Спосіб одержання шлаку, який містить оксид титану (варіанти)

1. Спосіб одержання шлаку, який містить оксид титану, що полягає в тому, що здійснюють стадії: (а) нагрівають у відновній печі суміш сировинних матеріалів, яка включає в себе оксид титану, оксид заліза та вуглецевий відновник; (b) відновлюють оксид заліза у вказаній суміші з одержанням відновленого заліза; (с) подають одержану суміш у нагрівальноплавильну піч; (d) нагрівають одержану суміш у нагрівальноплавильній печі для плавлення відновленого заліза і відділяють відновлене залізо від шлаку, який містить оксид титану; (e) вивантажують з печі шлак, який містить оксид титану. 2. Спосіб за п. 1, в якому на стадії (c) одержану суміш подають у нагрівально-плавильну піч без істотного охолоджування. 3. Спосіб за п. 1, в якому відновна піч являє собою піч з обертовим подом. 2 (19) 1 3 77989 Даний винахід відноситься до способу одержання шлаку, який містить оксид титану, зокрема до способу ефективного одержання шлаку, який містить оксид титану, шля хом попереднього відновлення оксиду заліза, наприклад в сирій руді. Відомий спосіб одержання шлаку, який містить оксид титану, відповідно до якого залізо відділяють від руди, такої як ільменіт, який включає оксид титану та оксид заліза. Як проілюстровано на Фіг.4, ільменіт та вуглецевий відновник (наприклад, кокс або випалене вугілля) подають у піч з зануреною дугою (скорочено SAF - від англ. submerged arc furnace) 9 по лінії 1 подачі матеріалів та лінії 2 подачі вуглецевого відновника, відповідно регулюючи швидкості подачі кожного з цих компонентів за допомогою відповідного регулюючого пристрою 3. Оксид заліза піддають відновленню та плавленню. Розплавлене залізо потім випускають, а шлак, який містить оксид титану, спускають через випускний отвір, розташований у стіні печі. Описані нижче способи відомі у даній області техніки. Відповідно до одного із способів ільменіт змішують з вуглецевим відновником, таким як кокс, і невеликою кількістю флюсу, який містить оксид титану, а потім цю суміш піддають агломерації. Одержану суміш завантажують в електричну піч і нагрівають, розділяючи таким чином розплавлене залізо та шлак, який містить розплавлений оксид титану. Відповідно до іншого способу у плавильній печі підтримують потрібну кількість розплавленого заліза, а вуглецевий матеріал, такий як кокс, пек або важке масло, додають до ванни з розплавленого заліза, одночасно продуваючи його киснем і таким чином забезпечуючи випаровування вуглецевого матеріалу. У цей самий час у ванну з розплавленого заліза завантажують титанову сировину, таку як магнетитвмісний пісок або титанвмісна залізна руда (ільменіт). Оксиди металів, такі як оксид заліза та оксид хрому, у титановій сировині селективно відновлюються, тим самим підвищуючи вміст оксиду титану у шлаку та концентруючи вказаний оксид. У традиційному способі, відповідно до якого розділення заліза та шлаку, який містить оксид титану, здійснюють, відновлюючи та розплавлюючи оксид заліза, який міститься у сировині у плавильній печі, такій як піч з зануреною дугою, температура у печі падає під впливом реакції відновлення оксиду заліза, що являє собою ендотермічну реакцію. Таким чином, для підтримки постійної температури у печі потрібна велика кількість електричної енергії. Крім того, в ході процесу утворюється велика кількість розплавленого FeO. Розплавлений FeO спричиняє серйозні пошкодження вогнетривів у печі, через що ефективне одержання шлаку, який містить оксид титану, при використанні печі з зануреною дугою ускладнюється. Крім того, для того, щоб відновити оксид заліза, вказана піч повинна мати сильно-відновну атмосферу. На жаль, у відновній атмосфері оксид титану також відновлюється. З урахуванням вищезгаданих традиційних способів, метою даного винаходу є розробка спо 4 собу одержання шлаку, який містить оксид титану, з сировини, яка включає в себе оксид титану та оксид заліза, згідно з яким забезпечується приглушення відновлення діоксиду титан у, зведення до мінімуму ви трати електричної енергії та ефективне одержання шлаку, який містить оксид титану. У світлі вищезгаданих проблем, відповідно до одного з аспектів даного винаходу, спосіб одержання шлаку, який містить оксид титану, включає в себе стадії: (А) нагрівання суміші сировинних матеріалів, яка включає в себе оксид титану, оксид заліза та вуглецевий відновник, або вказаної суміші сировинних матеріалів, яка додатково включає в себе джерело оксиду кальцію, у відновній печі; (B) відновлення оксиду заліза у вказаній суміші з одержанням відновленого заліза; (C) подачі одержаної суміші у нагрівально-плавильну піч; (D) нагрівання одержаної суміші у нагрівальноплавильній печі для плавлення відновленого заліза та відділення відновленого заліза від шлаку, який містить оксид титану; і (Е) вивантаження та витягання шлаку, який містить оксид титану, з печі. Відповідно до даного способу, на ви щезгаданій стадії (С) одержану суміш переважно подають у нагрівально-плавильну піч без істотного охолоджування, тобто одержану суміш переважно не піддають активному охолоджуванню. Зокрема температура відновленої суміші переважно не падає до 350°С або нижче, більш переважно - до 650°С або нижче, найбільш переважно - до 900°С або нижче. Відновна піч переважно являє собою піч з обертовим подом. Оскільки температура у вказаній печі може легко регулюватися, відновлення діоксиду титану до оксиду більш низької валентності може бути приглушене, а оксид заліза може бути е фективно відновлений. Відповідно до іншого аспекту даного винаходу, спосіб одержання шлаку, який містить оксид титану, включає в себе стадії: (А) нагрівання суміші сировинних матеріалів, яка включає в себе оксид титану, оксид заліза та вуглецевий відновник, або вказаної суміші сировинних матеріалів, яка додатково включає в себе джерело оксиду кальцію, у відновно-плавильній печі; (В) відновлення оксиду заліза у вказаній суміші з одержанням відновленого заліза; (С) подальшого нагрівання одержаної суміші для плавлення відновленого заліза та відділення відновленого заліза від шлаку, який містить оксид титану; і (D) вивантаження та витягання шлаку, який містить оксид титану, з печі, при цьому відновно-плавильна піч являє собою відновноплавильну піч з рухомим подом. Відповідно до даного винаходу відновноплавильна піч з рухомим подом переважно включає в себе піч з обертовим подом. Більше того відповідно до даного винаходу піч переважно має, щонайменше, дві зони у напрямку руху поду. Одна з цих зон, розташована вище по ходу поду у напрямку його руху, може являти собою відновну зону, а інша зона, розташована нижче по ходу поду у напрямку його руху, може являти собою нагрівально-плавильну зону. Температур у у кожній зоні переважно регулюють окремо. 5 77989 6 Під час здійснення вказаних стадій температунетривів на стінах печі може бути істотно ра у відновній зоні може знаходитися у діапазоні уповільнений. Більше того, може бути вирішена від 1200 до 1500°С, а температура у нагрівальнопроблема відновлення діоксиду титану під час плавильній зоні може знаходитися у діапазоні від відновлення оксиду заліза. 1300 до 1500°С. Більше того, температура у нагріСуміш сировинних матеріалів, що застосовувально-плавильній зоні переважно на 100-300°С ється відповідно до даного винаходу, являє собою вище, ніж температура у відновній зоні. суміш, яка включає в себе оксид титану, оксид З точки зору транспортування, суміш сировинзаліза та вуглецевий відновник, або вказану суміш, них матеріалів відповідно до даного винаходу пеяка додатково включає в себе джерело оксиду реважно являє собою агломероване пресування. кальцію. Типи оксиду титану та оксиду заліза конкПри використанні агломерованого пресування коретно не обмежені. Наприклад, можуть бути викоефіцієнт теплопередачі у відновно-плавильній печі ристані не тільки природні руди, такі як титанвмісабо у відновній печі може бути підвищений, тим на залізна руда (ільменіт), титанвмісний магнетит самим забезпечуючи високу продуктивність. (титаномагнетит) та псевдобрукіт, але і побічні Короткий опис креслень продукти одержання оксиду титану або титану. Фіг.1 являє собою схематичне зображення одНаприклад, може бути використаний залишок, що ного з прикладів відповідно до варіанту здійснення утворюється при розділенні на центрифузі; залиданого винаходу; шок, що утворюється при фільтрації в сульфатноФіг.2 являє собою схематичне зображення інму способі; і відділений залишок з хлораторної шого прикладу відповідно до варіанту здійснення печі, що утворюється в процесі одержання оксиду даного винаходу; титану способом хлорування. При необхідності Фіг.3 являє собою схематичне зображення ще вказані сировинні матеріали можуть бути змішані. одного прикладу відповідно до варіанту здійснення Наприклад, шляхом додавання залізної руди та даного винаходу; і відходів сталеплавильного заводу можна керувати Фіг.4 являє собою схематичне зображення вакількістю оксиду заліза. А шля хом додавання, наріанту здійснення відповідно до традиційного споприклад, рутила, анатаза та синтетичного рутила, собу. можна керувати кількістю оксиду титану. Відходи Цифрові позначення сталеплавильного заводу переважно являють со1 - лінія подачі сировини бою колошниковий пил з доменної печі, який 2 - лінія подачі вуглецевого відновника включає в себе вуглець та оксид заліза, оскільки 3 - пристрій, регулюючий швидкість подачі до сировини одночасно може бути доданий не 4 - змішуючий пристрій тільки оксид заліза, але і вуглецевий відновник. 5 - агломератор Нижче описаний приклад суміші сировинних мате6 - піч з обертовим подом (відновна піч) ріалів, яка включає в себе ільменіт та вуглецевий 7 - охолоджуюче обладнання відновник. Може бути використаний природний 8 - піч з обертовим подом (відновно-плавильна ільменіт. піч) Співвідношення титану та заліза не обмежене. 9 - нагрівально-плавильна піч Ільменіт звичайно містить від 40 до 60мас.% Автори даного винаходу виявили, що ви щеоксиду титану і від 30 до 50мас.% оксиду заліза. згадана мета може бути досягнута шляхом застоВміст оксиду заліза в суміші сировинних матеріасування наступного способу, тим самим здійснивлів переважно становить 1/20 або вище, більш ши даний винахід. Відповідно, згідно із способом переважно - 3/20 або вище, для ефективного одеодержання шлаку, який містить оксид титану, (наржання титанового шлаку. У цьому випадку енердалі названого титановим шлаком) з суміші сирогія, що витрачається на плавлення оксиду титану у винних матеріалів, яка включає в себе оксид титаплавильній печі, може бути знижена переважно на ну, оксид заліза та вуглецевий відновник, або 10% або вище, більш переважно - на 30% або вказаної суміші сировинних матеріалів, яка додатвище. ково включає в себе джерело оксиду кальцію, заПриродний ільменіт містить пусту породу, таку стосовують відновно-плавильну піч з рухомим пояк довільна кількість SіO2. Оскільки пуста порода, дом. Спосіб відповідно до даного винаходу така як SiO2, Al 2O3 , СаО та MgO, будучи змішаною включає наступні стадії: завантаження сировини у з титановим шлаком, знижує чистоту ти тану, вміст відновну піч; нагрівання та відновлення оксиду пустої породи в суміші сировинних матеріалів пезаліза; завантаження одержаної суміші у нагрівареважно є невисоким. льно-плавильну піч; і плавлення одержаної суміші. Вуглецевий відновник не обмежений, тому Відповідно до традиційного способу суміш симоже бути використаний будь-який матеріал, що ровинних матеріалів завантажують у плавильну містить вуглець. Наприклад, можуть бути викориспіч, піддаючи оксид заліза одночасному відновтані вугілля, випалене вугілля, кокс, нафтовий ленню та плавленню. Як вказано вище, відповідно кокс, деревне вугілля, карбід з органічного матерідо даного винаходу оксид заліза у суміші сировиналу та пластмасові відходи. Незважаючи на те, що них матеріалів заздалегідь відновлюють у достатсклад вуглецевого відновника не обмежений, кільній мірі, а потім одержану суміш піддають нагрікість вказаного відновника переважно змінюють ванню та плавленню. Відповідно, витрати таким чином, щоб відбувалося достатнє відновелектричної енергії на підтримку температури у лення оксиду заліза. Наприклад, кількість молей печі можуть бути різко зменшені, а витрата електзв'язаного вуглецю в суміші сировинних матеріалів родів може бути уповільнена. Одержання розплапереважно є такою самою або перевищує кількість вленого FeO також може бути знижене, а знос вогмолей кисню, зв'язаного в оксиді заліза. Кількість 7 77989 8 вуглецю може бути відповідним чином проконтролення шлаку, наприклад від 1650 до 1750°С. На льована, оскільки швидкість витрачання вуглецю жаль, витрата енергії зростає, вогнетриви зазназалежить від сировини та вуглецевого відновника. ють серйозних пошкоджень, а витрата електродів Надлишок вуглецю у відновній реакції може бути підвищується. Відповідно, вартість виробництва використаний для навуглецьовування (цементації) зростає. Тому, при необхідності, джерело оксиду відновленого заліза і включений в готовий перерокальцію може бути використане в залежності від бний чавун. Надлишок вуглецю також може бути якості продукту та вартості виробництва. При невикористаний як джерело тепла при спаленні у обхідності, для агломерації пресувань з сировинплавильній печі. Вуглецевий відновник може бути них матеріалів можуть бути використані зв'язуючі, завантажений в піч разом з вказаною сумішшю такі як бентоніт, крохмаль, гашене вапно та оргаабо може бути заздалегідь завантажений на під. нічне зв'язуюче. Переважно, достатня кількість вуглецевого відноВідновно-плавильна піч та відновна піч відповника може бути змішана у вказаній суміші з іншим відно до даного винаходу переважно являють сосировинним матеріалом. У такому випадку оксид бою відновно-плавильну піч з рухомим подом та заліза в одержаній суміші може постійно знаходивідновну піч з рухомим подом. Печі з рухомим потися під час відновлення у сильній відновній атмодом не обмежені, тому може бути використана сфері, тим самим сповільнюючи повторне окисбудь-яка піч, яка включає в себе рухомий під. Молення відновленого заліза. жуть бути використані всі види відновноСпосіб одержання суміші сировинних матеріаплавильних печей з рухомим подом і відновних лів не обмежений. Вищезгадані сировинні матеріпечей з рухомим подом, наприклад, піч з прямою али можуть бути подрібнені та змішані із застосуколосниковою решіткою і піч з обертовим подом. ванням будь-якого змішуючого пристрою, такого як Піч з рухомим подом є переважною, оскільки в змішувач, для одержання суміші сировинних маній може бути легко встановлена потрібна темпетеріалів. Одержана суміш може бути використана ратура. Кажучи більш детально, піч з рухомим поу вигляді порошків. З точки зору зручності трансдом забезпечує селективне та ефективне за часом портування, суміш сировинних матеріалів може відновлення оксиду заліза, при цьому підтримуючи бути переважно агломерована для одержання більш низьку температуру, ніж традиційна плавиагломерованого пресування, наприклад, брикету, льна піч або відновна піч, тобто досить низьку текотуна та плитки, із застосуванням будь-якого спомпературу для запобігання відновленню оксиду собу формування, такого як пресування брикетів, титану. Зокрема піч з обертовим подом є переваагломерація в обертовому барабані та екструзія. жною, оскільки вона вимагає відносно мало місця Відповідно до даного винаходу, пресування, сфодля встановлення. Більше того, в печі з обертовим рмоване у вигляді брикету (надалі назване пресуподом легко регулювати атмосферу. Відповідно, вання з сировинних матеріалів), описане нижче у при приглушенні відновлення діоксиду титан у, мовигляді прикладу. же бути досягнутий високий ступінь відновлення При одержанні пресувань з сировинних матеоксиду заліза. ріалів до останніх переважно домішують відповідНезважаючи на те, що далі буде описаний ну кількість джерела оксиду кальцію, наприклад, приклад, в якому як відновно-плавильна піч або гашеного вапна або вапняку. У такому випадку відновна піч використовують піч з обертовим поконтролюють склад компонента титанового шлаку дом, спосіб відповідно до даного винаходу не обв пресуванні з сировинних матеріалів, тобто коммежений способом із застосуванням печі з оберпонента, який включає в себе оксид титану та комтовим подом. поненти шлаку, такі як SiO2, AI 2O 3, СаО та MgO, які При роботі печі з обертовим подом, вказаний являють собою компоненти пустої породи в руді, а обертовий під обертається із заданою швидкістю, і також зольні залишки у вуглецевому відновнику. тоді пресування з сировинних матеріалів можуть Відповідно, температура плавлення титанового бути подані на нього із завантажувальної машини шлаку, який утворюється під час плавлення віднотаким чином, щоб вказані пресування були уклавленого заліза, падає, а текучість титанового шладені в штабеля відповідної товщини. Під час р уху в ку підвищується, тим самим полегшуючи роздіпечі, завантажені на обертовий під пресування з лення титанового шлаку та розплавленого заліза. сировинних матеріалів нагріваються і відновлюПід час процесу плавлення може бути присутнім ються під впливом теплоти згоряння і теплоти виджерело оксиду кальцію. Наприклад, оксид кальпромінювання, що надходить з пристрою для спацію може бути доданий до суміші сировинних малення, наприклад з пальника для спалення теріалів, а потім він може бути агломерований при палива, розташованого на стінках печі. У печі підодержанні пресувань з сировинних матеріалів. тримується сильна відновна атмосфера завдяки Джерело оксиду кальцію може бути додане до великій кількості газоподібного CO, який утворюпресувань з сировинних матеріалів, а потім вказані ється внаслідок згоряння вуглецевого відновника в пресування можуть бути піддані окисленню. Більпресуваннях з сировинних матеріалів під впливом ше того, додаткове джерело оксиду кальцію може теплоти згоряння та теплоти випромінювання. Відбути завантажене під час процесу плавлення. повідно, оксид заліза відновлюється, а газова атУ тому випадку, якщо джерело оксиду кальцію мосфера в печі може бути легко відрегульована. не змішують з сировиною під час процесу плавБільше того, вуглецевий відновник посилює віднолення, утворюється титановий шлак з високим вний потенціал навколо пресувань з сировинних ступенем чистоти по титану завдяки низькому вміматеріалів, а потім згоряє в печі. Відповідно, вугсту пустої породи. Однак температура в печі повилецевий відновник також виконує функцію палива, нна бути підвищена до високої температури плавтим самим знижуючи витрату палива в пальнику, 9 77989 10 такого як природний газ. якими викладений під, безперервна робота печі У тому випадку, коли як відновну піч викорисутруднена. Незважаючи на те, що при деяких товують піч з обертовим подом, оксид заліза в складах пресувань з сировинних матеріалів явище пресуваннях з сировинних матеріалів повністю видалення може мати місце при температурі у відновлюють під дією відновної атмосфери в печі, діапазоні від 1400 до 1500°С, його частота та імоа потім переважно зіскрібають за допомогою розвірність відносно невисокі. Відповідно, температувантажувального пристрою, наприклад, скребка ра під час процесу відновлення переважно станоабо розвантажувального пристрою черв'ячного вить від 1200 до 1500°С, більш переважно - від типу, розташованого на нижній по ходу поду сто1200 до 1400°С. На практиці температура печі роні у напрямку його руху. може бути встановлена на рівні 1200°С або нижче Відповідно до вищенаведеного опису, оксид на ранній стадії відновлення, а потім може бути заліза в пресуваннях з сировинних матеріалів відпідвищена до значень у діапазоні від 1200 до новлюють з одержанням відновленого заліза, а 1500°С для подальшого відновлення. потім відновлене залізо піддають нагріванню та Незважаючи на те, що час, необхідний для заплавленню. У тому випадку, якщо оксид заліза вершення відновлення оксиду заліза, залежить від відновлений у недостатній мірі, тобто під час плавмісту оксиду заліза, оксиду титану і виду вуглецевлення залишається велика кількість оксиду залівого матеріалу, які входять до складу пресувань з за, утворюється розплавлений FeO, або темперасировинних матеріалів, час відновлення звичайно тура печі може впасти через ендотермічну становить від п'яти до двадцяти хвилин. реакцію, що відбувається під час відновлення окПісля вищеописаного відновлення суміші сисиду заліза (відновна плавлення або твердофазне ровинних матеріалів утворюється суміш (надалі відновлення). Ендотермічна реакція, що відбуваназвана матеріалом для одержання титанового ється під час плавлення, викликає підвищену вишлаку), в якій оксид титану майже не відновлений, трату електричної енергії для підтримки темперав той час як велика частина оксиду заліза виявлятури в печі. При цьому також збільшується витрата ється відновленою. Матеріал для одержання титаелектродів. Більше того, розплавлений FeO виклинового шлаку не завжди має первинний вигляд, кає серйозні пошкодження вогнетривів в печі. Відякий може бути різним. Наприклад, матеріал може повідно, перед плавленням оксид заліза переважмати вигляд, при якому відділена частина компоно відновлюють до максимально можливого нентів, таких як шлак, а також вигляд, при якому ступеня. Зокрема в тому випадку, якщо ступінь відділена частина відновленого заліза. Вказаний відновлення оксиду заліза становить менше 30%, вигляд залежить, наприклад, від складу суміші під час нагрівання та плавлення можуть виникнути сировинних матеріалів та від умов відновлення. ускладнення через ендотермічну реакцію. Однак, Оскільки матеріал для одержання титанового якщо під час нагрівання та плавлення ступінь відшлаку, одержаний шляхом відновлення відповідно новлення оксиду заліза переважно становить 60% до даного винаходу, включає в себе невелику кіабо вище, більш переважно - 70% або вище, найлькість оксиду заліза, вищезгадані труднощі, які більш переважно - 85% або вище, зниження темвиникають через оксид заліза під час плавлення, ператури через ендотермічну реакцію приглушузнижуються. Зокрема споживання електрики та ється. Відповідно, піч може працювати електродів скорочується, пошкодження вогнетрибезперервно і стало без збільшення витрати елеквів в печі сповільнюється, а відновлення діоксиду трики. Без сумніву, зниження загальної кількості титану приглушується. Більше того, оскільки плавоксиду заліза призводить до зниження кількості лення відновленого оксиду заліза відбувається розплавленого FeO, тим самим максимально спопротягом короткого періоду часу, відновлення оквільнюючи пошкодження вогнетривів в печі. сиду титану, що відбувається у тривалому процесі, З метою досягнення високого ступеня відновможна уникнути, тим самим забезпечуючи ефеклення оксиду заліза, тобто переважно 60% або тивне одержання шлаку, який містить оксид тивище, більш переважно - 70% або вище, найбільш тану. переважно -85% або вище, температур у в печі Як указано вище, оскільки оксид заліза у такопереважно підтримують у діапазоні від 1200 до му матеріалі достатньо відновлений до початку 1500°С, більш переважно - у діапазоні від 1200 до процесів нагрівання та плавлення відповідно до 1400°С. Оксид заліза може бути селективно та даного винаходу, відновлене залізо, що одержуефективно відновлений без відновлення оксиду ється під час процесів нагрівання та плавлення титану при температурі у діапазоні від 1200 до плавиться протягом відносно короткого періоду 1500°С. часу. Відповідно, відновлення діоксиду титану моУ тому випадку, якщо температура відновленже бути приглушене. ня становить менше 1200°С, реакція відновлення Якщо велика частина вуглецевого відновника, оксиду заліза протікає повільно. Відповідно, оксид яка входить до складу пресувань з сировинних заліза повинен знаходитися в печі протягом триматеріалів, витрачається під час процесу відноввалого часу, що знижує продуктивність. З іншого лення оксиду заліза, то емісія газоподібного CO боку, якщо температура відновлення становить під час плавлення знижується. У цьому випадку більше 1500°С, то також відновлюється діоксид окислюючий газ повторно окислює відновлене титану; отже, швидкість відновлення титанового залізо. Щоб уникнути даної проблеми у процесі шлаку знижується. У такому випадку шлак, який плавлення може бути додана додаткова кількість містить FeO, з низькою температурою плавлення вуглецевого відновника для регулювання атмосвидаляють під час процесу відновлення. Оскільки фери в печі. Підтримка відновної атмосфери в печі шлак викликає серйозні пошкодження вогнетривів, прискорює відновлення оксиду заліза, що залиша 11 77989 12 ється; більше того, температура плавлення віднонаприклад електричну та плавильну піч, яка правленого заліза падає завдяки навуглецьовуванню цює на викопних видах палива. Може бути викоривідновленого заліза, тим самим сприяючи плавстана будь-яка плавильна піч, що застосовується ленню відновленого заліза при відносно низькій для одержання титанового шлаку. температурі. У тому випадку, якщо кількість вуглеНагрівально-плавильна піч, що переважно явцю є недостатньою, температура плавлення відляє собою дугову нагрівально-плавильну піч, тобновленого заліза падає недостатньо низько. Відто дугову піч, е фективно нагріває розплавлене повідно, необхідним є підвищення температури залізо за рахунок тепла дуги без примусового пенагрівання та плавлення до 1500°С або вище. У ремішування. Більше того, застосування дугової комерційній печі робоча температура переважно є печі забезпечує ефективне відновлення та плавяк можна більш низкою з метою зниження теплолення, сповільнюючи пошкодження під час плаввого навантаження на вогнетриви поду. Більше лення вогнетривів всередині печі. Дуга включає того, з урахуванням температури плавлення шланавантажену дугу, яка одержується внаслідок поку, що утворюється, робоча температура перевадачі напруги на електроди, занурені у титановий жно становить близько 1500°С або нижче. шлак, який плаває поверх розплавленого заліза у Відповідно, з метою швидкого плавлення відплавильній печі. Завантажувач матеріалу перевановленого заліза при температурі у діапазоні від жно розташований навколо ділянки, що нагріва1300 до 1500°С склад газової атмосфери під час ється дугою, тобто ділянки, в яку вставлені електпроцесу плавлення переважно регулюють відповіроди, таким чином, щоб матеріал для одержання дним чином. титанового шлаку, що завантажується у дугову піч, Для вищеописаних процесів нагрівання та швидко відновлювався та плавився під дією тепла плавлення матеріал для одержання титанового дуги. У напрямку завантаження матеріалу для шлаку, одержаний у відновній печі, може бути заодержання титанового шлаку може бути розміщевантажений у нагрівально-плавильну піч, таку як ний завантажувач для додаткового завантаження електрична піч, що застосовується для одержання вуглецевого відновника. традиційного титанового шлаку, а потім підданий У дуговій печі завантажений матеріал для навуглецьовуванню та плавленню. Пресування з одержання титанового шлаку плавиться і утворює сировинних матеріалів можуть бути завантажені у розплавлене залізо. Розплавлене залізо, що утвовідновно-плавильну піч з рухомим подом і відноврюється, поступово додається до вже утвореного лені в ній, а після цього можуть бути нагріті та розта присутнього заліза. Пуста порода та оксид типлавлені. тану, спільно присутні в пресуваннях, утворюють У способі, згідно з яким суміш сировинних марозплавлений титановий шлак. Розплавлений титеріалів нагрівають у відновній печі, і оксид заліза тановий шлак плаває разом з розплавленим шлав цій суміші відновлюють з одержанням відновлеком зверху розплавленого металу. Відповідно, в ного заліза, а потім одержану суміш подають у той час, коли задана кількість розплавленого залінагрівально-плавильну піч, матеріал для одерза та розплавленого титанового шлаку знаходитьжання титанового шлаку, одержаний при відновся у дуговій печі, розплавлене залізо може бути ленні оксиду заліза, переважно подають у нагрівараз за разом випущене з нижньої частини плавильно-плавильну піч без істотного охолоджування. льної печі, а розплавлений титановий шлак може Навіть якщо матеріал для одержання титанобути відповідним чином випущений з тієї частини, вого шлаку, який вивантажується з відновної печі, яка розташована трохи вище межі розподілу між охолоджують до температури нижче точки плаврозплавленим титановим шлаком та розплавлелення, температура цього матеріалу все ще знаним залізом. Розплавлений титановий шлак і/або ходиться у діапазоні приблизно від 900 до 1300°С. розплавлене залізо можуть бути вивантажені шляОхолоджування матеріалу до кімнатної темперахом нахилу печі. тури та його подача у нагрівально-плавильну піч Розплавлений титановий шлак охолоджують. викликає зайві витрати теплової енергії. З іншого Потім титановий шлак може бути використаний в боку, у разі збереження високої температури цього одержаному вигляді. Більше того, титановий шлак матеріалу та його подачі у такому вигляді у нагріможе бути підданий дробленню, а потім оксид тивально-плавильну піч, втрати теплової енергії тану може бути відділений від інших компонентів знижуються, а спосіб стає дуже практичним. Вкашлаку гро хоченням. Одержане розплавлене метазане тепло по суті використовують як джерело леве залізо може бути використане як матеріал тепла плавильної печі, тим самим знижуючи видля одержання заліза. трату енергії для нагрівання плавильної печі. ВідПроцеси відновлення та плавлення можуть новна піч може бути безпосередньо зв'язана з набути також здійснені у вигляді безперервного прогрівально-плавильною піччю за допомогою жолоба цесу в печі з рухомим подом, наприклад в печі з (лотка). Матеріал може бути спочатку вивантажеобертовим подом. Після процесу відновлення в ний у контейнер, футерований вогнетривами, а печі з обертовим подом температуру в печі підвипотім завантажений у нагрівально-плавильну піч. У щують до діапазону від 1300 до 1500°С для здійстакому випадку фраза "без істотного охолоджунення процесу плавлення. У вищеописаному двовання" означає, що суміш не піддають активному стадійному процесі нагрівання оксид заліза, що охолоджуванню. Наприклад, вторинне охолоджузалишився, відновлюють, а відновлене залізо підвання, таке як охолоджування об складові частини дають плавленню. У такому випадку одержання як пристрою, наприклад жолоби, в розрахунок не відновленого заліза, так і оксиду титану, є сталим приймається. та ефективним. При двостадійному процесі нагріНагрівально-плавильна піч включає в себе, вання піч з обертовим подом, наприклад, ділять 13 77989 14 на, щонайменше, дві зони у напрямку руху поду за меніт (ТіО2: 44,4%, загальна кількість Fe: 31,3% допомогою роздільних перегородок. Одна розта(FeO: 36,7%), SiO2 і інше: решта) подавали в регушована вище по ходу поду зона являє собою відлюючий швидкість подачі пристрій 3 по лінії 2 поновну зону, а інша розташована нижче по ходу дачі вуглецевого відновника та лінії 1 подачі сироподу зона являє собою нагрівально-плавильну винних матеріалів відповідно і змішували за зону. Температуру у кожній зоні і склад газової допомогою змішуючого пристрою 4 (змішувач) атмосфери у кожній зоні переважно регулюють (пропорція змішування: 10,2 масових частин вугілокремо. Піч може бути розділена на чотири і більля та 89,8 масових частин ільменіту). Додавали шу кількість зон трьома і більшою кількістю перемеласу (близько 3%) як зв'язуюче, а потім додавагородок, тим самим дозволяючи точно регулювати ли гашене вапно (близько 1%) як джерело оксиду температуру і склад газової атмосфери. Кількість кальцію і зв'язуюче. Суміш пресували за допомозон може бути будь-якою в залежності від масшгою агломератора 5 (прес для брикетування), одетабу та конструкції відновно-плавильної печі з руржуючи брикетовані пресування (об'єм: 5,5см 3), а хомим подом. Більше того, може бути встановлено потім одержані пресування завантажували в піч 6 охолоджуюче обладнання, яке включає в себе з обертовим подом. Піч нагрівали пальниками, будь-який охолоджуючий пристрій, для охолоджурозташованими на її стінках таким чином, щоб вання та твердіння розплавленого заліза. Отже, температура в печі становила від 1200 до 1500°С. одержаний матеріал легко зіскрібати розвантажуПресування знаходилося в печі в середньому провальним пристроєм, розташованим в зоні нижче тягом від 5 до 12 хвилин, при цьому оксид заліза по ходу поду. У такому випадку, незважаючи на те, нагрівався і відновлювався. Умови нагрівання і що шлак, який одержується, також вивантажують у відновлення регулювали таким чином, щоб близьвигляді титанового шлаку, шлак може бути роздіко 85% оксиду заліза відновилося до заліза. Мателений будь-яким способом, таким як дроблення і ріал для одержання титанового шлаку мав наступгрохочення. ний склад: ТіО2: 46,03%, FeO: 6,34%, загальна Для здійснення більш рівномірного та ефектикількість Fe: 32,45%, інше: решта. Вивантажений вного відновлення та плавлення температура в матеріал для одержання титанового шлаку мав печі під час плавлення переважно на 100-300°С форму брикетів. вище, більш переважно - на 120-250°С вище, ніж Приклад 2 температура під час відновлення. Як показано на Фіг.1, матеріал для одержання При використанні відновно-плавильної печі тититанового шлаку, вивантажений з печі з обертотановий шлак може виявитися нерозплавленим. У вим подом згідно з прикладом 1, безперервно потому випадку, якщо продукти, що вивантажуються, давали у нагрівально-плавильну піч 9, тобто дуговитягують у вигляді суміші, яка включає гранули ву нагрівально-плавильну піч, розташовану поруч заліза та гранули шлаку, суміш дроблять після з піччю з обертовим подом, таким чином, щоб мавивантаження з печі і сортують будь-яким спосотеріал не мав контакту з повітрям як можна довше, бом, таким як магнітне розділення, одержуючи в підтримуючи високу температуру (900°С). Потім результаті шлак, що включає велику кількість тиматеріал піддавали нагріванню та плавленню. У тану. процесі нагрівання та плавлення певну кількість Спосіб одержання шлаку, який містить оксид розплавленого заліза залишали у плавильній печі титану, відповідно до даного винаходу також мождля використання методу занурення дуги. Зокрема на застосовувати до шлаку, який містить оксид електроди дугового нагрівання занурювали в шар ванадію та оксид ніобію. Матеріал, який містить розплавленого шлаку, а потім подавали на них оксид ванадію, включає в себе магнетит, що міселектроживлення. Матеріал для одержання титатить титан та ванадій; пил, що одержується внанового шлаку завантажували поблизу від ділянки, слідок роботи котла, і відпрацьований каталізатор. що нагрівається дугою, а потім піддавали плавНаприклад, суміш, яка включає в себе матеріал, ленню за допомогою дугового нагрівання. Відповіякий містить оксид ванадію та оксид заліза, і вугдно до даного варіанту здійснення, оскільки мателецевий відновник, завантажують у відновну піч ріал для одержання титанового шлаку, для відновлення оксиду заліза. Потім одержану вивантажений з відновної печі, включає в себе суміш піддають плавленню у плавильній печі. потрібну кількість вуглецю та оксиду кальцію, доШлак, який містить оксид ванадію, одержують видатковий вуглецевий відновник і флюс не потрібні. щезгаданим способом. Матеріал, який містить Після утворення в печі заданої кількості розплавоксид ніобію, включає в себе ніобієві руди, такі як леного заліза, його випускали через випускний пірохлор та колумбіт. Наприклад, суміш, яка вклюотвір в ківш, а розплавлений титановий шлак відчає в себе матеріал, який містить оксид ніобію та повідним чином випускали з отвору для випуску оксид заліза, і вуглецевий відновник, завантажушлаку, розташованого в боковій стіні печі, тим сають у відновну піч для відновлення оксиду заліза. мим регулюючи кількість розплавленого титановоПотім одержану суміш піддають плавленню у плаго шлаку, що залишається в печі. Розплавлений вильній печі. Шлак, який містить оксид ніобію, одепереробний чавун, що одержується, містив 4,0% ржують вищеописаним способом. Відновновуглецю. Титановий шлак, що одержується, містив плавильна піч, безумовно, придатна для здійснен70,0% ТіО2. Відповідно до даного прикладу витраня відновлення та плавлення. та електричної енергії у дугови х нагрівальних елеПриклад 1 ктродах становить близько 1340КВч/т розплавлеЯк показано на Фіг.1, роздроблений вуглеценого заліза для одержання. вий відновник (вугілля, де зв'язаний вуглець: Приклад 3 74,0%, летка фракція: 15,5%, зола: 10,5%) та ільМатеріал для одержання титанового шлаку 15 77989 16 згідно з прикладом 1 піддавали плавленню у дугопіддавали випаленню з метою видалення вологи вій нагрівально-плавильній печі 9 в таких самих та летких компонентів. Залізо та магній у випалеумовах, як і у прикладі 2, за винятком того, що маному залишку окислені. Випалений залишок та теріал, що одержується, залишали з метою оховуглецевий відновник, тобто вугілля, змішували лоджування до кімнатної температури в охоло(пропорція змішування: 80 масових частин залишджуючому обладнанні 7, показаному на Фіг.2. ку і 20 масових частин вугілля). Суміш пресували в Потім одержували розплавлений титановий шлак агломераторі, одержуючи брикетовані пресування. та розплавлене залізо. До пресувань додавали гашене вапно (0,6 масоСклад розплавленого заліза і склад титановових частин) таким чином, щоб їх основність станого шлаку були такими самими, як і у прикладі 2. вила 1,1, тобто CaO/SiO2=1,1, тим самим приготуОднак відповідно до даного прикладу витрата елевавши пресування з сировинних матеріалів (100,6 ктричної енергії у дугови х нагрівальних електродах масових частин). Пресування з матеріалу подавастановила близько 2020КВч/т розплавленого заліли в піч з обертовим подом, який рухається з поза для одержання. стійною швидкістю, причому пресування з сироПорівняльний приклад 1 винних матеріалів складали у штабелі однакової Замість завантаження в піч з обертовим подом товщини. Оксид заліза у цьому матеріалі відновбрикетовані пресування, що застосовуються у лювався при температурі в печі від 1200 до прикладі 1, завантажували у нагрівально1500°С. Потім одержаний матеріал вивантажували плавильну піч 9, що використовується у прикладі з печі. Таким чином приготували матеріал для 2. Інакше кажучи, оксид заліза в пресуваннях заодержання титанового шлаку (65 масових частин). здалегідь не відновлювали. Потім з пресування Матеріал для одержання титанового шлаку мав одержували розплавлений титановий шлак і рознаступний склад: загальна кількість Fe: 70%, С: плавлене залізо в таких самих умовах, як і у при6%, ТiO2: 10%, MgO: 4%, CaO: 1%, SiO2 : 1% і кладі 2. Розплавлений переробний чавун, що одеАl2О 3: 1%. Ма теріал для одержання титанового ржується, містив 4,0% вуглецю. Титановий шлак, шлаку (65 масових частин) піддавали плавленню у що одержується, містив 69,0% ТіО2. Частина вогдуговій нагрівально-плавильній печі 9 згідно з принетривів на стінах печі була пошкоджена. Відповікладом 2. дно до даного порівняльного прикладу витрата Після закінченні процесу плавлення розплавелектричної енергії у дугови х нагрівальних електлений переробний чавун (45 масових частин) і родах становила близько 3430КВч/т розплавленотитановий шлак (13 масових частин) вивантажуго заліза для одержання. вали з плавильної печі. Розплавлений переробний Приклад 4 чавун містив 96% заліза. Титановий шлак містив Як показано на Фіг.3, брикетовані пресування, 51% оксиду титану. що застосовуються у прикладі 1, відновлювали в Як описано вище, відповідно до даного винапечі з обертовим подом 8, а потім піддавали плавходу оксид заліза може бути відновлений протягом ленню в тій самій печі. Піч з обертовим подом 8 короткого періоду часу. Відповідно, при приглувключає в себе дві зони, тобто відновну зону та шенні відновлення діоксиду титану може бути донагрівально-плавильну зону, розділені перегородсягнутий високий ступінь відновлення оксиду залікою. Оксид заліза відновлювали у відновній зоні в за. Описаний вище матеріал для одержання таких самих умовах, як і у прикладі 1, а потім одетитанового шлаку має низький вміст оксиду заліза. ржаний матеріал піддавали плавленню у нагріваВідповідно, падіння температури в печі через відльно-плавильній зоні при температурі в печі у діановну реакцію оксиду заліза може бути зменшене, пазоні від 1300 до 1500°С. Одержане розплавлене тому витрата електричної енергії для підтримки залізо та титановий шлак охолоджували до темпепотрібної температури в печі може бути скорочератури близько 1000°С до твердіння, а потім вивана. Утворення розплавленого FeO також може нтажували з печі за допомогою розвантажувальнобути знижена, тим самим сповільнюючи пошкого пристрою. Процес від завантаження до дження вогнетривів в печі. На відміну від традививантаження матеріалу займав приблизно від 8 ційного способу, оскільки наявності сильно відновдо 15 хвилин. Відновлене залізо, що одержується, ної атмосфери в печі не потрібно, відновлення являло собою високосортне залізо, що містить оксиду титану може бути приглушене. Більш того, близько 96% заліза. Титановий шлак, що одержупри нагріванні матеріалу для одержання титановоється, також мав високий вміст титану (ТіО2 : 70%). го шлаку відповідно до даного винаходу вказаний Приклад 5 матеріал починає плавитися протягом короткого Відповідно до даного прикладу матеріал, який періоду часу. Відповідно, відновлення оксиду тивключає в себе оксид титану та оксид заліза, явтану через тривалий процес може бути відвернеляв собою залишок, що утворюється в процесі не, тим самим забезпечуючи ефективне одержанрозділення центрифугуванням під час одержання ня шлаку, який містить оксид титану. оксиду титану суль фатним способом. Залишок Згідно із способом відповідно до даного винамав наступний основний склад: загальна кількість ходу титановий шлак може бути ефективно одерFe: від 15 до 20%, H2SO4: від 10 до 15%, Mg: від 1 жаний з такого матеріалу, як ільменіт, який вклюдо 2%, ТіО2: від 4 до 7%, інше: решта. Залишок чає в себе оксид титану та оксид заліза. 17 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 77989 Підписне 18 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601