Ferrotitán gyártás: alapanyagok, kinyerés és alapvető technológiai módszerek
Ferrotitán (FeTi)titán tartalmú nyersanyagokból készül, amelyeket redukció után vas és titán ötvözetének előállítására használnak fel. A kiindulási anyagok fő típusai a következőktitán vasérc (ilmenit, FeTiO₃),rutil (TiO₂)Éstitán törmelék, beleértve a titánt és a titánötvözeteket, például a Ti{0}}V-Al. Az oxid nyersanyagoktól eltérően a titánhulladék nem igényel kémiai redukciót, és olvasztással feldolgozható.
A redukálószer megválasztása nagy jelentőséggel bír a végső ferrotitán minősége szempontjából.A TiO₂ kémiailag stabil oxidEzért a különböző redukciós eljárások különböző termékekhez vezetnek, és megfelelő folyamatfeltételeket igényelnek.
1. TiO2 redukciója szénnel
A gyógyulás soránTiO₂ szénMagas hőmérsékleten nem lehet közvetlenül titánfémet nyerni. Ehelyett kialakultitán-karbid (TiC).
Ezért a szén-módszer megszerzéséhez vezethetmagas széntartalmú ferrotitanium. A magas széntartalom korlátozza ennek az anyagnak a felhasználását az acélgyártási folyamatokban, ahol a C-tartalmat szigorúan ellenőrizni kell.
Ez az oka annak, hogy a szén{0}}termikus eljárásnak megvannak a korlátai az aluminoterm módszerhez képest.
2. A TiO₂ szilícium termikus redukciója
HelyreállításTiO₂ szilíciumönmagában is nehéz. Azonban hozzátéveCaO mint fluxuselősegíti a redukciós reakciót.
Ebben az esetben a titán és a szilícium stabilan alakulhat kititán szilicidekEzért a kapott ferrotitaniumot magasabb szilíciumtartalom jellemzi.
Így a szilícium termikus eljárás akkor használható ferrotitán előállítására, ha a végtermékben a szilícium bizonyos szintje elfogadható.
3. Aluminoterm redukció
Alumíniumképes a TiO₂-t titánná redukálni. A reakció sikeres lefolytatásához azonban fontos a redukálószer és a nyersanyag helyes arányának fenntartása.
Ha az alumínium mennyisége a számított sztöchiometrikus szint alatt van, jelentős mennyiségek képződhetnek.TiO.
A TiO stabilabb vegyület, mint a TiO₂, és további redukciója alumíniummal nehézkes. Ebben az esetben a TiO átjuthat a salakba, és kölcsönhatásba léphet az oxidkomponensekkel, beleértveAl2O3 és SiO2.
Ezért az aluminoterm eljárásban használjákCaO. Elősegíti a megfelelő salakrendszer kialakulását, és segít megelőzni a TiO nem kívánt felhalmozódását a salakban, miközben elősegíti a titán tartalmú nyersanyagok teljesebb visszanyerését.
4. Miért kényelmesebb az ilmenit helyreállítása, mint a tiszta TiO₂?
A különböző típusú nyersanyagok összehasonlításakor fontos előnyilmenit (FeTiO₃)az, hogy aluminoterm redukciója könnyebb, mint a tiszta TiO₂ redukciója.
A CaO hozzáadása hasonló pozitív hatással van a folyamatra, elősegíti a megfelelő salakfázis kialakulását és javítja a visszanyerési feltételeket.
azérta titánkoncentrátum aluminoterm redukciójaa ferrotitán előállításának fő ipari útja.
A kapott termék másalacsony szén-dioxidazonban az alumínium- és szilíciumtartalom magasabb lehet. Ezért a ferrotitán kiválasztásakor nem csak a Ti-tartalmat, hanem a szinteket is figyelembe kell venniAl, Si és Cegy adott acélminőség követelményeinek megfelelően.
5. A ferrotitán előállításának alapvető módszerei
A redukciós reakciók jellemzői alapján a ferrotitán ipari termelése négy fő területre osztható:
Aluminoterm módszer
Redukálószerként használjákalumíniumés CaO-t használnak megfelelő salakrendszer kialakítására.
Főbb jellemzők:
- alacsony széntartalom;
- viszonylag magas alumíniumtartalom;
- esetleg megnövekedett szilíciumtartalom;
- széles körben használják ferrotitanium előállítására acélgyártáshoz.
Elektroszilícium-termikus módszer
Ebben a folyamatban a helyreállítás a részvételével történikszilícium elektromos kemencében. A CaO alkalmazása elősegíti a redukciós reakciót.
A termék fő jellemzője a megszerzési képességmagas szilíciumtartalmú ferrotitanium.
Elektrokarbon-termikus módszer
Redukálószerként használjákszén, és az eljárást magas hőmérsékleten, elektromos sütőben hajtják végre.
Mivel a TiO₂ szénnel történő redukciója képződéssel jár együttTiC, a végtermék széntartalma magasabb lehet.
Titán hulladék újraolvasztása
Titánhulladék és titánötvözetek hulladéka, beleértve az alapú anyagokat isTi-V-Al, nem igényelnek oxidredukciót.
Az ilyen nyersanyagok feldolgozhatókújraolvasztás, amely lehetővé teszi a titán tartalmú anyagok visszakerülését a gyártási ciklusba.
6. A főbb módszerek összehasonlítása
| Módszer | Alapvető redukálószer | A termék fő jellemzője |
|---|---|---|
| Aluminotermikus | Al+CaO | Alacsony C-tartalom, magasabb Al és Si |
| Elektroszilícium-termikus | Si | Magasabb Si tartalom |
| Elektrokarbon-termikus | C | Magasabb C-tartalom a TiC képződése miatt- |
| Olvadó törmelék | Nem kötelező | Ti fém és titánötvözetek újrahasznosítása |
Így a technológia megválasztása közvetlenül befolyásolja a ferrotitán kémiai összetételét. Ha a széntartalmat minimálisra kell csökkenteni, az aluminoterm eljárás előnyös lehet. Ha egy bizonyos szilícium- vagy széntartalom elfogadható, a végtermék követelményeitől függően más módszerek is alkalmazhatók.
7. Mire kell figyelni a ferrotitanium kiválasztásakor?
Az acélgyártók számára nem elég csak a névleges titántartalmat figyelembe venni. Ferrotitanium vásárlásakor ellenőrizni kell az anyag teljes kémiai összetételét, beleértve:
- Ti - titántartalom;
- Al - alumínium tartalom;
- Si - szilíciumtartalom;
- C - széntartalom;
- P - foszfortartalom;
- S- kéntartalom.
Meg kell egyezni isdarabok mérete, csomagolási követelmények és tételellenőrzési feltételek.
A kritikus acélgyártási folyamatok esetében ajánlatos minden tételhez analitikai tanúsítványt kérni, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a kémiai összetétel stabil, és az anyag megfelel az adott acélminőség követelményeinek.
Következtetés
Termelésferrotitaniumtitántartalmú oxidok kinyerése vagy fém-titánhulladék feldolgozása alapján. ViselkedésTiO₂különböző redukálószerekkel való kölcsönhatás során meghatározza az egyes előállítási módok jellemzőit.
A szén-dioxid-csökkentés termelTiC, ami megnövekedett széntartalomhoz vezet. A szilícium CaO-val történő termikus redukciója megnövelt szilíciumtartalmú ferrotitán képződéséhez vezethet. Az aluminoterm redukciónál fontos az alumínium mennyiségének szabályozása és a CaO használata, hogy megakadályozzuk a TiO képződését és felhalmozódását a salakban.
Mivelilmenit (FeTiO₃)alumíniummal könnyebben redukálódik, mint a tiszta TiO₂,aluminoterm módszera ferrotitán előállításának fő ipari módszere. Ezzel együtt használjákelektroszilícium-termikus, elektrokarbon-termikus módszerek és titánhulladék újraolvasztása.
A gyártási mód kiválasztását végső soron a szükséges tartalom határozza megTi, Al, Si és C, az alapanyag jellemzői és a ferrotitán végső felhasználásának követelményei.