Способ переработки железотитановых руд и концентратов Советский патент 1991 года по МПК C21B13/00 

Изобретение относится к металлургии, а именно к способам комплексной переработки железотитановых руд и их концентратов.

Целью изобретения является удешевление производства титана за счет получения безжелезистых шлаков на завершающей высокотемпературной стадии.

П р и м е р. В шихту, состоящую из железотитановой руды, состава, мас.%: Реобщ 62,35; ТЮа 7,2; VaOs 0,11; губчатое железо в качестве связующего 3, добавляют 0,2 % по массе соединения щелочных металлов, полученную шихту окатывают. Приготовленную таким образом шихту загружают в печь, например лабораторный плазменный реактор с диаметром внутреннего канала 100 мм, слоем высотой 100 мм, разделенным по диаметру перегородкой на два отсе v ка, в одном из которых размещены окатыши с добавкой хлорида, а в другом - без добавки, и обрабатывают в течение 40 мин водородом при 700°С. Восстановленные окатыши направляют в электропечь на до- восстановление и последующее отделение металлического шлака. Процесс ведут при 1800°С в течение 20 мин.

В таблице представлены данные экспериментальных исследований, подтверждающие обоснованность выбранных температурных и временных интервалов процесса двухстадийной переработки железотитановых руд, содержащих, мае. %: Реобщ 62,3; ТЮ2 7.2; V20s 0,11.

Оч

ю

со

о VJ

со

Щелочные добавки оказывают положительное влияние на восстановление магнетита. В окатышах, восстановленных при 700°С, объемное содержание остаточных окислов железа составляет 10-12% без хлорида натрия и 2-4% с добавкой хлорида, а при 800°С -11-13 и 5-7% соответственно, Увеличение количества недовосстанов- ленных окислов при 800°С происходит вследствие частичного спекания свежевосстановленного металла, оказывающего тормозящее влияние на дальнейшее протекание процесса восстановления. Экспериментально показано, что на начальной стадии температуру процесса не следует повышать до 800°С, ограничившись выбранным температурным интервалом.

Плавление восстановленных при 700°С окатышей осуществляют в алундовых тиглях, помещенных в тот же реактор, в восста- новительной атмосфере при 1700°С в течение 15-20 мин. Шлаки, полученные из окатышей с добавкой хлорида натрия, состоят из аноссовита и идиоморфных зерен полутораокиси титана. Результаты рентге- носпектрального микроанализа показали почти полное отсутствие в них железа, в то время как в шлаках, полученных мз окатышей, в которые добавки хлорида натрия не вводили, локальное содержание железа может достигать 15 мас.%. Металл представлен ферритом (микротвердость 70-95 км/мм2), содержащим сыпь неметаллических включений с размерами около 3 мкм. Повышение температуры на стадии разделения металла и шлака до 1800°С обеспечивает отделение и столь мелких неметаллических включений.

Способ предусматривает селективное восстановление железа при низких температурах. Интенсификаторы (NaCi, NaOH, МаНСОз) вводят в количестве 0,2; 0,5 и 1% от массы окатышей. Установлено, что введение интенсификатора в таких количествах уменьшает время восстановления в 1,2-2 раза при всех испытанных восстановителях и при этом высокая степень восстановления (98%) достигается в интервале температур 600-750°С. Дальнейшее увеличение количества добавок интенсификатора к улучшению

показателей процесса восстановления не приводит. Наиболее эффективными катализаторами являются сода и хлорид натрия. Повышение температуры выше 740°С

приводит к ослаблению свойств интенсифицирующих добавок и возникновению спекания свежевосстановленного железа, что препятствует восстановлению внутри окатыша.

Верхний предел нагрева на высокотемпературной стадии 1800°С определяется тем, что при этой температуре обеспечивается плавление всех титансодержащих фаз и, следовательно, переход их в шлак.

Высокотемпературная стадия довосста- новления начинается при плавлении окислов, т.е. 1200°С. Перегрев свыше 1800°С приводит к перерасходу электроэнергии. Продолжительность восстановительного

периода составляет 15-20 мин. Нижний предел (менее 15 мин) временного интервала определяется законами теплопередачи и конструкцией плавильного агрегата. Ведение процесса свыше 20 мин приводит к связыванию низших окислов титана с закисью железа с образованием тугоплавких и трудновосстановимых соединений.

Очень низкое (менее 0,5%) содержание железа в титанистых шлаках, полученных

предлагаемым способом, обеспечивает на

стадии получения хлорида титана снижение

расхода хлорирующего агента, составляющего до 1 /3 от общих по этому переделу

издержек.

Формула изобретения

Способ переработки железотитановых руд и концентратов, включающий приготовление шихты, твердофазное восстановление железа, его высокотемпературное

довосстановление в расплаве и отделение расплава от титансодержащего шлака, отличающийся тем, что, с целью удешевления производства титана за счет получения безжелезистых шлаков на завершающей

высокотемпературной стадии, в шихту добавляют соединения щелочных металлов в количестве 0,2-1,0% от массы шихты, при этом процесс твердофазного восстановления осуществляют при t 600-740°C, а высокотемпературное довосстановление - при t 1200-1800°C в течение 15-20 мин,

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам комплексной переработки железотитановых руд и их концентратов. Целью изобретения является удешевление производства титана за счет получения безжелезистого шлака на завершающей высокотемпературной стадии. Существо изобретения состоит в добавлении к шихте соединений щелочных металлов и восстановлении при 600-740°С, а высокотемпературное довосстановление ведут при t 1200-1800°С в течение 15-20 мин. Использование изобретения позволяет экономить до 11ЭО руб/т титана. 1 табл, (Л С