СПОСОБ ВЫПЛАВКИ ФЕРРОТИТАНА Российский патент 2009 года по МПК C22C33/04 

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).

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.

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.