим процессом в рудно-термической электропечи мощностью 10,5 МВА (В.А. Гармата, А. И. Петрунько, Н.В. Галицкий и др. Титан, М.: Металлургия, 1983 г., 559 с.). В качестве шихтовых материалов при выплавке используют железотитановые концентраты (ильменитовые) с содержанием TiO2 45-65% и FeO 23-45% и углеродистый восстановитель (антрацит) с содержанием углерода 84,8% и 15,2% прочих (в том числе зола) в соотношении 92,4 и 7,6% соответственно. Подготовку шихты к плавке производят агломерацией, брикетированием или окомкованием. Проплавление шихты производят при температуре 1650-1700oC стадийно с образованием жидкой ванны, довосстановлением шлака отдельными порциями восстановителя (доводкой шлака), после доводки шлака расплав выдерживают в печи в течение 20-30 мин для разделения титанового шлака и металла и затем производят выпуск расплава при температуре 1700o в изложницу. После разделения металла и шлака химический состав металла: 97,05% Fe, 0,04% Ti; 0,06% Mn; 0,35% Si; 0,6% Cr; 0,14% P; 0,16% S и 1,52% С, а титанового шлака: 88% TiO2, 3,95% FeO; 0,94% MnO; 0,25% CaO; 0,7% MgO; 3,06% Al2O3; 2,5% SiO2 0,95% Cr2O3 и 0,32% V2O5.

Основным недостатком приведенного способа является то, что по этому способу нельзя производить совместно с титановым шлаком ферросиликотитановую лигатуру, а получаемый поэтому способу металлический полупродукт - это обычный природнолегированный чугун.

Задача настоящего изобретения заключается в разработке технологии одновременного получения двух товарных продуктов плавки ферросиликотитановой лигатуры и титанового шлака.

Поставленная задача решается тем, что в качестве титанового концентрата используют кремнийтитановый и титаномагнетитовый концентраты, при этом шихту, состоящую из кремнийтитанового концентрата, титаномагнетитового концентрата и углеродистого восстановителя в соотношении 1:(0,05-0,15): (0,25: 0,55) соответственно проплавляют в рудно-термической электропечи при температуре 1750-1850oC и выдерживают расплав в печи перед разливкой. Расплав перед разливкой выдерживают в печи в течение 3-5% от общей продолжительности плавки.

Для повышения технико-экономических показателей шихту в указанном соотношении брикетируют, а в качестве связующего используют жидкое стекло в количестве 2-5% от массы шихты на плавку.

Для снижения количества SiO2 в титановых шлаках и исключения процесса доводки шлака проплавление шихты производят при температуре 1850oC с выдержкой расплава перед разливкой при этой температуре в течение 10-15% от общей продолжительности плавки.

Отличительной особенностью заявляемого способа является то, что в качестве шихтовых материалов используют нетрадиционные кремнийтитановые концентраты, содержащие 50% TiO2 45% SiO2 2% Fe2O3, и ∑(Al2O3+CaO+MgO) до 3% (обычно используются для традиционных процессов железотитановые (ильменитовые) концентраты, содержащие 45-65% TiO2 И 23-45% FeO) и титаномагнетитовые концентраты, содержащие 10-17% TiO2 и 54-58% Fe общего, вместе с углеродистым восстановителем, взятым для полного восстановления SiO2, и частичного TiO2. Проплавление указанных шихтовых материалов в заданном соотношении и температурном режиме позволяет получить за один металлургический предел два товарных продукта: ферросиликотитановую лигатуру и титановый шлак. Ферросиликотитановая лигатура в дальнейшем используется в черной металлургии для легирования и раскисления стали, а титановый шлак в цветной металлургии для получения металлического титана и в пигментной промышленности для получения пигментной двуокиси титана.

Известные способы производства ферросиликотитановой лигатуры не позволяют получить одновременно титановый шлак, а способы производства титанового шлака не позволяют получить одновременно за один металлургический передел ферросиликотитановую лигатуру.

Предлагаемый способ позволяет решить эту задачу, причем одновременное производство двух товарных продуктов за один металлургический передел значительно снижает их себестоимость и повышает их конкурентоспособность на мировом рынке.

Изменение соотношения компонентов в шихте в меньшую сторону приведет к недовосстановлению оксидов кремния и титана, что приведет к нестандартному составу ферросиликотитановой лигатуры и увеличению содержания оксидов кремния в титановом шлаке.

Изменение соотношения компонентов в шихте в большую сторону приведет к снижению технико-экономических показателей, потере кремния и титана, повышению содержания кремния в ферросиликотитановой лигатуре и снижению TiO2в титановом шлаке.

Снижение температуры проплавления шихты ниже 1750oC приведет к недовосстановлению кремния и титана в ферросиликотитановую лигатуру, а повышение температуры более 1850oC к дополнительным потерям кремния.

Снижение времени выдержки расплава перед разливкой менее 3% от общей продолжительность плавки приводит к потерям металла со шлаком, а повышение времени выдержки более 5% - к увеличению удельного расхода электроэнергии.

Снижение количества связующего (жидкого стекла) при брикетировании шихты менее 2% от массы шихты на плавку приводит к частичному разрушению брикетов - снижается их прочность, а повышение более 5% приводит к увеличению влаги в шихте и не приводит к повышению прочности брикетов.

Для некоторых целей необходимы титановые шлаки с пониженным содержанием SiO2. Для этого выдержка расплава при повышенной температуре 1850oC производится длительное время, в течение 10-15% от общей продолжительности плавки. Снижение времени выдержки менее 10% от общей продолжительности плавки не приводит к дополнительному снижению SiO2 в шлаках, а увеличение длительности выдержки более 15% приводит к повышению удельного расхода электроэнергии.

Опробование способа выплавки ферросиликотитановой лигатуры и титанового шлака за один металлургический передел проводили в ЦНИИчермете им. И.П. Бардина в рудно-термической электропечи мощностью 100 кВА с угольной футеровкой. Результаты выплавки приведены в таблице.

Анализируя полученные результаты выплавки по предлагаемому способу, можно сказать, что способ позволяет за один металлургический передел получить два товарных продукта плавки - ферросиликотитановую лигатуру и титановый шлак. Причем ферросиликотитановая лигатура соответствует ферротитану с повышенным кремнием (ГОСТу 4761-91), а титановый шлак ТУ 1715-452- 05785388-99 - стандартным титановым шлакам, используемым для производства металлического титана.

Похожие патенты RU2177049C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ИЛЬМЕНИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 2006
  • Трегубенко Виктор Васильевич
  • Довлядов Игорь Викторович
  • Конотопчик Константин Ульянович
  • Бобков Леонид Николаевич
  • Корзун Виктор Казимирович
RU2361940C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВОЛЬФРАМОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ 2005
  • Трегубенко Виктор Васильевич
  • Корзун Виктор Казимирович
  • Горбачев Михаил Ильич
  • Сухарьков Петр Иванович
  • Москаленко Сергей Александрович
RU2296173C2
СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА 2006
  • Трегубенко Виктор Васильевич
  • Корзун Виктор Казимирович
  • Бобков Леонид Николаевич
  • Конотопчик Константин Ульянович
RU2351678C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2009
  • Попов Игорь Олегович
  • Устинов Сергей Михайлович
  • Бутырский Борис Николаевич
  • Пупышев Андрей Михайлович
RU2410449C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ РУД 2012
  • Голубев Анатолий Анатольевич
  • Гудим Юрий Александрович
RU2503724C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИКОТИТАНА 2010
  • Рябчиков Иван Васильевич
  • Ахмадеев Альфред Юрьевич
RU2416659C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ ШЛАКОВ 2012
  • Саввинова Алена Анатольевна
  • Надольский Александр Львович
  • Красиков Сергей Анатольевич
RU2522876C1
СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ШИХТЫ ДЛЯ ВЫПЛАВКИ ТИТАНОВЫХ ШЛАКОВ В РУДНО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ПЕЧИ 2015
  • Рымкевич Дмитрий Анатольевич
  • Тетерин Валерий Владимирович
  • Кирьянов Сергей Вениаминович
  • Мясников Алексей Анатольевич
  • Щепин Леонид Александрович
RU2612332C1
ШИХТА И СПОСОБ АЛЮМИНОТЕРМИЧЕСКОГО ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОТИТАНА С ЕЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ 2015
  • Гильварг Сергей Игоревич
  • Кузьмин Николай Владимирович
  • Мальцев Юрий Борисович
RU2608936C2
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ТИТАНСОДЕРЖАЩЕГО СПЛАВА ДЛЯ ЛЕГИРОВАНИЯ СТАЛИ 2012
  • Шатохин Игорь Михайлович
  • Шаймарданов Камиль Рамилевич
  • Зиатдинов Мансур Хузиахметович
  • Манашев Ильдар Рауэфович
RU2497970C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 177 049 C1

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ФЕРРОСИЛИКОТИТАНОВОЙ ЛИГАТУРЫ

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству ферросплавов и титановых шлаков, являющихся сырьем для получения титана. Способ заключается в том, что в качестве титанового концентрата используют кремнийтитановый и титаномагнтитовый концентраты, шихту, состоящую из кремнийтитанового концентрата, титаномагнетитового концентрата и углеродистого восстановителя в соотношении 1:(0,05-0,15): (0,25,-0,55) соответственно, проплавляют в рудно-термической электропечи при температуре 1750-1850oС и выдерживают расплав в печи перед разливкой. Способ позволяет разработать технологию одновременного получения двух товарных продуктов плавки: ферросиликотитановой лигатуры и титанового шлака, пригодного для получения металлического титана. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 177 049 C1

1. Способ получения ферросиликотитановой лигатуры, включающий загрузку шихты, состоящей из титанового концентрата и углеродистого восстановителя, в рудно-термическую электропечь, ее проплавление и разливку расплава, отличающийся тем, что в качестве титанового концентрата используют кремнийтитановый и титаномагнетитовый концентраты, шихту, состоящую из кремнийтитанового концентрата, титаномагнетитового концентрата и углеродистого восстановителя в соотношении 1:(0,05-0,15):(0,25-0,55) соответственно, проплавляют при температуре 1750-1850oС и выдерживают расплав в электропечи перед разливкой. 2. Способ по п.1. отличающийся тем, что расплав перед разливкой выдерживают в печи в течение 3-5% от общей продолжительности плавки. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что для снижения количества оксида кремния в титановом шлаке и исключения процесса доводки шлака, расплав перед разливкой выдерживают при температуре 1850oС в течение 10-15% от общей продолжительности плавки. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихту, состоящую из кремнийтитанового концентрата, титаномагнетитового концентрата и углеродистого восстановителя, брикетируют, а в качестве связующего используют жидкое стекло в количестве 2-5% от массы шихты на плавку.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2177049C1

ГАРМАТА В.А
и др
Титан
-М.: Металлургия, 1983, с.191-215
Способ производства титансодержащих лигатур 1987
  • Мелеков Виктор Алексеевич
  • Вихлевщук Валерий Антонович
  • Поляков Владимир Федорович
  • Андреев Борис Константинович
  • Жовтяк Александр Владимирович
  • Кислицин Виктор Андреевич
  • Ерко Владимир Ильич
  • Земляков Владимир Васильевич
  • Солошенко Владимир Павлович
  • Лотц Юрий Фридрихович
  • Лихачев Анатолий Гаврилович
  • Шубин Александр Егорович
SU1479542A1
Шихта для выплавки лигатуры 1989
  • Востриков Василий Петрович
  • Барков Леонид Андреевич
  • Чернега Николай Иванович
  • Мировщиков Владислав Михайлович
  • Монахов Николай Павлович
  • Проданов Владимир Николаевич
  • Поволоцкий Виктор Давыдович
  • Трусковский Виктор Иванович
  • Кондратьев Сергей Александрович
  • Овчарук Анатолий Теофанович
SU1713965A1
Лигатура 1974
  • Евченко Григорий Иванович
  • Кейс Николай Власович
  • Вайнштейн Ольга Яковлевна
  • Манылов Илья Игнатьевич
  • Ильин Александр Михайлович
  • Шотин Виктор Степанович
  • Зайко Виктор Петрович
  • Голев Анатолий Константинович
  • Пигасов Виктор Евгеньевич
  • Лурье Владимир Исакович
  • Холодный Виктор Андреевич
  • Серый Владимир Федорович
SU501107A1
Кожухотрубный теплообменник 1986
  • Максимов Николай Васильевич
  • Михеев Владимир Федорович
  • Финкельштейн Беньямин Абрамович
  • Филатов Владимир Иванович
  • Эльтерман Леонид Евгеньевич
SU1295196A1
Электрический контакт 1983
  • Раянов Мударис Махурович
  • Кашапов Анас Камилович
SU1288792A1
ГАСИК М.И
и др
Теория и технология производства ферросплавов
-М.: Металлургия, 1988, с.462 и 463
ГАСИК М.И
и др
Электрометаллургия ферросплавов
-Киев-Донецк: Вища школа, 1983, с.244
РЫСС М.А
Производство ферросплавов
-М.: Металлургия, 1985, с.279 и 280.

RU 2 177 049 C1

Авторы

Трегубенко В.В.

Корзун В.К.

Груцкий Л.Г.

Пранович А.А.

Даты

2001-12-20Публикация

2000-07-25Подача