Спосіб виплавки феротитану з залізотитанового концентрату

Спосіб виплавки феротитану з залізотитанового концентрату, який включає двостадійну електричну плавку з використанням на першій стадії шихти, що містить титановий концентрат, вуглецевий відновник і вапно з 3 примусовим уведенням в глиб шлаку алюмінієвих чушок у вигляді гірлянд на стальних прутах, або алюмінієвих стержнів, дроту, чи алюмінієвого порошкового дроту з залізною обпліткою, крім того кількість вапна відповідає по загальній масі 4-7% в початковій шихті та дорівнює 14-19% від кількості алюмінію витраченого на алюмотермічне відновлення оксидів титану. На першій стадії в первинному шлаку кількість шлаку і відновленого металу повинна точно відповідати відношенню 1:(0,20-0,35). Це пояснюється тим, що в стандартному феротитані вміст сірки і фосфору дорівнюють 0,03-0,05% кожного, а в титановому концентраті, який є початковою сировиною, вміст цих елементів на порядок вищий. Згідно з законом розподілу сірка та фосфор розподіляться між шлаком, металом і газовою фазами. Більшу кількість сірки та фосфору, що перейшли в метал і газову фазу, буде виведено з процесу з цими фазами. Титановий шлак, що залишився в печі, буде збіднений за вмістом сірки та фосфору, отриманий з нього феротитан відповідатиме стандарту на ці елементи. Разом з тим при повнішому відновленні заліза до співвідношення вище 1:0,35 шлак збідниться на оксиди заліза і при подальшій його алюмінотермії для отримання 60-70% феротитану не вистачить залізної складової та її відсутність вимушені будуть компенсувати введенням залізної руди або чистого сталевого брухту, що ускладнить і здорожить процес. При недостатньому відновленні заліза до відношення менше 1:0,20 в шлаку залишиться достатня кількість оксидів заліза, але в той же час надмірна кількість сірки та фосфору, які при подальшому алюмотермічному відновленні перейдуть у феротитан з перевищенням у ньому допустимого рівня. Кількість вапна, що вводиться в шихту залежить від кількості алюмінію, що витрачається на алюмотермічне відновлення, і дорівнює 14-19% для даного процесу, що визначено експерементально. Спосіб виплавки феротитану, який заявляється, здійснюється таким чином. У руднотермічній печі виплавляють титановий шлак із залізотитанового концентрату наступного складу, %: ТіО2- 55,0 - 64,0; FeO 28,0 - 36,0; А;l2О3 0,5 - 0,9; SiO2 1,3-2,0; Р2О5 0,1-0,25; CaO 0,2 - 0,3; MnO 0,3-0,6; MgO 0,4-0,6; V2О5 0,3 - 0,4; S 0,2 - 0,4. Вуглецевий відновник задають із розрахунку відновлення оксидів заліза на 70-80% з тим, щоб у готовому шлаку співвідношення шлаку і відновленого металу дорівнювало 1:(0,20-0,35), а вміст FeO в шлаку складав 6-11%. У шлаку залишається 10-12% фосфору і 17-20% сірки, присутніх в початковому концентраті. Решта кількості цих елементів переходить в метал, пил і газову фазу. Кількість вапна, що вводиться в шихту строго залежить від кількості алюмінію, витраченого на алюмотермічне відновлення, і для даного процесу рівне 14-19%. Це складе приблизно 4-7% вапна в шихті першої стадії. Піч має шлакову і метальну льотки. 30831 4 Після завершення плавки метал випускають через нижню метальну льотку. Випуск припиняють після появи шлаку в струмені металу. Шлак, що залишився в печі, піддають алюмотермічній обробці шляхом примусового введення в розплав алюмінію. Занурюваний в розплав алюміній може бути у вигляді алюмінієвого порошкового дроту з залізним обплетенням, що вводиться в піч за допомогою спеціального механізму або у вигляді чушок, нанизаних на прут як гірлянди, у вигляді алюмінієвих стрижнів або дроту. Нашими дослідами встановлено, що для даного процесу глибинне розкислення або відновлення розплаву алюмінієм порівняно з поверхневим (дифузійним) методом є ефективнішим, дозволяє скоротити витрату алюмінію на 20-50% і відповідно знизити кількість шлаку, що утворився, за рахунок зниження в ньому оксидів алюмінію. В період алюмотермічного відновлення шлаку піч може бути відключена від електропостачання. Температура феротитану, що осаджується на подині, дорівнює перед випуском 1350-1450°С. Після повного випорожнення печі проводять наступне завантаження залізотитанового концентрату, вуглецевого відновника, вапна і процес виплавки феротитану поновлюється. Приклади виконання способу виплавки феротитану. В експериментальній руднотермічній печі потужністю 200кВт провели дві плавки. Склад концентрату був такий, % : 59,9 ТІiO2; 34,8 FeO; 0,7 Аl2О3; 1,5 SіO2; 0,18 Р2О5; 0,2 CaO; 0,2 Сr2О3; 0,42 MnO; 0,63 MgO; 0,34 V2O5; 0,34 S. В першому випадку склад шихти був наступний: концентрат 100кг, антрацит 9,15кг, вапно 7,2кг. Плавку вели з розрахунку отримання співвідношення шлак-метал 1: 0,35. Після закінчення першої стадіїплавки з печі випустили 22,1кг металу. У металі концентрація S - 0,22%, Р - 0,11%, Fe - 97,5%. Шлак у кількості 71,1кг містив 56,8% ТіО2; 21,9% Тi2O3; 6,1% FeO; 8,2% CaO. Алюмотермічне відновлення проводили в тій же печі примусовим уведенням в шлак алюмінію у кількості 32,1кг, який був у вигляді дроту та алюмінієвого кутка. Отримано 31,9кг феротитану з вмістом Ті - 72,0%, Fe - 16,9%; Al - 6,0%; S - 0,04%, Р - 0,031%. Кількість уведеного на першій стадії в шихту вапна складає 17,6% від кількості алюмінію. В другому випадку склад шихти був наступний: концентрат 100кг, антрацит 7,6кг, вапно 5,7кг. Плавки вели з розрахунку отримання співвідношення шлак-метал 1: 0,24. Після закінчення першої стадії плавки з печі випустили 19,9кг металу та 75,7кг шлаку, який містив 53, % TiO2; 20,55% Ті2О3; 12,0% FeO; 7,63% CaO. У металі концентрація S - 0,21%, Р - 0,15%, Fe 97,2%. Кількість алюмінію витраченого на алюмотермію складає 34,1кг. Після алюмотермічного відновлення отримали 35,68кг феротитану з вмістом Ті - 64,42%, Fe 25,0%; Al - 5,99%; S - 0,041%, Р - 0,034%. Кількість уведеного на першій стадії в шихту вапна складає 16,7% від кількості алюмінію. Таким чином використання запропонованого способу дозволяє отримати високоякісний 5 феротитан з високим вмістом титану 65 - 73%. Витрати алюмінію знижені на 24%. 30831 6