Спосіб підготовки шихти для безперервної плавки титанових шлаків

Спосіб підготовки шихти для безперервної плавки титанових шлаків, що включає огрудкування суміші титанового концентрату, відновника та в'яжучого, завантаження в обертову піч котунів з додаванням вугілля, який відрізняється тим, що для створення відновної атмосфери в піч завантажують газове вугілля, причому співвідношення кількості котунів та газового вугілля становить 1:(0,22-0,36). (19) (21) u200906102 (22) 15.06.2009 (24) 25.11.2009 (46) 25.11.2009, Бюл.№ 22, 2009 р. (72) ЛИСЕНКО ВАЛЕРІЙ ГЕРМАНОВИЧ, ГУР'ЯНОВА ТЕТЯНА ПЕТРІВНА, ПАРФЕНЮК ІГОР ГЕОРГІЄВИЧ, ПОПЛАВСЬКИЙ ЮРІЙ ВЛАДИСЛАВОВИЧ (73) ДЕРЖАВНИЙ НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ТА ПРОЕКТНИЙ ІНСТИТУТ ТИТАНУ 3 вугілля, причому кількість котунів та газового вугілля відповідає співвідношенню 1:(0,22-0,36). Використання газового вугілля для створення відновної атмосфери в ОП пояснюється тим, що воно має високий вміст летючих (36-38%), низькі вмісти золи (2,5-5,0%), вологи (2,0-4,0%) і сірки (0,7-0,9%). Інші види вугілля з високим вмістом летючих для цієї мети не підходять: довгополуменеве вугілля - з-за високих зольності і вологи, що в 4-6 разів перевищують ці показники в газовому вугіллі. Буре вугілля і торф'яники мають вологість до 30% при підвищеній зольності. При такому виділенні парів води в простір ОП створити в ній відновну атмосферу не вдасться. Решта видів вугілля при високому вмісті летючих мають набагато вищий вміст золи, сірки та вологи, ніж в газовому вугіллі. Тому застосування іншого вугілля буде неефективним. До того ж вартість газового вугілля одна з найнижчих, наприклад, порівняно з нафтококсом нижча, принаймні втричі. У пропонованому рішенні є три джерела виділення відновних газів в простір ОП: продукти реакцій відновлення оксиду заліза вугіллям в котунах (переважно це оксид вуглецю), виділення летючих (переважно вуглеводнів СxHy) з газового вугілля, що завантажується в ОП разом з котунами, продукти реакції окислення вуглецю газового вугілля повітрям, що підсмоктується в піч, або з газами газового пальника, якщо такий застосовується. Розрахунками і практичними вимірами встановлено, що при вмісті в титановому концентраті близько 30% оксидів заліза при їх відновленні з металізацією 80% виділиться близько 90м3 СО на 1т котунів. Загальна кількість відновних газів на 1 тонну завантажуваних котунів при їх співвідношенні до газового вугілля 1:0,22 складе 400м3, при співвідношенні 1:0,36-510м3. Для зсування рівноваги у реакції відновлення оксиду заліза в концентраті з відновником у бік утворення елементарного заліза необхідно в атмосфері печі мати не менше 80% відновних газів. При завантаженні в ОП газового вугілля у співвідношенні до котунів менше ніж 0,22 до 1, рівня опалювання печі і виділення відновних газів буде недостатньо, потрібні додаткові джерела тепла та відновних газів. Якщо це буде тепло від газових пальників, то продукти горіння складатимуться з окисників, що ще більш зменшить відновний потенціал в печі і ефективність процесу. При завантаженні в ОП газового вугілля у співвідношенні до котунів більше ніж 0,36 до 1, відновна атмосфера і опалювання печі без додаткового підведення тепла будуть забезпечені, проте кількість залишків в ОП вугільної золи збільшиться на 58-65% з відповідним збільшенням забрудненості титанового шлаку і великими витратами на подальше його перероблення, зниженням якості титанової губки або титанового пігменту. Спосіб підготовки шихти для виплавки титанового шлаку безперервним процесом здійснюється наступним способом. Порошковий титановий концентрат додрібнюють з відновником, зазвичай антрацитом, з подальшим огрудкуванням на будь-якому в'яжучому. Антрацит задають в кількості 97-105% від потріб 45785 4 ного для відновлення всіх оксидів заліза. Огрудковану шихту (котуни або брикети) сушать, потім обпалюють в ОП у відновній атмосфері при 9001100°С до ступеня металізації 70-80%. В піч завантажують котуни разом з газовим вугіллям в співвідношенні 1:(0,22-0,36). Швидкість обертання і ухил ОП забезпечують необхідний час перебування котунів в печі для досягнення заданого ступеня металізації. Відновлені котуни спрямовують в теплоізольовані бункери РТП з мінімально допустимою втратою тепла і порційно або безперервно завантажуються в піч з порційним випуском розплаву через певний час по мірі його готовності, забезпечуючи тим самим безперервність процесу виплавки титанового шлаку. Приклад за способом, що заявляється. Шихту складали з титанового концентрату, антрациту та бентоніту як в'яжучого. Заздалегідь концентрат та антрацит подрібнювали у кульовому млині. Огрудкування проводили на тарілчастому грануляторі з отриманням котунів розміром 710мм. Концентрат мав наступний склад, %: ТіО2 59,9 FeO 34,8 Аl2О3 0,7 SiO2 1,5 СаО 0,2 Сr2О3 0,2. Антрацит мав склад, %: вуглець 85,0 волога 4 летючі 3,11 сірка 1,5 зола 6,39. Антрацит уводили в котуни в кількості 5,9% від загальної їх маси, що відповідало за стехіометрією відновленню 100% оксидів заліза. Котуни разом з подрібненим газовим вугіллям, кількість якого складала 29% від маси котунів, з певною швидкістю завантажували в обертову піч. Експериментальна обертова піч мала вигляд алундової труби довжиною 1300мм та внутрішнім діаметром 150мм, яка оберталась від електродвигуна з редуктором. Ухил печі та швидкість її обертання забезпечували час перебування котунів в ОП не менше 1,5год. Частково опалення печі здійснювали природним газом з дефіцитом повітря для забезпечення в продуктах горіння приблизно рівної кількості водню та оксиду вуглецю, що являються відновниками, з одного боку, та діоксиду вуглецю та парів води, що являються окисниками, з іншого. Як пальник використовували газокисневий різак УР-48. Подання повітря в пальник зменшували проти необхідного для повного згорання метану до рівня, що не порушує стійкість факела. Перед завантаженням дослідного матеріалу піч прогрівали пальником. Питомі витрати природного газу складали 0,029м3/кг котунів. Це більші витрати газу, ніж вказують розрахунки і пояснюється це тим, що алундовий корпус печі має великі тепловтрати. Додаткове опалення печі забезпечували поданням газового вугілля, яке крім цього виділяло летючі у вигляді вуглеводневих сполук типу СxНy, 5 45785 які разом з СО, що утворився при відновленні титанового концентрату в котунах, забезпечували відновну атмосферу в печі. Температура котунів у вивантажувальному бункері складала 900-930°С. Відбір проби відхідних газів з печі на кисень та діоксид вуглецю засвідчив, що концентрація кисню склала 0,6%, а концентрація СО2 - не більше 7%. Це вказує, що при 950-1000°С і відсутності кисню в печі реакція Белла-Будуара зміщується в бік збільшення концентрації СО, збільшуючи відновний потенціал в просторі печі. Охолоджували котуни в герметичних ємностях. В результаті шлакова фаза металізованих котунів мала наступний склад, %: ТіО2 76,8 FeO 8,7 Аl2О3 3,24 SiO2 4,25 СаО 0,54 Сr2О3 0,26. Металічна фаза котунів на 99,4% складалася з заліза, залишок - домішки. Таким чином, ступінь металізації за трьома дослідами склав 76-80%. При завантаженні в РТП котунів такого ступеня металізації і температури витрати електроенер Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 6 гії знижуються на 30-40%, а продуктивність печі зростає в 1,5-2 рази. Здійсненню будь-якого металургійного процесу передує розрахунок. Дослідні і розрахункові дані за методом, що заявляється, повністю співпали. Розрахунок здійснення процесу відновлення котунів в ОП за прототипом показав, що завантаження в піч разом з котунами лише 1% вугілля не дозволяє хоч скільки-небудь помітно опалити ОП і створити в ній відновну атмосферу. Опалювання печі газами, що відходять з електропечей, які складаються з СО2, Н2О, О2, N2, зумовить окислювальну атмосферу в ОП і неможливості якоїнебудь металізації котунів. Тому експериментальне випробування способу за прототипом не проводили. Таким чином, використання способу, що заявляється, дозволяє досягти в ОП відновної атмосфери без істотного забруднення випалюваного продукту вугільною золою із ступенем металізації котунів 70-80% та зменшити витрати електроенергії на 30-40%, а продуктивність печі збільшити в 1,5-2 рази. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601